專利名稱：一種滅活空氣中微生物的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于微波的新型的空氣中細(xì)菌、真菌等微生物滅活的設(shè)備和方 法?？梢詰?yīng)用于辦公大樓、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)、飛機(jī)艙內(nèi)及家庭中去除空氣中有害生物成分，加 強(qiáng)空氣的生物安全，防范生物疾病的傳染。
背景技術(shù)：
研究表明人居環(huán)境中的生物氣溶膠(空氣中的生物成分)，比如細(xì)菌、病毒、真菌、 過敏物質(zhì)及毒素，通過呼吸暴露能引起多種健康問題，包括肺病、生物過敏性疾病、不良急 性反應(yīng)以及病態(tài)樓宇綜合癥等。近年來，由于大量的工業(yè)生產(chǎn)活動如廢物回收、焚燒產(chǎn)業(yè)、 生物顆粒的施肥等，釋放出了大量的過敏原、致病微生物以及很多生物毒素。這些生物物質(zhì) 可以通過呼吸暴露嚴(yán)重地危害著人體健康，使人類面臨日益增長的疾病危險。一個典型的 例子就是2003年發(fā)生在中國的SARS，給社會造成了巨大的損失、恐慌與不便，而空氣傳播 是造成SARS大規(guī)模爆發(fā)的主要途徑。近些年來，國內(nèi)外學(xué)者嘗試了不同的生物氣溶膠滅活技術(shù)。在滅活技術(shù)中，微波輻 射被廣泛用于處理液體中、食物里和表面上的微生物。研究結(jié)果顯示經(jīng)微波暴露后建筑表 面上真菌的存活主要取決于微波暴露的時間與能量。微波輻射是一種簡單、廉價的滅活技術(shù)。雖然有關(guān)利用微波輻射處理水中和食物 中微生物的文獻(xiàn)大量存在，但微波輻射用來滅活生物氣溶膠的研究和數(shù)據(jù)國內(nèi)外幾乎沒有。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在開發(fā)一種基于微波輻射的簡單、低廉的空氣中細(xì)菌、真菌、病毒和過敏 原的滅活設(shè)備和方法。本發(fā)明提供的技術(shù)方案為方案1 一種滅活空氣中微生物的設(shè)備(結(jié)構(gòu)如圖1所示)，包括腔體和位于腔體 內(nèi)部的滅活裝置，其特征在于，所述滅活裝置為微波發(fā)生器；所述腔體上有空氣進(jìn)口和空氣 出口。方案2 作為方案1的一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包含電控系統(tǒng)。所述電控系統(tǒng) 用于控制滅活時間、微波發(fā)生器輸出功率和腔體內(nèi)的溫度等。方案3 作為方案1的一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，其特征在于，在腔體上設(shè)有可視門窗，用于觀 看腔體內(nèi)情況。方案4 作為方案1的一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包含溫度計，用于顯示腔體內(nèi)的溫度。方案5 作為方案1的一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，其特征在于，所述腔體的材質(zhì)為耐高溫材料。方案6 作為方案5的一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，其特征在于，所述耐高溫材料為不銹鋼。本發(fā)明同時提供了利用該設(shè)備進(jìn)行空氣滅活的方法，如下
方案7 用方案1所述的設(shè)備進(jìn)行空氣中微生物滅活的方法，其特征在于，將所述 滅活設(shè)備的空氣出口連接到真空泵，接通電源，使微波發(fā)生器和真空泵工作，滅活啟動。方案8 作為方案7的一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，其特征在于，在滅活啟動前或者運(yùn)行中設(shè)定 所述滅活設(shè)備的運(yùn)行時間。方案9 作為方案7的一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，其特征在于，在滅活啟動前或者運(yùn)行中設(shè)定 微波發(fā)生器的輸出功率。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的設(shè)備和方法，提供了一種簡單、廉價、高效的空 氣凈化技術(shù)，可以對室內(nèi)空氣進(jìn)行循環(huán)處理，并可以實(shí)現(xiàn)自動化操作。本發(fā)明可以應(yīng)用在 不同的環(huán)境中，包括辦公大樓、飛機(jī)艙內(nèi)、醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)、食品加工、家庭住宿及微生物實(shí)驗(yàn) 室，對加強(qiáng)空氣的生物安全、保護(hù)人體健康具有很大的應(yīng)用前景。


圖1微波設(shè)備的設(shè)計圖微波設(shè)備的組成由圖1的三視圖顯示(A-正視圖，B-俯 視圖，C-側(cè)視圖)，其中1-空氣出口，2-空氣進(jìn)口，3-可視門窗，4-電控系統(tǒng)，5-微波發(fā)生 器圖2微波輻射對實(shí)驗(yàn)生成的三種細(xì)菌、真菌氣溶膠的滅活效率圖3微波輻射對室內(nèi)空氣中的總的細(xì)菌、真菌的滅活效率圖4實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的細(xì)菌、真菌的對照和經(jīng)微波輻射后的掃描電鏡5實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的細(xì)菌、真菌的對照和經(jīng)微波輻射后的透視電鏡圖
具體實(shí)施例方式參照圖1所示的設(shè)計圖，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一套設(shè)備，主要組成為控制面板 (0-2000W,能量連續(xù)可控)，空氣樣品進(jìn)出口、溫度計、可視門窗和微波發(fā)生器。其中微波腔 體為不銹鋼材質(zhì)，尺寸為150 X 150 X 400mm,微波設(shè)備尺寸為350 X 400 X 500mm,空氣處理 流量設(shè)為12. 5升/分，所測試微波的輸出能量為199、385和700瓦，暴露時間為1.7分鐘。 微波的尺寸和形狀、暴露時間可根據(jù)空氣處理量而可以改變。操作步驟先選定微波的輸出功率，因情況而定，最大可達(dá)2000W，然后將設(shè)備的 空氣出口連接到真空泵，設(shè)定空氣的處理流量，空氣流量越小，滅活效果越好，但相對空氣 的處理量減少；反之，流量越大，滅活效果越差，但空氣的凈化量增加；經(jīng)微波輻射后，空氣 由出氣口排放，整個過程可實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)對空氣的連續(xù)循環(huán)滅菌。圖2所示是利用微波在119(低檔)，385(中檔)和700W(高檔)時對實(shí)驗(yàn)室里 空氣化后的生物模型的滅活效果，從圖中可以看出，對某一特定的生物物種，隨著微波能 量的增加，其滅活效果顯著增加，對不同的微生物具有不同的滅活效果。其中對炭疽菌的 替代物Bacillussubtilis暴露時間為1. 5分鐘時的滅活效率可達(dá)70 %，而對于脆弱的 Pseudomonas fluorescens 滅活效率可達(dá) 90% 以上，對于真菌 Aspergillus versicolor 滅 活效率可達(dá)80%以上。圖3所示的是微波輻射對室內(nèi)空氣中的總的細(xì)菌、真菌的滅活效率，從圖中可以 看出，隨著微波能量的增加，滅活效率顯著增加，在700W和暴露時間為1. 7分鐘時對總的細(xì) 菌、真菌的滅活效率可達(dá)70%以上。
圖4是實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)的細(xì)菌、真菌的對照和經(jīng)微波輻射(700W)后的掃描電鏡圖， 從圖中可以看出，對于真菌Aspergillus versicolor，經(jīng)微波輻射后，真菌細(xì)胞膜表面有明 顯破壞，且向內(nèi)部凹陷。對于炭疽菌的替代物Bacillus subtilis，經(jīng)微波處理后其表面變 得粗糙，而對于脆弱的I3Seudomonas fluorescens，經(jīng)微波處理后，可以看出整個細(xì)菌都被 破壞了，沒有一個完整的細(xì)胞形狀。圖5是實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)的細(xì)菌、真菌的對照和經(jīng)微波輻射(700W)的透視電鏡圖。從 圖中可以看出，經(jīng)微波處理后的細(xì)菌、真菌的內(nèi)部也受到了不同程度的損傷。
權(quán)利要求
1.一種滅活空氣中微生物的設(shè)備，包括腔體和位于腔體內(nèi)部的滅活裝置，其特征在于， 所述滅活裝置為微波發(fā)生器(5)；所述腔體上有空氣進(jìn)口( 和空氣出口(1)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，包含電控系統(tǒng)(4)。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，在腔體上設(shè)有可視門窗(3)。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，包含溫度計。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述腔體的材質(zhì)為耐高溫材料。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述耐高溫材料為不銹鋼。
7.用權(quán)利要求1所述的設(shè)備進(jìn)行空氣中微生物滅活的方法，其特征在于，將所述滅活 設(shè)備的空氣出口(1)連接到真空泵，接通電源，使微波發(fā)生器(5)和真空泵工作，滅活啟動。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在滅活啟動前或者運(yùn)行中設(shè)定所述滅活設(shè) 備的運(yùn)行時間。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在滅活啟動前或者運(yùn)行中設(shè)定微波發(fā)生器 (5)的輸出功率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滅活空氣中微生物的設(shè)備和方法，涉及一種新型的空氣中細(xì)菌、真菌等微生物滅活的設(shè)備和方法。具體為一種基于微波的滅活空氣中微生物的設(shè)備，包括腔體和位于腔體內(nèi)部的滅活裝置，其特征是，所述滅活裝置為微波發(fā)生器；所述腔體上有空氣進(jìn)口和空氣出口。所述方法為將所述滅活設(shè)備的空氣出口連接到真空泵，接通電源，使微波發(fā)生器和真空泵工作，滅活啟動。本發(fā)明提供了一種簡單、廉價、高效的空氣凈化技術(shù)，可以對室內(nèi)空氣進(jìn)行循環(huán)處理，并可以實(shí)現(xiàn)自動化操作。本發(fā)明可以應(yīng)用在不同的環(huán)境中，對加強(qiáng)空氣的生物安全、保護(hù)人體健康具有很大的應(yīng)用前景。
文檔編號A61L2/18GK102068710SQ20111002085
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者武艷, 要茂盛 申請人:北京大學(xué)