大气压空气非平衡等离子体由于其含有高能电子、丰富的活性粒子且气体温度低，近年来成为等离子体生物医学应用的研究热点。在大气压条件下，传统介质阻挡放电及电晕放电产生的空气等离子体均匀性较差，而等离子体射流一般需要惰性气体和外部气流的作用，导致大气压空气非平衡等离子体在生物医学应用领域的实用性受到限制。因此，设计一种能在大气压空气中获得均匀非平衡等离子体的装置具有极大的研究意义和实用价值。本文主要结合电晕放电、等离子体射流以及介质阻挡放电的研究设计了两种大气压空气非平衡等离子源，并进行了初步的生物医学应用实验。　　本研究主要内容包括：⑴设计了高压直流电源驱动的等离子体发生装置，在大气压下产生安全、稳定及弥散的空气非平衡等离子体。该装置以周围空气作为工作气体，通过专门电路设计实现了流注电晕放电，并且通过将电极置于介质管内增加了放电的空间弥散特性和均匀性。在此之上，依次改变介质管的材料、位置及内径等参数，对放电产生等离子体的空间分布及其均匀性进行了研究。研究发现，介质管内沿面放电促使等离子体在出介质管之后横向发展从而使放电变得弥散，改善了放电的空间均匀性并扩大了等离子体的覆盖范围。⑵设计了便携式箱体结构的大气压空气非平衡等离子体源（等离子体箱）。该等离子体源是采用多个内容1中研制的空气电晕放电装置组成阵列，在一个箱体内产生大面积的空气非平衡等离子体。该装置利用内置的锂电池组供电，经小型高压电源模块提供所需电压，驱动针电极对被处理物体放电。发射光谱诊断以及电学诊断表明该装置所产生等离子体气体温度为室温且其消耗功率较小。同时，生物灭菌实验研究表明该装置具有快速、高效的灭菌效果。⑶研制了交流电源驱动的手持式大面积板电极等离子体源（等离子体板）。该装置利用介质阻挡放电原理，可在大气压空气中产生大面积平板状非平衡等离子体，主要用于处理平面状物体。测量了装置中放电结构的温度以保证装置具有良好的热稳性，并对等离子体中的活性粒子O3和OH浓度进行了测量以验证等离子体作用区域。运用该装置进行了灭菌和表面改性实验，结果表明其杀菌效果比较明显且具有表面改性的作用。