東方計量：等離子殺菌凈化設(shè)備 疫情防控中的空氣凈化衛(wèi)士

此次疫情發(fā)生之后，中國空間技術(shù)研究院下屬北京東方計量測試研究所發(fā)揮航天靜電技術(shù)優(yōu)勢，研發(fā)出等離子殺菌凈化設(shè)備，該設(shè)備可殺死空氣中的細(xì)菌等微生物并凈化空氣顆粒，為打贏疫情防控人民戰(zhàn)爭、總體戰(zhàn)、阻擊戰(zhàn)提供科技支撐。

等離子體是一種電離度大于0.1%的氣體，是由離子、電子和中性粒子(原子和分子)所組成的集合體。等離子體整體呈電中性，但含有相當(dāng)數(shù)量的電子和離子，表現(xiàn)出相應(yīng)的電磁學(xué)等性能，例如，等離子體中的帶電粒子既會進(jìn)行熱運(yùn)動和擴(kuò)散，也會在電場作用下進(jìn)行遷移。等離子體有別于固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)這3種物質(zhì)狀態(tài)，是宇宙中最廣泛存在的物質(zhì)狀態(tài)，被稱為物質(zhì)的第四態(tài)。

氣體放電等離子體殺菌技術(shù)是微生物控制前沿技術(shù)之一，屬于物理-化學(xué)-生物-醫(yī)學(xué)多學(xué)科交叉融合技術(shù)，涉及氣體放電物理、等離子體物理/化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)、生物醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域，該技術(shù)通過電離局域空氣形成等離子體，破壞細(xì)菌、病毒、真菌等有害微生物的結(jié)構(gòu)，阻斷增殖過程，實(shí)現(xiàn)較大空間內(nèi)的滅菌效果。殺菌效果的實(shí)現(xiàn)得益于以下幾個因素：（1）活性基團(tuán)：氣體放電等離子體殺菌過程會發(fā)生一系列復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)，空氣環(huán)境中O2分子、H2O分子的化學(xué)鍵被電離打開，形成活性氧原子、OH自由基、活化氫原子等活性基團(tuán)，這些基團(tuán)通過氧化細(xì)胞壁或者破壞微生物中的核酸、氨基酸、蛋白質(zhì)等物質(zhì)而起到殺菌作用。（2）高能電子：在氣體放電的局域電場，部分電子會獲得很高能量而產(chǎn)生極大動能，單純的轟擊與刻蝕作用就會破壞微生物的結(jié)構(gòu)，使其細(xì)胞膜、細(xì)胞壁發(fā)生穿孔，使胞內(nèi)部物質(zhì)外溢而導(dǎo)致細(xì)胞失活。（3）帶電粒子：氣體放電等離子體是大量帶電粒子的集體，這些帶電粒子會附著在細(xì)胞等多分子結(jié)構(gòu)表面，改變甚至破壞其上負(fù)責(zé)離子通道開啟和閉合的蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，從而改變細(xì)胞的通透性，使胞內(nèi)物質(zhì)流出，實(shí)現(xiàn)殺菌效果。（4）強(qiáng)電場：在放電離子體區(qū)域內(nèi)，電場強(qiáng)度可以達(dá)到106V/m量級，從而引發(fā)一系列電磁效應(yīng)來干擾微生物的繁殖生長，同時對其合成病原物質(zhì)的過程也有抑制作用。

目前，傳統(tǒng)的殺菌技術(shù)主要有高溫殺菌、化學(xué)殺菌、紫外線殺菌、射線或生物殺菌等。高溫殺菌技術(shù)利用高溫或高溫蒸汽來實(shí)現(xiàn)微生物滅活，優(yōu)點(diǎn)是無殘留，缺點(diǎn)是時間過長并且人機(jī)無法共存；化學(xué)殺菌技術(shù)利用化學(xué)藥劑的強(qiáng)氧化性來破壞微生物的結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是起效快，缺點(diǎn)是會對人體造成傷害，有殘留；紫外線殺菌技術(shù)則是利用核蛋白對200～300nm波段輻射的強(qiáng)吸收性對微生物造成輻射損傷，紫外線作用于RNA、DNA，使其斷鍵、斷鏈，阻斷其增殖過程而形成致死性干擾作用，優(yōu)點(diǎn)是無殘留，缺點(diǎn)是會對人體造成傷害；射線或生物殺菌等技術(shù)具有技術(shù)成熟度不高、會對人體造成傷害等缺點(diǎn)。等離子殺菌凈化設(shè)備采用了氣體放電等離子技術(shù)，該技術(shù)是一種殺菌消毒前沿技術(shù)，優(yōu)勢明顯：其一，殺菌作用起效快，效果明顯；其二，人機(jī)共存，對人體無傷害；其三，產(chǎn)品小型化、模塊化，適用于日常空氣環(huán)境的殺菌凈化，尤其適合應(yīng)用于醫(yī)療環(huán)境下的方艙或者病房等封閉空間內(nèi)。

等離子殺菌凈化設(shè)備作為氣體放電等離子體滅菌技術(shù)的技術(shù)成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)品，可以降低可吸入顆粒物的濃度，去除VOC，殺死細(xì)菌、病毒等微生物，提升空氣品質(zhì)。等離子殺菌設(shè)備經(jīng)過國家空調(diào)設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測，其除菌率（白色葡萄球菌）為96.5%，對自然菌的除菌率為95.8%，除氨氣效率達(dá)50.1%。該設(shè)備目前已經(jīng)應(yīng)用到河北省石家莊市某大型商業(yè)樓項(xiàng)目中，客戶反饋效果良好。隨著該產(chǎn)品推向市場，許多醫(yī)療、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)對該產(chǎn)品表示出很大興趣，目前研究所已與北京市某家醫(yī)療機(jī)構(gòu)達(dá)成了初步合作意向，另外還有其他2家醫(yī)療機(jī)構(gòu)正在洽談合作中。

研究所利用航天技術(shù)研發(fā)的軍民兩用等離子殺菌凈化設(shè)備通過殺死空氣環(huán)境中的細(xì)菌和凈化空氣中作為細(xì)菌傳播載體的顆粒物，保障居民呼吸健康，為鞏固當(dāng)前疫情防控成果貢獻(xiàn)了科技力量。

▲壁掛式等離子殺菌凈化設(shè)備

▲擺放式等離子殺菌凈化設(shè)備