低溫等離子體簡(jiǎn)介
等離子體是指電離度大于0.1%，且其正負(fù)電荷相等的電離氣體。它是由大量的電子、離子、中性原子、激發(fā)態(tài)原子、光子和自由基等組成，電子和正離子的電荷數(shù)相等，整體表現(xiàn)出電中性，它不同與物質(zhì)的三態(tài)(固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài))，是物質(zhì)存在的第四種形態(tài)。
其主要特征是:
1、帶電粒子之間不存在凈庫侖力;
2、它是一種優(yōu)良導(dǎo)電流體，利用這一特征已實(shí)現(xiàn)磁流體發(fā)電;
3、帶電粒子間無凈磁力;
4、電離氣體具有一定的熱效應(yīng)。
根據(jù)體系能量狀態(tài)、溫度和離子密度，等離子體通?？梢苑譃楦邷氐入x子體和低溫等離子體。前者的電離度接近1，各種粒子溫度幾乎相同，體系處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，溫度一般在5×104K以上，主要應(yīng)用于受控?zé)岷朔磻?yīng)研究方面;而后者各種粒子溫度并不相同，電子的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于離子的溫度，系統(tǒng)處于熱力學(xué)非平衡狀態(tài)，體系在宏觀上溫度較低，一般氣體放電產(chǎn)生的等離子體都屬于這一類型，其與現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)關(guān)系更為密切。
? 低溫等離子體的電離率較低，電子溫度遠(yuǎn)高于離子溫度，離子溫度甚至可與室溫相當(dāng)。所以低溫等離子體是非熱平衡等離子體。低溫等離子體中存在著大量的、種類繁多的活性粒子，比通常的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的活性粒子種類更多、活性更強(qiáng)，更易于和所接觸的材料表面發(fā)生反應(yīng)，因此它們被用來對(duì)材料表面進(jìn)行改性處理。
與傳統(tǒng)的方法相比，等離子體表面處理具有成本低、無廢棄物、無污染等顯著的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以得到傳統(tǒng)的化學(xué)方法難以達(dá)到的處理效果。20世紀(jì)七八十年代起，等離子體在對(duì)金屬、微電子、聚合物、生物功能材料、低溫滅菌及污染治理等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用研究開始蓬勃發(fā)展，形成向多學(xué)科交叉的研究方向。
早期的大部分工作主要集中在低氣壓低溫等離子體環(huán)境下的等離子體表面改性研究，為了工業(yè)應(yīng)用的便利和廉價(jià)。最近幾年來，大氣壓非平衡等離子體發(fā)生技術(shù)及其應(yīng)用是目前備受關(guān)注的熱點(diǎn)，涉及應(yīng)用領(lǐng)域也非常寬廣
低溫等離子體滅菌基本作用機(jī)理
等離子體主要是指對(duì)物質(zhì)不斷施加外部能量，從而將物質(zhì)分解陽電荷、陰電荷兩種不同的粒子狀態(tài)。如果是中低壓情況下，較重的等離子體質(zhì)量粒子的溫度，相對(duì)于電子的數(shù)量級(jí)會(huì)低一個(gè)，這種等離子顯示器體也就是冷等離子體，也被稱為低溫等離子體。目前，仍然沒有詳細(xì)說明低溫等離子體具體的殺菌消毒機(jī)理。
但是根據(jù)大多數(shù)學(xué)者的研究報(bào)道，殺菌消毒機(jī)理主要可分為以下3種說法：
①形成等離子體的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的紫外線對(duì)微生物的基因物質(zhì)具有直接破壞作用。
②等離子體中存在的活性物質(zhì)可以和微生物體中的核酸、蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以直接破壞微生物及微生物的生存能力。
③紫外光子的光解作用可以將微生物分子化學(xué)鍵打破，并且生成CHx、CO等具有揮發(fā)性的化合物。
也有很多學(xué)者經(jīng)臨床實(shí)踐研究表明，等離子體殺滅細(xì)菌的作用機(jī)制可能是由于以上多種原因共同作用所致。
低溫等離子體滅菌消毒技術(shù)的應(yīng)用
低溫等離子體消毒技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常突出，基本集中了其他多種殺菌消毒技術(shù)的各種優(yōu)勢(shì)，比如該技術(shù)和干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌相比而言，消毒滅菌的時(shí)間消耗更短。和化學(xué)滅菌方法相較而言，具有低溫的優(yōu)勢(shì)，可以在多種物品、材料中應(yīng)用。尤其是將電源切斷后，各種活性粒子可以快速消失，只有數(shù)豪秒鐘時(shí)間，并不需要特意通風(fēng)，對(duì)操作人員也不會(huì)造成任何傷害，因此更加安全可靠，值得廣泛推廣。
傳統(tǒng)的殺菌消毒效果并不理想，低溫等離子體滅菌消毒技術(shù)更能夠滿足現(xiàn)代各種產(chǎn)品的消毒需求。具體而言，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
①熱敏器械。通過射頻電源可以激發(fā)H2O2氣體或空氣生成低溫等離子體，可以殺菌消毒各種不耐高溫、高壓的熱敏類器械。比如輸液瓶或其他硅橡膠、塑料制成的器械等?？梢栽诘入x子體反應(yīng)器中將其放置在平行電極間使氣體放電，這樣可以消毒器械內(nèi)外表面，若加入消毒劑進(jìn)行微波汽化有利于提高殺菌效果。
②金屬器械消毒。通過低溫等離子技術(shù)對(duì)沖洗機(jī)、環(huán)形鋸、鋼剪等進(jìn)行殺菌消毒可有效避免燒灼器械的損壞。由于很多金屬器械的形狀并不規(guī)則，不能在等離子體反應(yīng)器中放置在平行電極間，可以采用遠(yuǎn)程等離子體消毒技術(shù)，不僅可以殺滅金屬器械表面的細(xì)菌，也可以防止蝕刻作用對(duì)器械的破壞。
③電子探頭傳感器消毒。帶有電子探頭的傳感器在細(xì)胞培養(yǎng)、生化監(jiān)測(cè)、醫(yī)用監(jiān)測(cè)中常常被應(yīng)用，這種類型醫(yī)療器械對(duì)于殺菌消毒的要求非常高，而且需要注意在殺菌過程中也許會(huì)由于損壞這種靈敏元件的感應(yīng)膜對(duì)其功能有所影響，因此殺菌消毒的難度較大。
④小型反復(fù)使用的醫(yī)用制品消毒。在臨床治療過程中，常常會(huì)使用繃帶、易碎容器等小型醫(yī)用制品，由于使用頻率較高，而且應(yīng)用范圍較廣，因此需要在使用這些醫(yī)用用品后，快速、及時(shí)的進(jìn)行殺菌消毒，并且要求消毒的效果較好。
⑤醫(yī)用生物材料消毒。能夠修復(fù)或者取代活組織的人造材料或者天然材料也即是醫(yī)用生物材料。醫(yī)用生物材料只有植入生物體后，沒有發(fā)生免疫反應(yīng)、過敏反應(yīng)或者凝血、致癌等情況，才會(huì)和生物體融合、協(xié)調(diào)達(dá)到生物相容性。
低溫等離子體除了在殺菌消毒技術(shù)的應(yīng)用之外，還在低溫等離子消融術(shù)，低溫等離子體治理污染空氣等方面有大量的應(yīng)用