CN108684129A - 基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统及方法，系统主要包括高压高频电源装置、冷等离子体发生器、惰性气体气源、减压阀、电源适配器。高压高频电源装置的振荡器产生振荡信号并传输至调制器，所述调制器根据档位控制信号及冷等离子发生器工作状态的反馈信号对振荡信号进行调整并输出至功率放大单元进行功率放大处理，功率放大单元进行功率放大处理后传输至压电陶瓷变压器；当调制器调整出与压电陶瓷变压器的谐振频率相同频率时，所述压电陶瓷变压器输出功率至冷等离子发生器。本发明可产生安全、稳定的冷等离子体射流，用于青少年皮肤上的痤疮杆菌处理。

Description

基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统及方法
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统及方法。
背景技术
痤疮俗称“青春痘”，是常见的好发于青春期毛囊皮脂腺组织的慢性炎症性皮肤疾病，青少年中痤疮发病率达到80％，人们通常误以为是体内荷尔蒙分泌过于活跃，造成油脂分泌过量，阻塞毛孔。然而，痤疮并非是青少年的专利，其内部隐藏着的痤疮丙酸杆菌才是罪魁祸首。
目前虽然有着口服、外用、光动力疗法等各种青春痘的治疗方法，但普遍存在见效慢、效果不显著、长期应用副作用大等缺点，痤疮的治疗成为困扰青少年的一大难题。痤疮的发生主要与雄激素分泌异常、痤疮丙酸杆菌的大量繁殖、炎症损害、免疫失常及毛囊皮脂腺导管角化异常等有关，其中痤疮丙酸杆菌是主要致病因素。痤疮丙酸杆菌是一种革兰氏阳性菌。侵入皮脂腺的痤疮丙酸杆菌释放多种生物活性酶，这些酶可以分解皮脂中的三酰甘油生成游离脂肪酸和低分子多肽。其中，游离脂肪酸可刺激毛囊壁引发炎症，同时刺激毛囊皮脂腺导管增生和过度角化，导致皮脂分泌受阻，排泄不畅，从而增加痤疮发生率；低分子多肽可释放水解酶和多种炎症介质，诱导局部炎症反应，皮脂腺被破坏，形成痤疮。
大气压冷等离子体是近年来学术界兴起的新研究领域，由于其在大气压下产生，气体温度低、粒子活性高，在众多领域尤其是生物医学方面的应用引起了人们广泛的关注。近年研究发现，冷等离子体接近或略高于室温，不会对人体和生物组织造成明显的热伤害，不污染周围环境，且能有效地灭活各种细菌、真菌以及病毒等致病微生物；在口腔感染疾病、面部祛皱除疤、凝血止血、促进伤口愈合、肿瘤治疗等方面也展示了良好的应用前景。
现有文献报道，冷等离子体活性成分H2O2等能通过水孔蛋白打开的通道突破顽固的痤疮丙酸杆菌生物膜屏障，杀灭痤疮丙酸杆菌。文献“Dayun Yan.The Application ofthe Cold Plasma-Stimulated Medium in Cancer Treatment.Ph.D.dissertation ofThe School of Engineering and Applied Science of the George WashingtonUniversity.2016”证明在选择合适剂量时，人体组织受到冷等离子体作用下，正常细胞可以存活，而癌细胞由于特殊的氧化机理而凋亡，表明冷等离子体应用有着的广阔前景。文献“Ihor Korolov.The effect of the plasma needle on the human keratinocytesrelated to the wound healing process.Journal of Physics D:Applied Physics,49(2016)035401”发现含痤疮丙酸杆菌的组织受到冷等离子体作用下，能杀灭杆菌，同时角质细胞活跃程度不受影响，有利于皮肤修复。在皮肤病的治疗方面，冷等离子体已报道用于皮炎、湿癣、银屑病等，但对痤疮治疗方面的装置的研究尚未见报道。
目前大气压冷等离子体主要采用介质阻挡放电方式产生，但是存在各种放电形式的缺点，例如放电区域狭小、放电不均匀，气体温度过高等，很大程度上的限制了大气压等离子体的应用范围，尤其是在需要低气体温度、高化学特性的人体医疗领域。如何在大气压下电极间隙外的开放空间中产生稳定的冷等离子体一直是人们研究的热点。近年来研究人员创新性的采用气流以及在窄小电极间隙上施加强电场的方法，能够使产生的等离子体从气孔中喷出并在非电极间隙的开放空间产生冷等离子体，使得许多新颖的等离子体应用成为可能。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统，采用惰性气流以及在窄小电极间隙上施加强电场的方法，使产生的等离子体从气孔中喷出并在非电极间隙的开放空间产生冷等离子体射流，具有便携、易操作的特点。
基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统，包括冷等离子发生器及为所述冷等离子发生器提供电压源的高压高频电源装置；
所述高压高频电源装置包括依次相连的振荡器、调制器、功率放大器及压电陶瓷变压器；
所述振荡器产生振荡信号并传输至调制器，所述调制器根据档位控制信号及冷等离子发生器工作状态的反馈信号对振荡信号进行调整并输出至功率放大单元进行功率放大处理，功率放大单元进行功率放大处理后传输至压电陶瓷变压器；
所述振荡器和调制器输出的振荡频率与压电陶瓷变压器的谐振频率一致时，所述压电陶瓷变压器输出功率至冷等离子发生器，使得冷等离子发生器产生稳定、长距离的等离子体射流。
进一步优选的技术方案，所述高压高频电源装置还包括工作状态反馈与保护检测器，所述工作状态反馈与保护检测器连接在调制器与等离子体发生器之间，将等离子体发生器的工作状态反馈至调制器实现对等离子体发生器的保护。
进一步优选的技术方案，所述高压高频电源装置的振荡器、调制器、功率放大器均接入直流电源，所述直流电源为12V的电压适配器。
进一步优选的技术方案，所述振荡器、调制器、用于控制振荡器与调制器的控制单元采用单片集成电路。
进一步优选的技术方案，所述功率放大单元包括推挽架构的MOSFET功率模块及与之相连的保护检测电路构成。
进一步优选的技术方案，所述冷等离子发生器为基于介质阻挡放电的固定式冷等离子发生器，包括电源、两个电极和电介质，两个电极为内电极及外电极；
所述内电极穿过石英管，所述外电极与石英管串接成桶状，形成环形电极；
所述内电极及外电极之间连接只有交流电源，通过调节交流电源电压和频率，内外电极产生的放电是等离子介质阻挡放电的射流模式。
进一步优选的技术方案，所述冷等离子发生器为基于冷等离子体射流的手持式冷等离子发生器，包括枪式外壳，所述枪式外壳内设置有外层石英管、内部高压电极、外部接地电极及气体导流管；
所述气体导流管设置在枪式外壳的下部并通入惰性气体，所述内部高压电极与高压高频电源装置相连，高压高频电源装置施加高压至内部高压电极，所述外层石英管内将产生等离子体，并随气流从枪式外壳的喷嘴口喷出形成等离子体射流。
进一步优选的技术方案，所述惰性气体由储气罐内的惰性气体气源提供，所述储气罐端口还连接有减压阀及通气管，所述通气管连接至气体导流管。
本申请还公开了一种应用，所述基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统用于青少年痤疮治疗。
本申请还公开了基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统的工作方法，包括：
控制振荡器产生振荡信号并传输至调制器；
调制器根据档位控制信号及冷等离子发生器工作状态的反馈信号对振荡信号进行调整并输出至功率放大单元进行功率放大处理，功率放大单元进行功率放大处理后传输至压电陶瓷变压器；
压电陶瓷变压器输出功率至冷等离子发生器，使得冷等离子发生器产生稳定、长距离的等离子体射流。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明可产生安全、稳定的冷等离子体射流，用于青少年皮肤上的痤疮杆菌处理。
2、本发明的基于压电陶瓷变压器的高频、高压交流电源模块，可用于冷等离子发生器提供电源，使得冷等离子发生器发生冷等离子体，具有小型化、安全、低造价的优点。
3、本发明手枪式等离子体发生器，采用惰性气流以及在窄小电极间隙上施加强电场的方法，使产生的等离子体从气孔中喷出并在非电极间隙的开放空间产生冷等离子体射流，具有便携、易操作的特点。
4、本发明通过多种对照方式组、不同菌量下实验室样本的充分验证，以及志愿者人体实验对照验证，所设计的冷等离子体射流装置对痤疮杆菌具有明确的治疗效果，推广应用前景广阔。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为现有的电磁变压器原理示意图；
图2为本申请实施例子所涉及的压电陶瓷变压器原理示意图；
图3为本申请实施例子基于压电陶瓷变压器的高压高频电源装置原理示意图；
图4为本申请实施例子基于压电陶瓷变压器的高压高频电源的前置电路板实物图；
图5为申请实施例子基于介质阻挡放电的固定式冷等离子体发生器原理图；
图6(a)为本申请实施例子基于射流技术的手持式冷等离子发生器结构图；
图6(b)为本申请实施例子基于射流技术的手持式冷等离子发生器实物图；
图7(a)为本申请实施例子基于冷等离子体射流技术的青少年痤疮治疗装置结构示意图；
图7(b)为本申请实施例子基于冷等离子体射流技术的青少年痤疮治疗装置的实物组装流程图；
图8为本申请实施例子测量基于压电陶瓷变压器的高压高频电源的电压和频率示意图；
图9(a)为本申请实施例子青少年痤疮治疗装置的温度测试示意图；
图9(b)为本申请实施例子青少年痤疮治疗装置的温度测试数值示意图
图10为本申请实施例子冷等离子体射流的光谱分析示意图；
图11(a)为本申请实施例子冷等离子体射流体外抑菌实验实验组、对照组样本；
图11(b)为本申请实施例子冷等离子体射流体外抑菌实验冷等离子体射流处理示意图；
图12为本申请实施例子冷等离子体射流体外抑菌实验结果示意图；
图中，1、振荡器，2、调制器，3、功率放大器，4、压电陶瓷变压器，5、等离子体发生器，6、控制单元，7、工作状态反馈与保护检测器；
5-1、内电极，5-2、石英管，5-3、外电极，5-4、交流电源；
5-5、枪式外壳，5-6、气体导流管，5-7、内部高压铜棒电极，5-8、外层石英管，5-9、外部铜管接地电极，5-10、高压高频电源装置，5-11、氩气瓶，5-12、市电插座，5-13、直流12v电源适配器。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
痤疮俗称“青春痘”，是常见的好发于青春期的毛囊皮脂腺单位慢性炎症性皮肤病，易诊而难治。冷等离子体在杀菌、美容等方面的应用引起大家关注，利用冷等离子体对痤疮的治疗的装置尚未见有报道。目前冷等离子体源存在装置复杂，体积大，价格昂贵等缺点。本申请提出了一种轻便而代价低的冷等离子体源设计方案，制作了一套人机友好的医用装置，可在大气压下电极间隙外的开放空间中产生稳定的冷等离子体，达到可快速杀灭痤疮内的痤疮丙酸杆菌的设计目标。
本申请利用压电陶瓷可将机械能转化电能的特性，制作基于压电陶瓷变压器的微型化高频高压电源和等离子体发生器，采用惰性气流以及在窄小电极间隙上施加强电场的方法，使产生的等离子体从气孔中喷出并在非电极间隙的开放空间产生冷等离子体射流。以这种类似于气流形式的新型气体放电源处理痤疮丙酸杆菌。
结果：通过多组、不同方式的实验室样本以及志愿者人体实验对照验证，所设计的冷等离子体射流装置对痤疮杆菌具有明确的治疗效果。
关于冷等离子体产生的原理：等离子体是物质的第四态，通常情况下气体被加热到极高温度后，气体分子被电离为原子、电子与自由基的混合体时，被称为等离子体。等离子体技术可用于材料表面改性、等离子体显示器、臭氧发生器等，在医学应用中有组织切除、消毒以及凝血等。但是由于温度高，在对温度敏感的领域的应用受到限制。
根据气体放电理论，电子的平均动能正比于E/p，其中E是电场强度，p是气压。气压越低，电子能量越高，而气体粒子之间的碰撞与能量传递越弱，一定条件下可使得空气温度维持在常温。因此，产生低温等离子体的装置往往需要真空仓，但该类装置复杂、昂贵、体积大，限制了其在生物医学中的应用。
若不使用真空仓，需要解决的问题有：1)在开放的空气中，既要用高电压使气体电离，又要避免产生电弧，因为电弧是电流通路，一旦有了电流，则会消耗电能从而发热；2)能够持续稳定的产生冷等离子体。
根据气体放电理论，若电场内电极之间的空气被高压电离以后，形成电弧，则会产生强烈的光辐射，放电电流大，气体温度高。为避免发生电弧放电，应该阻断正负电极间电流通道，采用绝缘介质阻挡正负电极间的电场，该方式被称为介质阻挡放电，可以在大气压下产生冷等离子体。但是，该放电方式是丝状放电模式，放电通道由细丝状微放电通道组成，在放电空间和时间上呈不规则分布，导致其应用效果有限。
美国学者2005研究发现使用纯惰性气体，易得到稳定的冷等离子体，同时产生的等离子体富含化学活性物质。但是，对电源参数有较高的要求，需要控制在电压1kV～5kV、频率1kHz～27MHz、功率15～250W，气体流速1～10升/分钟的范围内。
要在电源输出端产生几千伏高压，必须利用升压变压器。而传统的电磁变压器由铁芯及其绕组组成，升压变比越高，铁芯越大，次级绕组匝数越多，其原理如图1所示，电磁变压器普遍应用于电力系统，可以做到几千kW乃至MW的功率，具有容量大的优势，但装置体积难以做到轻巧便携。
考虑到生物医用等离子体源仅需几十W的功率，因此可以寻求小巧的电子器件。在电子器件领域，有一种叫做压电陶瓷变压器的声学电子器件，由美国Motorola公司的C.A.Rosen发明，它可以将几伏的交流电压升到几千伏以上。它利用压电陶瓷材料的压电效应，先将低压电能转换为机械能，再利用谐振原理转换为高压电能。目前我国企业制造的压电陶瓷变压器器件厚度只有约3mm，这是电磁变压器难以做到的尺寸。为此，选购了型号为MPT3307B70的多层压电陶瓷变压器做为等离子体电源的升压变压器部件，尺寸为33×8×3mm，输入电压12±0.1V，额定功率70W，谐振频率58.0KHZ，如图2所示。
压电陶瓷变压器的输入电压频率只有等于其谐振频率时，才能输出幅值最大交流电压，压电陶瓷变压器的工作效率才处于最佳状态。为此，设计了基于压电陶瓷变压器的高压高频电源装置，其原理如图3所示。包括振荡器1、调制器2、功率放大器3、压电陶瓷变压器4、控制单元6、工作状态反馈与保护检测7。压电陶瓷变压器两个端子输出连接至等离子体发生器5，在输入电压选择常规的50Hz，220V交流市电情况下，在输入端需要接入12V的电压适配器，即通常所说的直流电源，可以使用笔记本电脑通用的电源适配器。振荡器、调制器及控制部分采用一块ROHM(罗姆)公司的单片集成电路BA9785A来完成，功率输出采用推挽架构的MOSFET功率模块TPC8206来完成，保护检测由集成电路10393完成，输出电路有压电陶瓷变压器及等离子发生器构成。除了等离子体发生器之外，以上这几部份安装在一块电路板上，实物如图4所示。
高压高频电源能为等离子体发生器提供电压源，然而等离子体发生器的设计依然存在苛刻的要求，考虑到为了能够产生人体皮肤能够接受温度的冷等离子体射流装置，需要满足易于操作、常温、平稳持续的要求，电极结构、气流选择和人机友好等因素尤为重要。为此，设计了固定式和手持式两种冷等离子发生器装置，并进行了比较分析。
本申请一种实施例子中公开了基于介质阻挡放电的固定式冷等离子发生器，介质阻挡放电是大气压下产生非热平衡冷等离子体的典型方式，电极结构主要有平行板和同轴棒筒两种形式，同时至少有一个电极被绝缘介质覆盖或者绝缘介质固定于电极之间。由于绝缘介质的作用，电荷积累在绝缘介质的表面形成反向空间电场并削弱外部施加电场，限制了放电电流的增长，从而有效地避免了放电向电弧或者火花放电的转化。据此，设计了图5所示的基于介质阻挡放电的固定式冷等离子体装置。该等离子体装置由三个主要部分组成，分别为交流电源5-4，两个铜电极(内电极5-1和外电极5-3)和电介质。等离子发生器包含两个电极。内电极位于石英管5-4内，直径2毫米，长度300毫米。外电极与石英管串接成桶状，形成一个直径15毫米，1.2毫米厚的环形电极。内部电极和外部电极底部之间的距离2毫米。内外电极间填充多孔氧化铝做电介质。该装置在大气压和空气的环境下运行，通过调节电压和频率，产生的放电是丝状放电模式。通过实验观察到丝状放电模式通常由大量的细丝状微放电通道组成，在放电空间和时间上呈无规则分布。由于在大气压下，气体的击穿电压很高(例如空气为30k V/cm)，导致介质阻挡放电的间隙通常较窄(毫米至厘米量级)。如果持续提高外加电压，由于放电间隙电场分布不均匀可能会导致放电快速转化为火花放电，同时过高的电压会导致安全隐患。因此对于本试验来说，介质阻挡辉光放电还是存在一定的局限性。
本申请另一种实施例子中公开了基于冷等离子体射流的手持式冷等离子发生器，为了解决基于介质阻挡放电存在的放电区域狭小、放电不均匀，气体温度过高等问题，得到稳定的冷等离子体，通过查阅相关文献，发现使用纯惰性气体，例如氦/氩气，易得到稳定的辉光放电等离子体。辉光放电模式能够有效的填补丝状放电的不足，同时产生的等离子体通常处于冷非平衡状态，富含高化学活性物质，因此适用于生物医学中应用。为此，在上一个试验装置的基础上，设计了一种手持式冷等离子发生器，如图6(a)-图6(b)所示，采用气流以及在窄小电极间隙上施加强电场的方法，使产生的等离子体从气孔中喷出，在非电极间隙的开放空间产生冷等离子体，得到类似于气流形式的气体放电源，形成冷等离子体射流，以便于操作和使用。该装置由一个枪式外壳5-5、外层石英管5-8、内部高压铜棒电极5-7、外部铜管接地电极5-9、气体导流管5-6组成，制作成本较低，各部件之间的位置及连接关系如图6所示。
手持式冷等离子发生器中，枪式外壳内设置有气体导流管，所述气体导流管用于通过惰性气体，所述气体导流管与外层石英管垂直相连，外层石英管内放置有内部高压电极，所述外层石英管的外部设置有外部接地电极，所述外部接地电极及内部高压电极分别连接至高压高频电源装置。
使用时，由下部的导流管通入氦气/氩气这类惰性气体(He/Ar)，内部高压铜棒电极施加高压，石英管内将产生等离子体，并随气流从喷嘴口喷出形成等离子体射流。等离子体射流能够实现电极间的放电区域和工作区域在空间上的分离，同时能够将活性物质和带电粒子直接输运到被处理物体的表面并达到处理的效果，适合于本试验的实际应用。
基于冷等离子体射流技术的青少年痤疮治疗装置的组装与测试：在高频高压电源发生模块、冷等离子发生器的基础上，装置还需要增加惰性气体气源(由氩气瓶5-11提供)、减压阀、直流12v电源适配器5-13、通气管，工作是，直流12v电源适配器5-13插在市电插座上，由市电供电，然后将其组装，则构成一套完整的基于冷等离子体射流技术的青少年痤疮治疗装置，如图7(a)-图7(b)所示。
装置工作时电压与频率测试：为了测试自制的基于压电陶瓷变压器的高压高频电源能否达到激发冷等离子体所需要的电压和频率，通过示波器对装置运行时的工作状态进行了测量，如图8所示。可以看到电压有效值为2.94kV，频率为58.14kHz，频率和电压值满足激发等离子体所需峰值。
在进行等离子体温度测试时，不仅要打开高压高频电源，还要通惰性气体。将氩气瓶打开，调节减压阀，使氩气以5升/分钟的流速中通过石英管，将电源适配器的市电插头插入墙上的插座中，经过几秒钟后，可以看到石英管内的气体逐渐开始出现辉光，装置产生了等离子体射流，人手指触及射流仅可感觉到轻微气体吹动，没有任何热或电击等不适感。
采用红外测温仪测试，射流等离子体发生装置使用最大量等离子体处理之后的样品温度能保持在40℃下，真正做到人体皮肤可承受的程度，如图9(a)-图9(b)所示。
为了能够测量该装置发出的冷等离子体射流的有效成分，借用高电压实验室的光谱仪，对装置运行时发出的射流进行光谱分析，得到的结果如图10所示，可以看到光谱成分以307纳米、690纳米～840纳米范围内的光谱的相对强度最高。查阅了有关资料[10]，确认为O、O2*、N、N2 +、OH等活性粒子的发射光谱。
总之，装置组装以后，经过电源电压、频率、温度以及有效成分测试，得知所设计的冷射流等离子体装置，产生的等离子体温度低，没有任何热或电击等不适感，有效活性成分高。又由于是采用射流方式，人体与等离子发生装置保持一定的距离，可以在保障安全的情况下开展痤疮的试验。
冷等离子体射流体外抑菌实验：如图11(a)-图11(b)所示，将所开发的便携式青少年痤疮治疗装置搬到生物实验室，开展冷等离子体射流体外抑菌实验。在超净工作台上，改良GAM琼脂培养基115℃高压灭菌20min后，冷却加入5％羊血，倾倒在直径9cm平板培养皿内，以此用作痤疮丙酸杆菌冻干菌株的复苏平板。利用平板划线法将冻干菌株接种于平板培养皿内，37℃厌氧培养72h。挑取单个生长的菌落至无菌生理盐水，麦氏比浊法测定痤疮丙酸杆菌浓度，调整菌最大浓度为1.5×108CFU/mL(0.5个麦氏比浊单位)，并依次稀释至1.5×107CFU/mL(5×10-2个麦氏比浊单位)、1.5×106CFU/mL(5×10-3个麦氏比浊单位)、1.5×105CFU/mL(5×10-4个麦氏比浊单位)、1.5×104CFU/mL(5×10-5个麦氏比浊单位)。使用接种棒将不同浓度细菌液均匀地涂布于不同的无菌琼脂培养基中，每个浓度3个培养基。用自制冷等离子体射流装置照射培养基，2.9kV，58kHz，氩气，照射间距为5cm，照射位置为正中部1cm2的部位，照射时间2分钟，此组作为实验组(②组)。同时设立2组对照，一组为无照射组，即空白对照组(①组)；另一组为无电离氩气组，氩气流速、处理间距和处理时间同实验组(③组)。处理完后，将样本放置于37℃的恒温培养箱中厌氧培养24小时后，观察各组培养皿中菌落情况并拍照。以上实验重复3次。
冷等离子体射流治疗痤疮人体实验：对15例患有双侧面部痤疮的病人，用自制冷等离子体射流装置给予治疗，每次照射时间为60s，每天1次，连续5天为1疗程，休息2天后给予第2个疗程。本研究随机选择单侧面部予以照射治疗，未照射的另半边脸则作为对照。2个疗程后评估疗效。以文献中已报告的痤疮评分标准进行评估。治疗前及每次治疗直到治疗结束痤疮的严重度都会被评分评估。
在进行冷等离子他射流处理痤疮丙酸杆菌培养皿24h以后，从保温箱取出实验组和对照组样本，按①组、②组、③组的顺序自上而下排列整齐。由图12可见，可以观察到中间一行的实验组(②组)中间1cm2照射处细菌数量明显减少，呈现一片“空白”区，“空白”区所对应的范围为低温等离子体照射范围；而空白对照组(①组)和无电离氩气组(③组)被照射处细菌和周围相比无减少。说明本实验装置有效且定向治疗效果良好。在2min的等离子体处理过程中，等离子体反应器始终处于室温，培养皿的温度基本检测不到变化，整个过程为完全冷灭菌。
冷等离子体射流治疗痤疮疗效观察：15例痤疮患者经冷等离子体射流治疗2个疗程后，痊愈8例，显效5例，好转2例，总有效率93.3％。所有患者顺利完成治疗，照光局部无明显不适，3天后部分患者有轻度脱屑和色素沉着，2周左右能完全缓解。未发生皮损、渗出、溃疡、疤痕等严重不良反应。
本申请的上述实施例子为基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统应用至治疗痤，但是并不局限于上述应用实施例子。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统，其特征是，包括冷等离子发生器及为所述冷等离子发生器提供电压源的高压高频电源装置；
所述高压高频电源装置包括依次相连的振荡器、调制器、功率放大器及压电陶瓷变压器；
所述振荡器产生振荡信号并传输至调制器，所述调制器根据档位控制信号及冷等离子发生器工作状态的反馈信号对振荡信号进行调整并输出至功率放大单元进行功率放大处理，功率放大单元进行功率放大处理后传输至压电陶瓷变压器；
所述振荡器和调制器输出的振荡频率与压电陶瓷变压器的谐振频率一致时，所述压电陶瓷变压器输出功率至冷等离子发生器，使得冷等离子发生器产生稳定、长距离的等离子体射流。
2.如权利要求1所述的基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统，其特征是，所述高压高频电源装置还包括工作状态反馈与保护检测器，所述工作状态反馈与保护检测器连接在调制器与等离子体发生器之间，将等离子体发生器的工作状态反馈至调制器实现对等离子体发生器的保护。
3.如权利要求1所述的基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统，其特征是，所述高压高频电源装置的振荡器、调制器、功率放大器均接入直流电源，所述直流电源为12V的电压适配器。
4.如权利要求1所述的基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统，其特征是，所述振荡器、调制器、用于控制振荡器与调制器的控制单元采用单片集成电路。
5.如权利要求1所述的基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统，其特征是，所述功率放大单元包括推挽架构的MOSFET功率模块及与之相连的保护检测电路构成。
6.如权利要求1所述的基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统，其特征是，所述冷等离子发生器为基于介质阻挡放电的固定式冷等离子发生器，包括电源、两个电极和电介质，两个电极为内电极及外电极；
所述内电极穿过石英管，所述外电极与石英管串接成桶状，形成环形电极；
所述内电极及外电极之间连接只有交流电源，通过调节交流电源电压和频率，内外电极产生的放电是等离子介质阻挡放电的射流模式。
7.如权利要求1所述的基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统，其特征是，所述冷等离子发生器为基于冷等离子体射流的手持式冷等离子发生器，包括枪式外壳，所述枪式外壳内设置有外层石英管、内部高压电极、外部接地电极及气体导流管；
所述气体导流管设置在枪式外壳的下部并通入惰性气体，所述内部高压电极与高压高频电源装置相连，高压高频电源装置施加高压至内部高压电极，所述外层石英管内将产生等离子体，并随气流从枪式外壳的喷嘴口喷出形成等离子体射流。
8.如权利要求1所述的基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统，其特征是，所述惰性气体由储气罐内的惰性气体气源提供，所述储气罐端口还连接有减压阀及通气管，所述通气管连接至气体导流管。
9.一种应用，其特征是，所述基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统用于青少年痤疮治疗。
10.利用权利要求1-8任一所述的基于压电陶瓷变压器的冷等离子体射流系统的工作方法，其特征是，包括：
控制振荡器产生振荡信号并传输至调制器；
调制器根据档位控制信号及冷等离子发生器工作状态的反馈信号对振荡信号进行调整并输出至功率放大单元进行功率放大处理，功率放大单元进行功率放大处理后传输至压电陶瓷变压器；
工作状态反馈与保护检测器将压电陶瓷变压器的输出信号反馈给调制器，使得功率放大器输出频率与压电陶瓷变压器谐振频率一致，压电陶瓷变压器输出功率至冷等离子发生器，使得冷等离子发生器产生稳定、长距离的等离子体射流。
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