等离子体设备细菌消杀有效率达99.9%，Fourth State Medicine将太空技术引入医疗

在新冠疫情期间及放开后，如何去除空气中悬浮的病毒气溶胶，杀灭多种细菌、真菌和病毒，以降低空气传播的感染风险，保障呼吸健康和环境安全，引发人们的更多关注。

等离子体，通常被称为物质的第四状态，是电离气体的状态。等离子体中的自由电子能量很高，能够分解分子，例如O₂和N₂。等离子体中较重的粒子处于接近生活环境的温度。这些独特的物理化学特性使得大气压下产生的冷等离子体（CAP）成为一种强大的抗菌剂。

CAP的抗菌研究通常集中在生物医学应用上，一些研究进一步提出工业应用(如：用于食品包装材料)。CAP一旦通过充电产生，仅使用空气，就可以达到杀菌效果，并且可以穿透所有区域和表面。这样的“低温等离子”发生体，可以精确控制活氧浓度，通过释放高纯度活氧，捕捉空气中的病毒、细菌、甲醛、TVOC等有毒化合物异味分子。

Fourth State Medicine Ltd （以下简称Fourth State）正是利用这样的等离子体设备和臭氧实现自动、连续的表面消毒，取代了手动清洁和一次性杀菌剂。但消毒杀菌仅是该技术广泛应用场景的冰山一角。

Fourth State于2013年由Thomas Harle和Thomas Frame创立，总部位于英国萨里郡。他们了解到空气等离子体可以帮助慢性伤口愈合，并且还能作为美容行业的微创治疗手段。于是，他们组建了一个团队来开发一种可广泛使用的等离子体技术。

Fourth State研发空气等离子体技术是为了使RONS（活性氧和活性氮）的生物化学益处可以随时随地通过空气和电力获得。

空气等离子体技术建立在Fourth State数十年的太空技术前沿研究的基础上。

在研发Fourth State的产品之前，Fourth State的团队在萨里空间中心研究下一代小型卫星，设计出了用于空间推进的等离子推进器。在此期间，Fourth State团队受到等离子医学和农业研究的启发，意识到他们可以将空间工程技术应用到地球上。

Fourth State使用现代快速原型技术，创建了他们的第一个“双等离子体”设备，可用于防止细菌繁殖。

Fourth State已为空气等离子体技术申请了专利。其中用于美容治疗的Nebulaskin“双等离子体”系统可提供临床评估和实用建议，还可用于证明空气等离子体技术有防止体外假单胞菌和葡萄球菌传播的效果。

目前，Fourth State与皮肤护理和伤口愈合研究方向的临床医生和学术专家合作，由英国皮肤基金会和MedCity“合作创新计划”资助，目标是研发慢性伤口的治疗方法。

“大气压冷等离子体”（CAP）是在正常大气压下产生，温度接近于室温的一种等离子体。它能够灭菌、促进皮肤伤口愈合、抑制癌细胞生长等。这主要是由于等离子体能够产生具有生物活性的活性氧和活性氮（RONS），这些RONS包括臭氧、一氧化氮和二氧化氮。

CAP通常以手持“笔”、“涂药器”等形态来使用，这会使等离子体暴露于周围环境和治疗目标。

通常来说，CAP很难在宽阔或不规则的表面上手动施用。此外，露天操作会使空气或污染物干扰等离子体，并有暴露于高电压、受电磁干扰和吸入RONS废气的风险。一些设备还需要笨重的压缩惰性气体钢瓶来工作（如：氦气、氩气）。

基于市面现存设备在RONS输送方面的局限性，Fourth State等离子体技术用空气(氮和氧分子)和电就能原位产生可调节数量的RONS，只需较少的零件和包装。

臭氧（O₃）可作为具有化学用途的强氧化剂，能够分解空气和废水中的气味分子和其他有机化合物。Fourth State的空气等离子体技术可以产出高浓度的臭氧。这样的臭氧能够最大化消毒、杀菌效果，同时最小化产生的臭氧总量和等离子体功率需求。

一氧化氮（NO）具有抗菌、血管调节、免疫调节、组织（再生）生长、神经传递的作用。Fourth State的产品与传统的压缩气体钢瓶和化学NO供体相比，在其性能和便利性方面做出了优化。

二氧化氮（NO₂）是一种强氧化剂和化学自由基，可用于低温医疗器械灭菌。但NO₂是内燃机产生的空气污染物，会危害呼吸系统健康。

Fourth State的产品提供更稳定和精确的NO₂浓度，以降低使用NO₂时产生的负面影响。

Fourth State的主要业务是向客户提供ModuNOx OEM解决方案以及销售NOx lab R&D产品。

ModuNOx OEM解决方案包括空气等离子体模块化设备中的技术、组件和支持服务，以及为用户提供个性化的OEM解决方案。ModuNOx OEM解决方案可以满足客户快速集成空气等离子体的需求，并开发新产品。ModuNOx组件已通过ISO 9001:2015认证质量管理体系的认证，可在英国大批量生产相关产品并保证质量，并且可用于外壳、气流处理、接口等多种集成。

除了ModuNOx空气等离子体技术，Fourth State还可以提供热氩等离子体发生器，用于微创美容的皮肤表面重建和皮肤收紧。这项技术已经发展到原型系统阶段，并由英国哈雷街的几个整形外科医生初步验证了该系统的可行性。

NOxlab R&D产品将ModuNOx组件封装到完全集成、用户友好的实验室设备中，用于加速以下领域的研究和创新：臭氧、一氧化氮、二氧化氮、活性氧（ROS）、活性氮（RNS）、自由基、氧化还原生物学、冷大气等离子体（CAP）、等离子体活化水或其他液体。

NOxLab的RONS发生器便携且维护成本低，采用联锁装置，无特殊存储要求，可以自动、快速输送气体。

NOxLab在抗菌、保持生物活性、化学应用等方面的效果已在学术、企业和国家实验室得到独立验证，不同配置的NOxLab设备输出的RONS纯度也已经由英国国家物理实验室（NPL）和Innovate UK的创新者分析（A4I）计划进行了验证。

RONS目前应用于消毒、医疗保健和生物工艺工程。它们还能为化学应用带来好处，如水处理、材料特性的改变、肥料生产和半导体制造。

目前，NOx lab R&D产品已走进多所大学，赫尔大学（英国皮肤基金会、国家生物膜创新中心和Innovate UK）、伦敦玛丽女王大学（MedCity）、萨里大学、卡迪夫大学将其用于微生物学研究，包括伤口愈合、食品加工和硬表面消毒。研究项目由国家生物膜创新中心（NBIC）和创新英国资助。

多年来，Fourth State一直与国家物理实验室（NPL）和萨里空间中心密切合作。以探究臭氧、氮氧化物、RONS的化学效应。该合作项目由Innovate UK、空间研究与创新技术网络（SPRINT）和EPSRC Impact Acceleration Account资助。

在与SPRINT合作时，Fourth State利用萨里空间中心的空间资源和自身的专利技术，为英国和全球医疗保健部门开发了一种基于等离子体的伤口护理解决方案。这一合作优化了Fourth State现有的非手术美容治疗产品Nebulaskin，并为伤口治疗开发了一种突破性的解决方案。

Triteq和Fourth State共同开发了一种新型手持等离子笔。等离子技术以非侵入性方式进行皮肤治疗，有助于减少疤痕的形成。

Fourth State还为能源和重工业领域的供应商提供ModuNOx OEM解决方案，取代昂贵且不实用的压缩NOx气瓶。

Fourth State的产品作为压缩气瓶和化学供体的替代产品在世界各地广泛使用，帮助研究人员拓展RONS的应用范围，加深我们对生命系统的理解。

在2020年2月国家卫健委确认新冠病毒可通过气溶胶传播后，消费者对空气净化器杀菌消毒方面的需求激增。

据奥维云网（AVC）数据显示，2020年空气消毒机零售额规模有望突破八千万，同比增长超过40%。从企业方面看，松下、夏普继续发力，格力研发了“猎手”系列空气消毒机，海尔、亚都、惠而浦、海信等也纷纷进入空气消毒机市场。

疫情逐步放开后，病毒仍在空气中肆意传播，如何持续地对公共场所和密闭空间进行消毒成为首要问题。现阶段，空气消毒机布局的品牌和机型都相对较少，并且空气消毒机规模小，处于市场导入期。

Fourth State已有大规模自动消杀新冠病毒的合作经历。Fourth State为OXONOX提供了ModuNOx OEM解决方案，帮助OXONOX开发Airstair消毒装置，以便对新冠肺炎疫情做出快速响应。这种消毒装置安装在火车站、机场和零售中心等公共场所的自动扶梯扶手和电梯上，运行时会从空气中提取氧气和氮气来产生等离子体粒子，并在扶手上覆盖一层看不见的消毒颗粒，进行自动且持续的消毒。

Fourth State的NOx lab R&D产品已在与赫尔大学、MedCity、萨里大学等的合作研究中验证：可以杀死和预防99.99%的携带新冠肺炎病毒病原体和危险细菌。

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