CN106993369A - 具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，其结构包括供电模块和高压电极；其中，供电模块包括高压电源和异常状态人体保护模块，高压电源和高压电极之间通过异常状态人体保护模块连接。本发明的优点：本发明能够产生低温等离子体对人体皮肤进行有效的杀菌消毒、美容以及伤口处理，且具有在异常状态下实现人体安全的保护功能，通过对放电电流实时检测并进行反馈控制，在达到人体表面皮肤有效处理的基础上能够极大程度的保护人体安全，防止不可控情况下电流突增对人体造成不适甚至伤害，并在电流回到安全运行值时装置自动恢复工作。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，属于低温等离子体技术领域。
背景技术
现有用于人体处理的低温等离子体发生装置大多采用限流或加强绝缘来实现人体的安全防护，但这些保护措施都是建立在装置正常运行的情况下进行的保护，一旦出现不可控情况，如外部干扰，介质损坏，电极损坏，电源故障，不同人体的阻值差异很大等因素，使得电流突然增大，此时这些保护措施就不能起到很好的保护作用，从而对人体造成不适甚至有安全威胁。
低温等离子体放电空间中含有大量的高能电子、激发态原子、自由基等活性物质，它们易与细菌、真菌内部的蛋白质和核酸发生反应，致其死亡，并且在一定剂量情况下不会伤害人体或动物的组织细胞，有一定的伤口恢复以及凝血能力，这些优势使得低温等离子体在医学领域得到迅速的扩散，特别是将其用于人体的处理成为当前研究热门，因而研制出可以作用于人体的低温等离子体发生装置就变得愈加重要；因为该类装置的处理对象是人体，所以人的安全是重中之重，又因为其中电流最容易对人体产生威胁，所以电流的限制以及人体的安全防护是此类装置设计中十分重要的一部分。
现有的可对人体进行处理的低温等离子体发生装置采用的人体安全防护措施主要是限流或是增强绝缘，如专利CN106028615A中所述的低温等离子体发生装置，其采用了阻抗匹配器进行放电功率以及放电强度的调节，在对人体表面进行处理时通过控制放电强度从而实现安全处理，但是该装置在面对介质损坏、电源故障等因素时就会出现无法预估的强电流，人体的安全就无法保障；如专利CN103656863A中所述的浮动电极等离子体美容仪，在它的集成机箱上设有功率调节旋钮以及底座与滚轮，浮动电极对人体表面放电，实现人体皮肤美容的作用，但该装置没有考虑到异常情况下，输出电流突增时人体的安全防护问题，且装置体积较大，不方便携带。还有采用电源与电极一体化的等离子体发生装置，如专利CN102523674A中所述的手持式等离子体手电，采用了电池供电，将电源与电极集成一体，经直流升压作用于高压电极并通过电阻进行限流，该装置虽解决了现有的一些低温等离子体发生装置体积笨重，不易携带且需要接地的问题，但同样没有考虑到异常情况下，输出电流突增时人体的安全防护问题。
本发明针对以上问题，设计了一种具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，装置可以在对人体进行处理的同时，实时监测放电的电流，并采样电流进行反馈控制，当输出电流超出正常运行安全限定值时及时切断控制信号，停止输出，待电流回到安全值时自动恢复输出，从而在装置对人体进行有效处理的基础上实现了人体安全的防护，运用此装置进行人体皮肤处理时，可实现对输出电流实时检测并进行反馈控制，当电流超出安全运行值的时候切断装置输出，并在电流回到安全运行值时装置自动恢复工作，从而可靠的保护人体的安全，装置安全防护性强、灵活性高、稳定性好、结构简单、成本低廉，十分适合在医院或家庭中用于杀菌消毒、人体美容或伤口处理等方面。
发明内容
本发明提出的是具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，其目的旨在解决现有用于人体处理的低温等离子体发生装置安全保护措施不到位，容易对人体造成不适甚至有安全威胁的问题。
本发明的技术解决方案：具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，其结构包括供电模块100和高压电极400；其中，供电模块包括高压电源200和异常状态人体保护模块300，高压电源200和高压电极400之间通过异常状态人体保护模块300连接。
本发明的优点：
1）本发明能够产生低温等离子体对人体皮肤进行有效的杀菌消毒、美容以及伤口处理，且具有在异常状态下实现人体安全的保护功能，通过对放电电流实时检测并进行反馈控制，在达到人体表面皮肤有效处理的基础上能够极大程度的保护人体安全，防止不可控情况下电流突增对人体造成不适甚至伤害，并在电流回到安全运行值时装置自动恢复工作；
2）异常状态人体保护模块与高压电源以及高压电极紧密连接，高压电源向高压电极供电，通过异常状态人体保护模块实时检测放电电流，并反馈给高压电源进行输出控制，在达到人体表面皮肤有效处理的基础上能够极大程度的保护人体安全；并在电流回到安全运行值时自动恢复工作，实现装置的持续运行；
3）本发明的供电模块采用紧凑型设计，体积小巧，携带方便，高压电极为L型手持式电极，方便操作，二者之间通过柔软的硅胶高压导线连接，使用时灵活方便，绝缘性好，安全性高。
附图说明
图1是本发明的逻辑结构示意图。
图2是本发明的工作原理示意图。
图3 是供电模块的结构主视图。
图4 是供电模块的结构右视图。
图5 是供电模块的结构俯视图。
图6 是高压电极的结构示意图。
附图中100是供电模块，200是高压电源，300是异常状态人体保护模块，400是高压电极，101是手提带，102是主电路开关，103是控制电路开关，104是控制显示模块，105是电压调节旋钮，106是散热扇，107是高压出线端，401是绝缘外壳，402是接线端，403是铜柱，404是绝缘介质，405是高压导线。
具体实施方式
具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，其结构包括供电模块100和高压电极400；其中，供电模块100包括高压电源200和异常状态人体保护模块300，高压电源200和高压电极400之间通过异常状态人体保护模块300连接；当人体靠近高压电极400时，人作为地电极，高压电极400对人放电并产生低温等离子体作用于人体。
所述高压电源200为基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)斩波的微秒脉冲电源，高压电源200向高压电极400供电，它们之间通过异常状态人体保护模块连接，并通过异常状态人体保护模块将采集到的电流信息反馈给高压电源200。
所述高压电源200包括可控硅调压器、整流模块、滤波电容C1、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)VT1、升压变压器T1、信号发生模块IC1、驱动模块IC2；所述异常状态人体保护模块300包括采样电阻R1、比较器U1、与门U2。
如附图2所示，工作时，具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置采用220V交流电供电，通过可控硅调压器上的电压调节旋钮进行调压，而后接整流模块，再经滤波电容C1滤波后输出直流电，输出的直流电经绝缘栅双极型晶体管(IGBT)VT1斩波后送入升压变压器T1，升压变压器T1输出电压可调的微秒高压脉冲并通过高压电极400作用于人体；在升压变压器T1副边通过采样电阻R1对输出电流进行采样，得到采样电流，然后与正常运行安全电流限定值一起送入比较器U1，当采样电流小于正常运行安全电流限定值时，比较器U1输出高电平，与信号发生模块IC1发出的PWM信号共同进入与门U2，此时对驱动模块IC2的驱动信号由PWM控制信号决定，即表示装置正常运行，电流大小不会对人体造成伤害；当采样电流大于正常运行安全电流限定值时，比较器U1输出低电平，与信号发生模块IC1发出的PWM控制信号一起通过与门U2，输出总是低电平，从而停止对驱动模块IC2的信号输入，进而关断对IGBT（VT1）的驱动，停止装置输出，保护人体安全；当采样电流不再超出正常运行安全电流限定值时，装置继续运行，当装置持续不工作时，可考虑到采样电流持续超出正常运行安全电流限定值，此时便需要断电检修。
所述信号发生模块IC1的型号为TELESKY 2路PWM脉冲频率占空比可调方波矩形波信号发生器。
所述驱动模块IC2的型号为TX-DP101。
对照附图3、4、5，所述供电模块100包括高压电源200与异常状态人体保护模块300；供电模块100外部还设有高压电源200的控制电路开关103、主电路开关102、电压调节旋钮105以及控制显示模块104，供电模块100的右侧有高压出线端107，高压出线端107接高压电极400的接线端402，另外供电模块100顶部有散热扇106对供电模块100内部进行散热且固定有手提带101。
对照附图6，所述高压电极400包括绝缘介质404、铜柱403；绝缘介质404紧贴铜柱403且面积大于铜柱403面积，铜柱403通过高压导线405连接到高压电极400的接线端402，绝缘外壳401罩在铜柱403以及绝缘介质404的外部，该绝缘外壳401呈L型，方便手持，绝缘介质404材料优选为石英玻璃。
供电模块100的高压出线端107通过另一条高压导线405接高压电极400的接线端402，高压导线405为耐压50kV的硅胶高压导线。
电源接入220V交流电，经整流滤波，IGBT斩波以及升压等处理输出高压脉冲，输出高压脉冲的电压可由调压旋钮进行调节，从而控制放电强度以及等离子体的产生效率，当人体靠近高压电极400的绝缘介质404时(2mm以内)，人作为地，电极对人放电并产生低温等离子体作用于人体，无需外部气体供给，工作稳定，当输出电流超出正常运行的安全电流值时，装置自动停止输出，直至电流回到安全值再继续进行输出。
实施例1
具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，其结构由供电模块100、高压电极400组成；其中，供电模块100由高压电源200、异常状态人体保护模块300、外部器件组成，高压电源200和高压电极400之间通过异常状态人体保护模块300连接。
所述高压电源200由可控硅调压器、整流模块、滤波电容C1、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)VT1、升压变压器T1、信号发生模块IC1、驱动模块IC2组成；所述异常状态人体保护模块300由采样电阻R1、比较器U1、与门U2组成。
所述外部器件有控制电路开关103、主电路开关102、控制显示模块104、电压调节旋钮105、散热扇106、高压出线端107，高压出线端107处于供电模块100的右侧，高压出线端107接高压电极400的接线端402，另外供电模块100顶部有散热扇106对供电模块100内部进行散热且固定有手提带101。
所述高压电极400由绝缘外壳401、接线端402、铜柱403、绝缘介质404、高压导线405组成；其中，绝缘介质404紧贴铜柱403且面积大于铜柱403面积，铜柱403通过高压导线405连接到高压电极400的接线端402，绝缘外壳401罩在铜柱403以及绝缘介质404的外部，该绝缘外壳401呈L型，方便手持，绝缘介质404材料为石英玻璃。
所述供电模块100的高压出线端107通过另一条高压导线405接高压电极400的接线端402，高压导线405为耐压50kV的硅胶高压导线。
所述信号发生模块IC1的型号为TELESKY 2路PWM脉冲频率占空比可调方波矩形波信号发生器。
所述驱动模块IC2的型号为TX-DP101。
工作时，当人体靠近高压电极400的绝缘介质404时距离为2mm时，人作为地，电极对人放电并产生低温等离子体作用于人体，无需外部气体供给，工作稳定，具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置采用220V交流电供电，通过可控硅调压器上的电压调节旋钮进行调压，而后接整流模块，再经滤波电容C1滤波后输出直流电，输出的直流电经绝缘栅双极型晶体管(IGBT)VT1斩波后送入升压变压器T1，升压变压器T1输出电压可调的微秒高压脉冲并通过高压电极400作用于人体；在升压变压器T1副边通过采样电阻R1对输出电流进行采样，得到采样电流，然后与正常运行安全电流限定值一起送入比较器U1，当采样电流小于正常运行安全电流限定值时，比较器U1输出高电平，与信号发生模块IC1发出的PWM信号共同进入与门U2，此时对驱动模块IC2的驱动信号由PWM控制信号决定，即表示装置正常运行，电流大小不会对人体造成伤害；当采样电流大于正常运行安全电流限定值时，比较器U1输出低电平，与信号发生模块IC1发出的PWM控制信号一起通过与门U2，输出总是低电平，从而停止对驱动模块IC2的信号输入，进而关断对IGBT（VT1）的驱动，停止装置输出，保护人体安全；当采样电流不再超出正常运行安全电流限定值时，装置继续运行，当装置持续不工作时，可考虑到采样电流持续超出正常运行安全电流限定值，此时便需要断电检修。
Claims (5)
1.具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，其特征是包括供电模块和高压电极；其中，供电模块包括高压电源和异常状态人体保护模块，高压电源和高压电极之间通过异常状态人体保护模块连接。
2.根据权利要求1所述的具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，其特征是所述高压电源包括可控硅调压器、整流模块、滤波电容、绝缘栅双极型晶体管、升压变压器、信号发生模块、驱动模块；所述异常状态人体保护模块包括采样电阻、比较器、与门。
3.根据权利要求1所述的具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，其特征是所述供电模块外部还设有高压电源的控制电路开关、主电路开关、电压调节旋钮以及控制显示模块，供电模块的右侧有高压出线端，高压出线端接高压电极的接线端，另外供电模块顶部有散热扇对供电模块内部进行散热且固定有手提带。
4.根据权利要求1所述的具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，其特征是所述高压电极包括绝缘介质、铜柱；绝缘介质紧贴铜柱且面积大于铜柱面积，铜柱通过高压导线连接到高压电极的接线端，绝缘外壳罩在铜柱以及绝缘介质的外部。
5.如权利要求2所述的具有人体保护功能的便携式低温等离子体发生装置，其特征是采用220V交流电供电，通过可控硅调压器上的电压调节旋钮进行调压，而后接整流模块，再经滤波电容滤波后输出直流电，输出的直流电经绝缘栅双极型晶体管斩波后送入升压变压器，升压变压器输出电压可调的微秒高压脉冲并通过高压电极作用于人体；在升压变压器副边通过采样电阻对输出电流进行采样，得到采样电流，然后与正常运行安全电流限定值一起送入比较器，当采样电流小于正常运行安全电流限定值时，比较器输出高电平，与信号发生模块发出的PWM信号共同进入与门，此时对驱动模块的驱动信号由PWM控制信号决定，即表示装置正常运行，电流大小不会对人体造成伤害；当采样电流大于正常运行安全电流限定值时，比较器输出低电平，与信号发生模块发出的PWM控制信号一起通过与门，输出总是低电平，从而停止对驱动模块的信号输入，进而关断对绝缘栅双极型晶体管的驱动，停止装置输出，保护人体安全；当采样电流不再超出正常运行安全电流限定值时，装置继续运行，当装置持续不工作时，考虑到采样电流持续超出正常运行安全电流限定值，此时便需要断电检修。
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