[发明专利]等离子体处理装置及物品处理方法

说明书

对于通过标准方法不容易洗涤或清洁的物品，使用等离子体清洁或消毒物品是特别有利的。产生大量等离子体的毒性和并发症使其难于用于此类目的。本发明通过产生最小量高活性的等离子体来消毒物品而解决该问题。这是通过减少物品周围和内部的空间和环境空气量来实现的。以这种方式，产生的等离子体仅填充待清洁物品的所需体积，并且等离子体被引导到物体，而不是被引导或释放到非目标区域。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年12月22日提交的美国临时申请序列号62/095,629和2015年3月6日提交的美国临时申请序列号62/129,533的优先权，其全部内容通过引用并入本文，包括任何数据、表格或附图。

背景技术

表面消毒和气味消除是个人和专业环境所面临的共同挑战。很多气味是由于微生物及其产生的有机物的存在引起的。通过消除微生物及其副产物，通常可以控制或消除气味。有许多应用于此目的的方法、材料和技术。然而并非所有的物品都能采用相同的方式处理，而用于控制微生物或去除有机材料的一些目前使用的技术和物质可能会损坏处理物品或对处理物品产生其他不期望的影响。

等离子体和活性气体的电气产生涉及两个电极端子间的电势差大于所述两个端子间气体的介电强度、从而使电子在端子之间形成电弧的过程。电弧(电晕放电)和介质气体之间的相互作用将包括介质气体的分子激发至更高能态，从而产生高活性产物。

除了产生电晕，产生类似活性等离子体的其它方法在本领域中是已知的。高活性等离子体通过氧化作用有效破坏有机物质。由于这种现象，活性等离子体或气体，如臭氧，长期以来一直用于物品消毒和消除由烟雾到微生物的一系列来源引起的气味。等人在期刊文章“Cold Atmospheric Air Plasma Sterilization against Spores andOther Microorganisms of Clinical Interest”中报道，在环境空气中工作30秒的物理冷气氛表面微放电(SMD)等离子体对于不同类型的营养细胞非常有效并导致4¹⁰到6¹⁰CFU(菌落形成单位)的降低。

标准的等离子体消毒装置通常是无效的，并且由于某些等离子体的毒性而存在安全问题。根据EPA，呼吸臭氧可以引发各种健康问题，包括胸痛、咳嗽、咽喉刺激和充血。它也会恶化支气管炎、肺气肿和哮喘。

由于等离子体通常是不稳定的，因此普通的等离子体消毒装置所产生的等离子体的数量远超过与待消毒物品上存在的实际数量污染物反应所需的数量。过量的等离子体导致前端等离子体产生过程和后端等离子体去除过程效率低下。本领域已知的许多装置可以移动或吹扫过量的等离子体通过待消毒物品，或者产生过量的等离子体，将物品浸入其中。吹扫和浸入式消毒装置效率低下，可能需要很长时间才能完成消毒任务。

还有其他设备应用溶解于液体(如水)中的臭氧，所述液体可以围绕待消毒物品流动。上述方式不仅面临同样的效率挑战，而且在处理液体本身时也产生了诸多问题，如不必要的重量、溢出、腐蚀、泄露等。此外，诸如皮鞋和皮包之类的许多物品将由于被暴露于液体中而损坏。

一些设备采用真空来辅助清洁过程；然而，这些设备中的真空室通常是刚性的，并且对于被清洁的物品不能适形或模制。换句话说，这些物品未被腔室的一个或多个壁物理挤压，使得该装置在去除存在于物品的小开口或孔中的不需要的空气时效率低下。在真空室中使用刚性壁也可能需要更大体积的等离子体以在负压反转时重新填充室。

其他装置使用柔性室将等离子体流引导至诸如邮件或包裹的物品上，以减少物品上的生物负荷。通常，该方法在邮件上应用连续的“含氧”气流。尽管这样的装置可以限制容器中其他气体的量，但它们效率低并且经常仅在物品的表面上吹扫臭氧或其它等离子体。等离子体或其他气体不是机械地输入到物品的内部、小空间或孔中。此外，利用这些装置，气体一次通过等离子体发生器。因此，进入容器的活性“含氧”分子必须在首次通过发生器时产生。

发明内容