устройство для обеззараживания поверхностей

Формула изобретения

1. Устройство для обеззараживания поверхностей, содержащее корпус с расположенным в нем преобразователем переменного напряжения и покрытый слоем диэлектрика электрод, соединенный с одним из выходных полюсов преобразователя, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде рукоятки с закрепленным на ней электродом, а другой выходной полюс преобразователя связан с корпусом и/или шиной заземления устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что толщина слоя диэлектрика, покрывающего электрод, составляет 0,2 2 мм.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что рукоятка оснащена разъемом, в котором крепятся сменные электроды различной конфигурации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике дезинфекции, стерилизации и дегазации поверхностей различных объектов (изделий, материалов, кожных покровов и раневых поверхностей животных и человека, поверхностей растений и др.) и может быть использовано в медицине, микробиологии, косметологии, животноводстве и других областях народного хозяйства.

Известны дезинфекторы и стерилизаторы, использующие плазму тлеющего газового разряда. Одним из основных недостатков этих устройств является необходимость создания разрежения газовой среды в рабочей камере. В этом плане более привлекательной является холодная плазма, создаваемая в газовой среде при нормальном атмосферном давлении.

Известен /1/ метод получения такой плазмы с помощью барьерного (тихого) электрического разряда и устройство плазмохимического реактора (индуктора), представляющего собой два плоских электрода, зазор между которыми образует разрядный промежуток. Причем внутренняя поверхность хотя бы одного из электродов покрыта слоем диэлектрика. Электроды соединены с высоковольтным источником переменного напряжения, при включении которого в зазоре между электродами возникает тихий разряд и образуется холодная плазма. В работе /2/ показано ее спороцидное действие на тест-объекты, размещаемые в описанном реакторе.

Недостатком такого устройства является малый рабочий зазор между электродами, не превышающий 10 мм, что существенно ограничивает круг объектов, которые могут быть обработаны с помощью описанного прототипа.

Целью данного изобретения является создание устройства с расширенными функциональными возможностями, с помощью которого можно обрабатывать поверхности различной конфигурации и значительных размеров.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что оно содержит электрод, покрытый слоем диэлектрика, и высоковольтный преобразователь переменного напряжения, в качестве которого может быть использован индуктивный, пьезокерамический или другой трансформатор. В отличие от прототипа последний расположен в корпусе устройства, являющемся одновременно и рукояткой. Электрод смонтирован на рукоятке и соединен с одним из выходных полюсов преобразователя, а его другой выходной полюс гальванически или через емкость связан с общим проводом или/и шиной заземления устройства. Входные полюса высоковольтного преобразователя соединены с генератором переменного напряжения, который может быть размещен также в рукоятке, либо выполнен отдельным блоком, соединяемым с рукояткой гибким кабелем. Повышенных требований к электрической прочности кабеля не предъявляется, так как подводимое к высоковольтному преобразователю напряжение не превышает нескольких сотен вольт. Первичное питание устройства может производиться как от промышленной сети переменного тока, так и от источника постоянного тока, который при необходимости также может размещаться в рукоятке.

Для расширения функциональных возможностей рукоятка устройства оснащена разъемом, с помощью которого к ней могут крепиться сменные электроды различной конфигурации.

Описанное устройство может быть использовано для дезинфекции, стерилизации и разрушения токсичных веществ на довольно больших поверхностях различных объектов, в том числе, на кожных покровах животных и человека, а также на поверхностях растений и на почве. При использовании электродов игольчатой формы можно обрабатывать внутренние поверхности полостей, в том числе, и раневые поверхности животных и человека, а также использовать данное устройство для бесконтактной рефлексотерапии. Для обработки поверхностей со сложной конфигурацией целесообразно применять электрод в виде щетки, состоящей из гибких проводников, заключенных в диэлектрическую оболочку.

На фиг. 1 схематично дан пример конструкции устройства для варианта, когда генератор переменного напряжения смонтирован в рукоятке; на фиг. 2 - эквивалентная электрическая схема разрядной цепи.

Устройство состоит из корпуса 1, являющегося одновременно рукояткой произвольной формы, например цилиндрической. В корпусе имеется разъем 2, в котором закрепляется электрод 3, покрытый слоем диэлектрика. Его толщина на рабочей поверхности 4 может составлять 0,2.2 мм в зависимости от величины подаваемого на электрод напряжения и электрической прочности диэлектрика. При толщине диэлектрика менее 0,2 мм возрастает вероятность его пробоя, а при толщине более 2 мм существенно падает коэффициент преобразования энергии электрического поля в энергию плазмы, индуцируемой в зазоре 11 (фиг. 2) между электродом 3 и поверхностью 10 обрабатываемого объекта.

Внутри корпуса 1 расположен повышающий трансформатор 5, один из выводов высоковольтной обмотки которого соединен через разъем 2 с электродом 3, а другой через емкость 6 (либо гальванически) связан с общим проводом или/и шиной заземления устройства. Для уменьшения наводимого в окружающее пространство электромагнитного поля и увеличения емкостной связи между общим проводом устройства и рукой оператора внутренняя поверхность корпуса покрыта электростатическим экраном 7 (в случае диэлектрического корпуса), соединенным с общим проводом или/и шиной заземления. Низковольтная входная обмотка трансформатора 5 соединена с выходом генератора переменного напряжения 8, также размещенного в корпусе устройства. Генератор 8 связан с источником электрической энергии гибким кабелем 9.

Помимо показанных на фиг. 1 элементов устройство целесообразно оснастить еще кнопочным выключателем, световым индикатором включения и переключателем режима работы генератора 8, посредством которого можно изменять мощность вырабатываемых им колебаний.

Обеззараживание поверхности с помощью описанного устройства осуществляется следующим образом. Оператор берет устройство в руку и подает питание на генератор переменного напряжения 8. В результате работы генератора на высоковольтной обмотке трансформатора 5 возбуждается переменное напряжение, амплитуда которого может составлять от 10 кВ до 100 кВ, а частота колебаний лежать в интервале от десяткой Гц до сотен кГц. При приближении электрода 3 к поверхности обрабатываемого объекта 10 (фиг. 2), например, к кожному покрову человека, когда зазор 11 между ними будет менее 10 мм, в последнем индуцируется тихий разряд, сопровождающийся сине-голубым свечением холодной плазмы. Ее компоненты (электроны, ионы, возбужденные атомы, молекулы и радикалы), ультрафиолетовое излучение и продукты плазмо-химических реакций (например озон) обусловливают обеззараживающее действие этого разряда на обрабатываемую поверхность. Если необходима обработка поверхности площадью большей, чем площадь электрода, оператор осуществляет сканирование последнего над поверхностью объекта, поддерживая "горение" плазмы.

Цепь протекания разрядного тока, показанная на фиг. 2, образуется за счет наличия электропроводности у обрабатываемого объекта и взаимной емкости между ним и оператором, держащим устройство в руке. В результате обеспечивается емкостная связь объекта с соответствующим выводом высоковольтной обмотки трансформатора, что отражено на фиг. 2 эквивалентной емкостью 12. Наличие электрического сопротивления у обрабатываемого объекта на фиг. 2 не отражено, но при необходимости легко может быть учтено в соответствующей эквивалентной схеме. В случае очень малой проводимости объекта его поверхность может искусственно увлажняться проводящей жидкостью, например, водой.

Эксперименты, проведенные с описанным устройством, показали, что индуцируемая им плазма хорошо пронизывает различные пористые ткани: марлю, шерсть, шелк, хлопок и т.п. Поэтому возможна обработка таких тканей, размещенных на проводящей поверхности, без дополнительного их увлажнения. Кроме того, можно обрабатывать кожные покровы и раневые поверхности человека даже через одежду или марлевые повязки, причем последние тоже подвергаются обеззараживанию одновременно с кожным покровом.

Если в данном устройстве применить игольчатый или проволочный электрод с оголенным концом, то устройство можно использовать в качестве электрохирургического аппарата либо электродугового сварочного аппарата. В таком варианте между электродом и поверхностью объекта возникает устойчивый высокочастотный дуговой разряд даже при величине зазора более 10 мм.