[0001] 本发明属于等离子体设备技术领域，涉及一种低温等离子体活化水的制备，具体涉及一种可适用于皮肤表面消毒的低温等离子体活化水制备装置。

[0002] 等离子体是具有超常化学活性的高能粒子聚集的物质第四态，具备超强的反应性、无目标物选择性，以及无残留物等特性。等离子体技术因其在原理与应用方面的独特特点，已在环境、医疗、农业等领域引起广泛关注。然而，值得注意的是，在医疗应用中，直接利用等离子体进行皮肤灭菌可能会引发一些不良反应，如局部不适感、烧灼感或红肿等，尤其是对于皮肤较为敏感的患者而言。

[0003] 近年来，低温等离子体活化水(Plasma Activated Water，PAW)作为一种新兴的治疗手段引起了人们的关注。PAW是在大气压下水通过低温等离子体处理后，水分子离解的产物与等离子体中的活性物质反应，产生富含更多种类活性成分的活性液体，具有较高的活性和灵活性。诸多有关PAW的研究结果表明，PAW中的主要活性物质为活性氧氮物质(Reactive Oxygen and Nitrogen Species，RONS)，包括羟基自由基、原子氧、单线态氧、超氧阴离子、原子氮等短寿命化学成分和过氧化氢、过氧亚硝酸、一氧化氮、亚硝酸盐离子、亚硝酸盐离子等长寿命化学成分，因而PAW具有广谱杀菌特性，可以高效地去除细菌、酵母、霉菌和病毒等微生物等有害物质。进一步地，RONS还会影响PAW的物理性质，如pH值、氧化还原电位和电导率等。

[0004] 相较于传统消毒方法，如化学消毒剂或紫外线照射等，PAW具有较好的流动性和渗透性，能够快速而有效地杀灭细菌、病毒和真菌；同时，由于PAW无需添加其他化学物质且具有低温特性，避免了消毒剂对皮肤的刺激和毒性。因此，PAW是一种高效、温和且对环境友好的消毒杀菌物质，目前被广泛地应用于消毒杀菌、食品保鲜、器械清洁等领域。现有技术中PAW的一种制备方式为：通过介质阻挡放电反应装置在液面以上的位置进行气相放电反应，使空气电离形成等离子体；该等离子体与液面附近的水混合并反应，形成等离子体活化水。然而由于该方法仅能在气‑液界面处与水进行混合反应，因此制备PAW的效率比较低。此外，现有的低温等离子体活化水消毒杀菌装置，大部分还存在PAW活性物质浓度低和装置复杂的缺点，制约了等离子体活化水的应用场景，特别是制约了其在医疗保健、美容护肤等领域的应用。

[0030] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0031] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0032] 下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

[0033] 参照图1，一种适用于皮肤表面的低温等离子体活化水消毒杀菌装置，包括腔体外壳，腔体外壳包括低温等离子体活化水产生部分和手持部分，低温等离子体活化水产生部分设有介质阻挡放电反应器和气液混合腔1；气液混合腔1上设有进水口2低温等离子体活化水产生部分距离气液混合腔的远端设有活化水存储腔18、截止阀20和出水口17；手持部分设置气体动力装置、液体循环装置和开关16，开关16控制仪器开启与关闭；

[0034] 介质阻挡放电反应器，参照图2，包括电极单元和挡板单元，所述电极单元包括高压电极4、低压电极5，在高压电极4外依次套设有绝缘套管6和介质套管7，在低压电极5外依次套设有相同的绝缘套管6和介质套管11，高压电极4和低压电极5分别与电源8的两极相连。所述多层挡板单元分为长挡板9和短挡板10，依次交替排列。气液混合物经过所述气液混合腔1流入所述介质阻挡放电反应器，以弧状水膜形状，首先通过长挡板9通孔与介质套管7之间的缝隙，再通过短挡板10外缘与介质管套11之间的缝隙，多次循环往复，参照图3；

[0035] 所述气体动力装置，包括微型气泵12，自来水通过所述进水口2进入到所述气液混合装置，空气通过所述系统进气口3经过气路3‑1再通过微型气泵12产生的气体经过气路3‑2连通腔体进气口19，进入所述气液混合装置。

[0036] 所述液体循环装置包括吸水管13、排水管14和微型水泵15，流入到活化水存储腔18的低温等离子体活化水在微型水泵15的作用下，经过排水管14流入所述气液混合腔1，再次通过介质阻挡放电反应器进行放电处理。

[0037] 具体启动如下：打开开关16，介质阻挡放电反应器开始工作，自来水由进水口2，空气由进气口3，一同进入到气液混合腔1，液体供给装置多次循环，设定的时间到达后，截止阀20打开，所述低温等离子体活化水由腔体底部的流出口17流出；当所述低温等离子体活化水活性物质达到灭菌消毒的要求后，还可同时进行进水和出水，以最大提高消毒效率。其中低温等离子体活化水的性质可以通过改变放电功率、放电时间、气体流量进行控制。由进水口流入，加入170mL自来水，放电活化时间5‑25min，进行自来水放电活化处理，得到170mL活化水。

[0038] 实施例1：

[0039] 本发明公开的一种适用于皮肤表面的低温等离子体活化水消毒杀菌装置，包括：石英玻璃腔体外壳、气液混合腔、动力机构和介质阻挡放电反应器。

[0040] 参照图1，腔体外壳1包括低温等离子体活化水产生部分和手持部分。

[0041] 电极单元包括电源、高压电极、绝缘层、介质层、低压电极和多层挡板，电源分别连接高压电极和低压电极。电源8为交流电源，功率电源输入0‑220V，输出频率5‑20KHz，放电功率为10‑30W。

[0042] 参照图2，高压电极4为反应器中心，材质为不锈钢，电极形状为直径2cm的圆柱状。绝缘层为包裹在高压电极外侧以及低压电极内侧的橡胶套管6，厚度为1mm，分别为中空直径为2.0‑2.2cm的圆柱状，紧贴高压电极；中空直径为6.2 ‑6.4cm的圆柱状，紧贴低压电极。
所述介质层为包裹在高压电极绝缘层外侧的聚四氟乙烯套管7以及低压电极绝缘层内侧的聚四氟乙烯套管11，厚度为1mm，分别为中空直径为2.2‑2.4cm和6.0‑6.2cm的圆柱状。所述低压电极材质5为不锈钢，低压电极形状为中空直径为6.4‑7.4cm的圆柱状。

[0043] 挡板单元设置于介质阻挡放电反应器内部，分为长挡板9和短挡板10。气液混合物以S弧形环状水膜通过放电区域，进而确保电离均匀，形成所述的等离子体活化水，提高水中活性成分的含量，保证活化水的杀菌效率。挡板材质为聚四氟乙烯，厚度为5mm，长挡板形状为中空直径2.8‑6.0cm的圆柱状，短挡板形状为中空直径2.4‑5.6cm的圆柱状。长短挡板依次交替排列。相邻两个挡板之间的距离为2cm。

[0044] 动力机构，用于向所述介质阻挡放电反应器传输气液混合物，包括：SKOOCOM微型气泵、进气路、出气路。气液混合物经过所述介质阻挡放电反应器放电后，生成等离子体活化水。采用空气作为工作气体，降低运行成本，便于大规模推广。空气气体流量为1.6L/min。

[0045] 液体循环组件，包括：品亚科技PYP370F微型隔膜水泵、进水管、出水管和电池。所述水泵采用12V直流水泵，以电池供电，其功率能够调节，从而能够控制水流速度。所述的低温等离子体活化水通过进水管和出水管循环。包含低温等离子体活化水出水口，自来水进水口以及空气进气口；所述的低温等离子体活化水通过所述低温等离子体活化水喷出装置流出，所述低温等离子体活化水喷出装置由泵自动控制出水量。使用水为自来水。自来水具有成本优势和便利性，而且能够实现高效、安全、无残留的消毒和灭菌效果。

[0046] 实施例2低温等离子体活化水理化性质实验皮肤消毒与杀菌在医学和卫生保健领域中具有重要意义，能够有效预防皮肤表面微生物感染。常见皮肤疾病如马拉色菌、念珠菌感染等给患者的生活质量带来了严重影响。本申请提供的用于皮肤表面的低温等离子体活化水杀菌消毒装置设备，采用介质阻挡放电产生的低温等离子体活化水富含高效杀菌活性物质，例如自由基、活性氧化物、活性氮化物，可以有效的对大部分微生物进行消杀。低温等离子体活化水现制现用，杀菌效果好，化学残留低，代替传统的消毒剂杀菌。

[0047] 下面，本发明选择马拉色菌进行低温等离子体活化水消毒灭菌验证。马拉色菌是一种常见的真菌，寄生在人正常皮肤表面，主要分布在面部、胸部以及头皮等部位，感染后常常表现为皮肤红肿、瘙痒、脓疱、疼痛等症状。活化水是采用本发明的上述装置制备得到的低温等离子体活化水。

[0048] 控制放电功率30W，气体流量为1.6L/min，考察不同放电时间为5、10、15、20、25min条件下，低温等离子体活化水的物理化学性质变化，如表1所示：

[0049] 表1放电时间对低温等离子体活化水的理化性质的影响

[0050]

[0051] 采用本发明上述的低温等离子体放电装置制备活化水，调节放电功率为30W，气体流量1.6L/min，使用放电5min(PAW‑5)和25min(PAW‑25)制成的活化水进行灭菌实验，处理时间分别为60、120、180、240min。不同处理时间对应不同组别，将处理过的悬浮液涂在培养基上，并在30℃培养约72小时，随后进行菌落计数，计算马拉色菌的杀菌率，结果显示，两种活化水杀菌效果随处理时间的增加不断提高，在240min杀菌率均已达到100％。如图4所示。

[0052] 以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。