用于内壁消毒的等离子分布式电极管运行状态指示方法

本发明涉及高压等离子体，具体涉及一种用于内壁消毒的等离子分布式电极管运行状态指示方法。

背景技术：

1、在日常生产生活中经常涉及在对细长状的管内壁进行消毒，典型比如胃窥镜；胃窥镜胃镜检查是利用一条直径约一公分的黑色塑胶包裹导光纤维的细长管子，前端装有内视镜，由嘴中伸入受检者的食道→胃→十二指肠，藉由光源器所发出之强光，经由导光纤维可使光转弯，让医师从另一端清楚地观察上消化道内各部位的健康状况。必要时，可由胃镜上的小洞伸入夹子做切片检查。因此胃窥镜的中空部的狭长管道的杀菌消毒是一项比较困难的任务。由于胃窥镜的价格比较昂贵而且属于不耐湿热设备，导致其消毒灭菌方法受限，极大限制了临床应用的开展。现今较广泛应用于胃窥镜消毒的方法有过氧化氢等离子体消毒法、环氧乙烷灭菌法、戊二醛消毒液浸泡法等。环氧乙烷属于有毒气体易造成有毒物质残留危害人体健康；过氧化氢等离子体方法采用真空腔体，设备昂贵、用法复杂、处理时间长；医疗上常用的是戊二醛消毒液浸泡法，但消毒时间比较长，效率较低。在目前的应用效果上来看，上述方法对部分病原体的杀伤能力依然有限，存在交叉感染的风险，且存在有害残留并会损伤到胃窥镜材料。

2、等离子体可以产生电场、电流、uv辐照、以及各种带电粒子、自由基等活性粒子，可以使病原体快速坏死或凋亡。针对内窥镜的形状可以采用分段电极结构，在内窥镜管道内壁产生等离子体射流放电，实现等离子体对胃窥镜内壁的有效杀菌消毒处理。但是，胃镜管是一条直径约一公分的黑色塑胶包裹导光纤维的细长管子，管道不透明，无法准确判断管道内部是否产生等离子体放电，因此而导致无法判断等离子体是否对管道内壁消毒，给实际应用带来困难和不便。现有技术公开号为cn103585650a公开了一种低温等离子体内窥镜消毒装置及方法，该装置包括气体控制模块、电源激励模块、等离子体发生模块，气体控制模块通过流量控制器控制稀有气体和强活性掺杂气体，实现气体配比和流速可调；电源激励模块利用正弦或脉冲高压电源，为所述等离子体发生模块提供稳定的激励；等离子体发生模块通过分段间隙的电极结构，利用以稀有气体为主的混合气体产生大气压冷等离子体射流。该装置可以在大气压下产生长度在1cm到2m，直径在0.2mm到10mm范围内，均匀、稳定、常温、强活性的等离子体射流，适用于不同尺寸内窥镜的消毒处理。基于此，本发明在多分段电极结构基础上，提出了一种多分段电极等离子体放电指示方法，即采用简单可测的电气参数测量，便可以准确有效地对不透明的胃镜管道内部是否发生放电等离子体以及工作状态进行指示。

技术实现思路

1、1.所要解决的技术问题：

2、针对上述技术问题，本发明提供一种用于内壁消毒的等离子分布式电极管运行状态指示方法，该消毒装置基于多分段电极结构，产生等离子体射流对细长状的管内壁进行杀菌消毒，添加放电指示功能，在处理透明或者不透明的细长状的管内壁时，可以准确有效的判断管内部是否产生等离子体放电、放电产生后是否熄灭，给类似内窥镜内壁状的细长状的管内壁的等离子体消毒装置整机的实际应用提供了更完整全面的功能指示方案，保证整机装置的消毒效果。

3、2.技术方案：

4、一种用于内壁消毒的等离子分布式电极管运行状态指示方法，应用于基于多段分布式电极的管内壁等离子的消毒装置；其特征在于：包括：气体控制模块、电源驱动模块、等离子体产生模块、放电指示模块；所述电源驱动模块与等离子体电极模块相连为等离子电极模块提供电源；所述气体控制模块提供至少一种工作气体至等离子体模块生成的高压电场中；所述等离子体产生模块包括石英玻璃管；所述石英玻璃管的内径大于待消毒管的直径，使待消毒管能够贯穿通过石英玻璃管；所述石英玻璃管外侧间隔分布预设距离的多个高压电极以及低压电极，相邻的高压电极与低压电极之间形成等离子体高压电场；所述高压电极以及低压电极均连接至电源驱动模块实现等离子电场的驱动；每个低压电极与地级之间均串联一个测量电容以及测量该测量电容的电压测量传感器；多个测量电容、测量电容的电压传感器、对电压数据进行处理的处理器以及指示灯构成放电指示模块；所述测量电容的电容值远大于等离子体产生模块的电极的等效电容，阻抗值远小于等离子体产生模块的电极的等效阻抗；所述电压测量传感器将采集的电压值传输至对电压数据处理的处理器；所述对电压数据处理的处理器将接收的各个测量电压与预设的电压值范围进行比较，将在预设范围内的电压值对应的指示灯接通；没有达到预设的电压值范围对应的指示灯断开。

5、进一步地，所述高压电极与低压电极均为环状电极，相间套接于石英玻璃管的外壁。

6、进一步地，所述放电指示模块还包括显示装置；所述显示装置将电压数据处理的处理器处理后的各个测量电容两端的电压进行显示。

7、3.有益效果：

8、（1）本方法是基于多段分布式电极结构的管道内的放电等离子体装置，使用时将对细长状的管内壁插入玻璃管道内的中空处，接通电源后该管内外侧均产生等离子从而实现消毒。本方案的多段分布式，可以根据待检测的细长管的长度控制参与的高低压电极的数量，并且根据各个分布式的地电极上串接相同规格的测量电容，对检测到的测量电容上不同的电压值进行比对分析，得到各个分布式电极支路的传输电荷量，从而控制放电指示和放电熄灭灯的点亮和熄灭，对胃镜管内部放电状态进行指示。

9、（2）本发明的等离子体产生模块采用的是多段分布式等离子电极结构中，为了验证其结构在对细长状的管内壁产生等离子体时的放电状态逻辑判断规则和条件，在具体实施例中针对多段分布式等离子电极结构中，分析获得了多个分布式地电极回路之间的电荷传输规律，建立了分布式地电极回路之间电荷差异性数学模型，给出整个电极装置管内放电等离子体的放电状态逻辑判断规则和条件，可准确判断出多段电极每一段对应的放电状态，完成放电指示功能，从而验证本方案的实用性。

10、（3）本发明提出采用放电指示模块实现多路输入电压数据采集系统，从而实现对分布式多个地线测量电容c1~cn上的电压信号进行采样，通过数字控制器按照所提出的模型判断准则，根据实验与理论分析所得结论，对测量电容上的电压值进行数据分析，可有效、可靠、实时地检测分布式电极每一段放电区间的放电状态情况。从而实现对放电指示灯的控制，或者是相关的显示界面，可实现人机交互界面的友好性，对等离子体源整机装置的开发应用具有指导意义。

11、（4）本发明基于多段分布式电极结构的管内部放电的等离子体装置，产生等离子体射流放电可以对胃镜管内壁进行有效的杀菌消毒处理，解决了胃镜管不透明的软管，无法准确判断管道内是否产生等离子体射流放电的问题，保证了管内壁杀菌消毒处理的可靠性。

12、（5）本发明提出的放电指示模块不仅仅适用于管内壁杀菌消毒处理的多段分布式电极结构，对于具有相类似的采用多个交替排布的高低压电极的结构均适用，本发明所提出的方法适用范围广，兼容性好，具有很好的实际工程应用价值。

技术特征：

1.用于内壁消毒的等离子分布式电极管运行状态指示方法，应用于基于多段分布式电极的管内壁等离子的消毒装置；其特征在于：包括：气体控制模块、电源驱动模块、等离子体产生模块、放电指示模块；所述电源驱动模块与等离子体电极模块相连为等离子电极模块提供电源；所述气体控制模块提供至少一种工作气体至等离子体模块生成的高压电场中；所述等离子体产生模块包括石英玻璃管；所述石英玻璃管的内径大于待消毒管的直径，使待消毒管能够贯穿通过石英玻璃管；所述石英玻璃管外侧间隔分布预设距离的多个高压电极以及低压电极，相邻的高压电极与低压电极之间形成等离子体高压电场；所述高压电极以及低压电极均连接至电源驱动模块实现等离子电场的驱动；每个低压电极与地级之间均串联一个测量电容以及测量该测量电容的电压测量传感器；多个测量电容、测量电容的电压传感器、对电压数据进行处理的处理器以及指示灯构成放电指示模块；所述测量电容的电容值远大于等离子体产生模块的电极的等效电容，阻抗值远小于等离子体产生模块的电极的等效阻抗；所述电压测量传感器将采集的电压值传输至对电压数据处理的处理器；所述对电压数据处理的处理器将接收的各个测量电压与预设的电压值范围进行比较，将在预设范围内的电压值对应的指示灯接通；没有达到预设的电压值范围对应的指示灯断开。

2.根据权利要求1所述的一种用于内壁消毒的等离子分布式电极管运行状态指示方法，其特征在于：所述高压电极与低压电极均为环状电极，相间套接于石英玻璃管的外壁。

3.根据权利要求1所述的一种用于内壁消毒的等离子分布式电极管运行状态指示方法，其特征在于：所述放电指示模块还包括显示装置；所述显示装置将电压数据处理的处理器处理后的各个测量电容两端的电压进行显示。

技术总结
本发明公开了一种用于内壁消毒的等离子分布式电极管运行状态指示方法，应用于基于多段分布式电极的管内壁等离子的消毒装置；其等离子体产生模块的每个低压电极与地级之间均串联一个测量电容以及测量该测量电容的电压测量传感器；多个测量电容、测量电容的电压传感器、对电压数据进行处理的处理器以及指示灯构成放电指示模块；测量电容的电容值远大于等离子体产生模块的电极的等效电容，阻抗值远小于等离子体产生模块的电极的等效阻抗；电压测量传感器将采集的电压值传输至对电压数据处理的处理器后将接收的各个测量电压与预设的电压值范围进行比较，将在预设范围内的电压值对应的指示灯接通，从而保证整机装置的消毒效果。

技术研发人员：金珊珊,李志彬,蒋云峰,方志
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13