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等离子体低温灭菌技术是新一代的灭菌技术。与通常的低温化学灭菌法相比较,它具有无药物残留、安全性高、灭菌时间短、无环境污染等显著特点,因此有望成为未来主流灭菌技术。
由于等离子技术的高门槛性,等离子灭菌设备的构造极其复杂,价格也相对昂贵,国内数十家大中型医院目前所使用的等离子灭菌设备都是强生等国外公司的产品。迅速实现等离子技术和设备的国产化成为当务之急。本文作者参与了同济大学电气工程系和杭州易路医疗器械有限公司合作研制的等离子灭菌样机的研发。分析了等离子低温灭菌设备的整个结构和功能设计,对其关键部分--等离子电源进行理论研究和设计,并利用MATLAB/SIMULINK软件作了重要电路的仿真研究。
本文根据灭菌系统的要求分析了等离子灭菌的特点,选定了灭菌效果最佳的气体放电形式。以开关电源技术为基础,提出了以下设计方案--该电源由两个独立封装的部分组成:150V直流电源和全桥变换器。150V直流稳压电源为前后两级开关变换结构:前级使用有源功率因数校正电路对输入的220V交流电压进行预稳压,将其升压为输出400V的直流电压;后级变换电路对400V的直流电压采用半桥式脉宽调制(PWM)技术,通过直流/直流变换电路得到150V的直流输出电压。全桥变换器采用全桥式脉宽调制技术,将直流信号转变为高频方波信号。此信号加在灭菌容器的电极上产生高频磁场,使低压气体等离子化。整个电路提供了完整的过压、过流保护。对部分重要电路进行了仿真研究,验证了设计的可行性,最后和实测结果进行了对比分析。