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介质阻挡放电等离子体灭菌消毒实验研究

发布时间:2018-11-15 18:01
【摘要】: 随着社会的进步,医疗事业发展迅速,医疗器械的灭菌消毒问题日益提到了紧要位置。传统的灭菌消毒方法存在着很多弊病,诸如灭菌温度高,时间长,存在化学残留物,对环境有污染等。因此,就需要研究新的灭菌技术,能够在短时间内完成灭菌效果,同时又能够不对医疗器械有所损伤,并且要降低对医务人员以及环境的损害,这就促使了低温等离子体灭菌消毒技术的产生。 本课题利用电力电子和脉冲功率技术研制了一台高频高压电源,用于介质阻挡放电,产生低温等离子体进行灭菌消毒技术的研究。该电源利用电容储能技术,通过控制IGBT的通断对电容进行快速放电,形成高频脉冲,再通过高频变压器升压,实现高频高压输出。该电源输出电压峰值0~20kV,可调;重复频率0~30kHz,可调。 本文对高频高压电源的工作原理,设计方法做了详细的介绍;对电路各部分如储能电容充电、IGBT的驱动和保护、高频脉冲变压器设计等都做了详细的分析;建立了电路的PSpice仿真模型,进行了仿真计算;对电源电路系统进行了调试、组装,得到的实验数据和波形,与仿真波形基本吻合。 本文应用自行研制的高频高压电源进行介质阻挡放电。对等离子体发生器进行了设计,给出了放电模型,并对放电功率进行了计算。给出了灭菌消毒研究的数据,并对影响灭菌消毒的参数进行了研究。针对灭菌消毒的结果,进行了灭菌机理的分析,证实了灭菌消毒与等离子体中所含的活性粒子成分有密切的关系。 最后,本文对研究中存在的不足给出了意见和建议,并对以后的研究提出了展望。
[Abstract]:With the progress of society and the rapid development of medical service, the sterilization and disinfection of medical devices is becoming more and more important. Traditional sterilization methods have many disadvantages, such as high sterilization temperature, long time, chemical residues, environmental pollution and so on. Therefore, there is a need to study new sterilization techniques that can achieve sterilization in a short time without damaging medical devices and reducing damage to medical personnel and the environment. This promotes the generation of low-temperature plasma sterilization technology. In this paper, a high frequency and high voltage power supply is developed by using power electronics and pulse power technology, which is used for dielectric barrier discharge and low temperature plasma to sterilize. The power supply uses capacitive energy storage technology to discharge the capacitor quickly by controlling the switching of the IGBT to form high frequency pulse and then boost the voltage through the high frequency transformer to realize the high frequency and high voltage output. The output voltage peak value of the power supply is 20 kV, adjustable, and the repetition rate is 0 ~ 30 kHz, adjustable. In this paper, the working principle and design method of high frequency and high voltage power supply are introduced in detail, and various parts of the circuit, such as charge of energy storage capacitor, drive and protection of IGBT, design of high frequency pulse transformer and so on, are analyzed in detail. The PSpice simulation model of the circuit is established, the simulation calculation is carried out, and the power supply circuit system is debugged and assembled. The experimental data and waveform obtained are basically consistent with the simulation waveform. In this paper, dielectric barrier discharge is carried out by using high frequency and high voltage power supply developed by ourselves. The plasma generator is designed, the discharge model is given, and the discharge power is calculated. The data of sterilization research were given and the parameters affecting sterilization were studied. Based on the results of sterilization, the mechanism of sterilization was analyzed, and the close relationship between sterilization and the composition of active particles in plasma was confirmed. Finally, this paper gives some suggestions and suggestions on the shortcomings of the research, and puts forward a prospect for the future research.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:R187;O539

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本文编号:2334035

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