大气压等离子体射流对微生物灭活的研究成果

为了深入了解等离子体产生的各种活性成分在杀菌中所扮演的角色，采用金黄色葡萄球菌为处理对象，使用比浊仪将菌液浓度调制成0.5 麦氏浓度（1.5×108 CFU/mL），然后将标准液浓度稀释至106 CFU/mL备用。

图2.2.1是本研究所用的N-APPJ装置示意图。它主要由石英管、铜丝以及针筒组成，其中，针筒的内径为6mm，喷嘴直径为1.2 mm。针筒内部放有石英管，其内径和外径分别为2mm和4mm，长度为4cm。铜丝则插入石英管内作为高压电极，其直径为2mm，其上接有脉冲高压。高压电极尖端与喷嘴之间的间距为1cm。纯He放电产生的等离子体射流长度可达6cm。

实验时取200μL该浓度的细菌稀释悬浮液均匀地涂抹在培养皿中的琼脂上。涂抹完毕之后立即采用等离子体射流处理2min。随后将其置于37℃洁净环境下培养24h。对于对照组，菌样则仅以相同流速下的工作气体（无等离子体）进行处理。每组实验均重复四次。

实验采用直接和间接处理两种方式来研究等离子体中带电粒子在细菌灭活时所起的作用。对于直接处理，将琼脂平板上均匀涂抹的细菌样品放置在等离子体射流正下方，并直接与等离子体射流接触，同时调节菌样与喷嘴的距离X；对于间接处理，则将直径为0.1mm 的接地线放置在距离喷嘴0.5cm 的位置处（X1=0.5cm），并调节接地线与菌样的垂直间距X2。由于接地线的直径相比喷嘴的直径要小得多，因此，接地线对气流的影响可以忽略。图2.2.1（c）和（d）给出了直接和间接等离子体射流处理时的照片，其中，图2.2.1（d）清楚地显示了等离子体射流截止在接地线处。应当指出，当接地线并不是直接接地时，例如通过2 MΩ 的电阻接地或者作为浮动电极，等离子体射流的发光部分同样止于接地线处。但是，当接地线直接接地时，等离子体会受到严重干扰，因此，本节所开展的所有间接处理实验，其接地线均通过2 MΩ 的电阻接地。

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图2.2.1　实验装置示意图和等离子体射流照片[54]

对于直接处理，X 是喷嘴和细菌样品之间的距离；对于间接处理，X1是喷嘴与细接地线之间的距离，X2是细接地线与细菌样品之间的距离。

为了获得各种激发态粒子浓度，采用光谱仪测量了等离子体射流的辐射光谱。此外，等离子体射流发出的紫外线强度通过IL1400A 紫外光度计测量。在测量紫外线强度时，培养皿被移开，并将紫外光度计的检测器放置在对应位置。