低温等离子体技术因在医疗灭菌领域具有快速高效和绿色环保的优势备受广大学者的关注。近年来,易粘附细菌的医用导管消毒不力,造成了严重的交叉感染,甚至威胁患者的生命安全。针对此问题,本文采用毛细管（外径1.0 mm,内径0.6 mm）代替尺寸相近的医用导管。将毛细管嵌套进石英管中作为双介质层,毛细管内通以氦气,毛细管外与石英管之间为环境空气,搭建了纳秒脉冲电源激励的同轴双气隙形式的介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge,DBD）装置。研究DBD特性,并对毛细管内外进行快速灭菌处理。考察了电学参量包括脉冲电压幅值(Uamp)、脉冲宽度（tw）、重复频率（f）对毛细管内产生的大气压氦气等离子体（Atmospheric Helium Plasma,AHP）和毛细管外产生的大气压空气等离子体（Atmospheric Air Plasma,AAP）特性的影响。在此基础上,采用大肠杆菌（Escherichia coli,E.coli）来模拟导管上沾染的细菌,研究同轴双气隙DBD系统对毛细管内外E.coli的灭活效果。主要研究内容如下:（1）通过电压电流波形的电学诊断方法、ICCD（Intensified Charge Coupled Device）的光学诊断方法和发射光谱法（Optical Emission Spectroscopy,OES）,考察毛细管内氦气放电均匀性、AHP的发展过程和活性粒子种类。纳秒脉冲电源的快速上升、下降沿可增强氦气间隙的约化场强,促进氦气均匀放电的产生。提高电压幅值,正、负电流脉冲幅值均增加;时空演变图像表明,AHP沿毛细管轴向方向的传输速度也变快。提高脉冲宽度,下降沿放电强度略有增强,但电源单脉冲输入能量大幅增加。AHP产生的粒子谱线以氦的激发态原子为主,高能级的氦亚稳态原子与空气杂质气体发生彭宁电离反应,可以提供大量的种子电子,通过有效降低击穿场强来抑制电子雪崩的发展。（2）考察电压幅值和重复频率对毛细管外空气放电特性、AAP的发展过程和活性粒子种类的影响。毛细管内氦气放电形成的空间电荷效应增强毛细管外空气间隙的预电离效果,促进空气均匀放电的产生。随着电压幅值增加,上升沿放电由单个正电流脉冲变成两个;随着重复频率增加,下降沿放电也由单个正电流脉冲变成两个;同时发射光谱中特定粒子的谱线发射强度的增强,电压幅值为10.0 k V时产生的AAP中N2（C）的相对强度是6.0 k V时AHP的5倍,OH和O的相对强度分别是6.0 k V时AHP中的2倍和2.5倍。（3）采用平板菌落计数法、扫描电子显微镜法（Scanning Electron Microscope,SEM）和傅里叶变换红外光谱法（Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR）分别表征E.coli的数量、形貌和细胞成分。结果表明,毛细管内的E.coli样品在Uamp=6.0 k V,f=5 k Hz,tw=1μs的条件下,经过1 min的AHP处理,灭活率可达95%。毛细管外的E.coli样品在Uamp=10.0 k V,f=1 k Hz,tw=1μs的条件下,经过0.5 min的AAP处理后,灭活率可达99.99%。通过活性粒子种类、灭菌效果以及细胞形态和成分的表征,分析AAP中活性氧、氮物种（Reactive Oxygen Nitrogen Species,RONS）在毛细管外E.coli灭活中起重要作用,AHP中He+等高能粒子的刻蚀与轰击在毛细管内E.coli灭活中作用效果显著。