CN109644547B - 伤口敷料 - Google Patents

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Abstract

公开了一种供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件。成套部件包括等离子体生成设备，用于与附着到需要治疗的组织的膜敷料一起使用。等离子体生成设备包括第一腔，其在被形成在接地电极和阴极之间的一端处具有开口，使得在使用时阴极和接地电极之间的电弧放电使进料气体电离以在开口端产生热等离子体。此外，等离子体生成设备还包括第二腔，其在被形成在高电压电极和接地电极之间的一端处具有开口，使得在使用时高电压电极和接地电极之间的介电势垒放电使进料气体电离以在开口端产生非热等离子体。膜敷料适于在使用时覆盖诸如糖尿病性溃疡的组织，并且包括被配置用于形成邻近组织的等离子体容纳隔室的不可渗透材料片。膜敷料还包括一个或多个输入连接器，其配置为允许等离子体和/或等离子体产物通过膜敷料。等离子体生成设备和膜敷料的一个或多个输入连接器被配置为允许等离子体生成设备和输入连接器通过连接器管直接耦合或间接耦合，以允许在等离子体生成设备的腔的开口处产生的等离子体和/或等离子体产物通过膜敷料的流体连通，以在使用时允许所产生的等离子体传导到膜敷料中。这样的成套部件的优点可以是不需要去除膜敷料来检查伤口的进展，也不需要去除和更换膜敷料来管理渗出物。这样的优点有助于减轻通常与众所周知的伤口敷料相关联的伤口加重和浸渍的问题，并且还有助于促进和利于伤口愈合。

Description

伤口敷料
技术领域
本发明总体上涉及伤口敷料(wound dressings)，并且涉及供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，所容纳的等离子体和/或等离子体产物在使用时提供伤口敷料。特别地，本发明涉及用于生成和容纳具有热等离子体和非热等离子体及相关的等离子体产物的等离子体羽流的膜、等离子体生成设备、电力发电机和其操作的方法。伤口敷料在糖尿病性溃疡的愈合和消毒方面特别有用。
背景技术
伤口管理和治疗是一个非常复杂的领域。通常使用敷料来管理和治疗伤口，其中有许多不同类型的敷料。所用敷料的类型通常将取决于伤口的严重程度和其他特征，诸如产生的渗出物的量。
伤口通常分三个阶段愈合：炎症、增殖和成熟。炎症阶段由在伤口中形成用于停止出血的血凝块来限定。在这个阶段，伤口周围的血管扩张并允许细胞(诸如抗体和白细胞)到达伤口，这自然导致伤口产生的渗出物增加。增殖阶段是在伤口底部形成肉芽组织并最终填充伤口的阶段。最后，成熟涉及胶原蛋白的重组以增加伤口的抗拉强度，使得瘢痕组织为正常“健康”组织的约80％强韧。
伤口敷料通常用于在愈合的三个阶段期间(特别是在炎症阶段和增殖阶段期间)保护伤口。这些阶段的任何中断或延迟都可能导致整个愈合过程的延迟，或者导致不愈合的慢性伤口，诸如溃疡。除了保护伤口外，敷料还旨在缓解诸如疼痛和出血症状，促进愈合并降低感染风险。用于伤口管理的常见敷料类型包括水胶体、水凝胶、藻酸盐和泡沫。
水胶体敷料是不透气的、防水的并与涂覆有特别是明胶、果胶以及其他粘合剂的活性表面粘合。任何渗出物被活性表面吸收并与活性涂层反应形成凝胶，该凝胶被保持在粘合剂的结构内。由于水胶体敷料的防水性质，它们对细菌而言是不可渗透的，并且因此使伤口将被感染的风险最小化。
水凝胶敷料是90％的水并且包含具有亲水聚合物的三维网格的凝胶基质，其可以吸收伤口产生的渗出物。凝胶基质还提供冷却效果，这可以有助于疼痛管理。水凝胶敷料还调节伤口表面处的水分量(诸如通过给予水分或吸收来自伤口的水分)以便保持伤口表面湿润但不过度湿润，因为在愈合过程中过多或过少的水分可能导致并发症。
藻酸盐敷料源自海藻，并且由于天然存在的大量生物可降解的纤维而具有很强的吸收性。这些敷料适用于产生大量渗出物的伤口，因为天然存在的纤维具有很强的吸收性。
泡沫敷料也具有很强的吸收性，并且因此适用于具有大量渗出产物的各种伤口。它们可以被切割以适合放在不规则形状的伤口中及其周围，以对愈合的伤口提供充分的缓冲和保护。
尽管在伤口管理中使用敷料具有益处，但它们也具有显著的缺点。例如，一些敷料可能导致伤口周围皮肤的浸渍，这是水分在皮肤上滞留很长一段时间并使皮肤过度水合的情况。浸渍可能由不充分的渗出物管理(其中使用的敷料不能够处理伤口产生的渗出物量，或者如果敷料未被足够频繁地更换)引起。由于存在的水分量，这个问题对于水凝胶敷料是常见的。
针对伤口检查的所有敷料都需要进行频繁更换，并且也为了有助于减少对周围皮肤的浸渍。然而，过于频繁地更换敷料可能会加重伤口，这会导致愈合时间延长。这对于水胶体敷料是常见的，其中粘合剂敷料可以粘附到伤口上并且在去除敷料时对伤口造成损伤。对于泡沫敷料也可能发生这种情况，该泡沫敷料在调节伤口处的水分含量方面是无效的，这样如果产生多于敷料可以处理的渗出物，则可能发生伤口周围皮肤的浸渍，或者如果产生很少或没有渗出物，则伤口可能变干。如果敷料和/或伤口变干，泡沫敷料可能粘附到伤口和周围的皮肤，这样当敷料被移除时，它可能对伤口(特别是任何新形成的组织(肉芽组织))造成损伤，并且这可能引起患者非常疼痛和痛苦。频繁更换敷料还可能导致皮肤剥离的问题，其中敷料的粘合部分的重复施用和去除可能损坏皮肤的最外层。
用于管理和治疗伤口的备选方法是负压伤口治疗(Negative-Pressure WoundTherapy，NPWT)，其已被证明可以改善伤口愈合。该方法包括将敷料(通常为泡沫敷料)切割成伤口的大小，并在将薄透明膜施加在顶部上以在伤口和敷料周围形成密封之前，使用它来填充伤口。然后将真空泵附接到膜中的开口。启动真空泵在密封膜内产生负压，这有助于将渗出物从其随后被敷料吸收的伤口中去除。然而，该方法存在缺点，并且这些缺点包括引起患者疼痛和不适的初始压力下降。敷料还需要频繁去除和更换，这增加了皮肤剥离和加重伤口的风险，从而延长了愈合时间并抵消了愈合过程中做出的任何改善。
用于帮助治疗伤口的另一种方法是对伤口或对伤口覆盖的敷料部分施用银。银由于其被认为有助于减少感染并加快愈合时间的抗菌和抗炎特性而被经常使用。银还已经被证明降低了一些敷料需要更换的频率，从而有助于使在敷料最终被去除或更换时对伤口和周围组织造成的损伤最小化。然而，有人担心长时间使用银敷料可能导致银质沉着病(argyria)或皮肤变色，这是不可逆转的。还有一些人担心银的毒性以及长时间段内使用银敷料时银在体内积聚的潜在性。
某些病症(诸如糖尿病)可能干扰伤口愈合过程，导致伤口愈合能力显著延迟或受损。在这种情况下，发生延长的炎症阶段，其使成熟肉芽组织的形成延迟，导致开放性伤口、伤口拉伸强度降低。因此，糖尿病伤口或溃疡可能需要较长期的伤口管理，以便促进其有效修复，从而避免其变成慢性病症。然而，包扎伤口的许多传统方法干扰和阻碍糖尿病患者伤口恢复的缓慢过程。长时间段内敞开的伤口可能被感染，这可能导致截肢变为必要。
鉴于上述情况，有兴趣开发新的伤口敷料以及治疗伤口的方法，其促进伤口的愈合以及减轻上述问题中的一个或多个。正是在这种背景下设计了本发明。
发明内容
从一个方面来看，本发明提供了一种供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，包括：
等离子体生成设备，用于与附着到需要治疗的组织的膜敷料一起使用，所述等离子体生成设备包括：
第一腔，其在被形成在接地电极和阴极之间的一端处具有开口，使得在使用时阴极和接地电极之间的电弧放电使进料气体电离以在开口端处产生热等离子体和等离子体产物；以及
第二腔，其在被形成在高电压电极和接地电极之间的一端处具有开口，使得在使用时高电压电极和接地电极之间的介电势垒放电使进料气体电离以在开口端处产生非热等离子体和等离子体产物；以及
膜敷料，用于在使用时覆盖组织，所述膜敷料包括：
不可渗透材料片，被配置用于形成邻近组织的等离子体容纳隔室；以及
一个或多个输入连接器，被配置为允许等离子体和/或等离子体产物通过膜敷料；
其中，等离子体生成设备和膜敷料的一个或多个输入连接器被配置为允许等离子体生成设备和输入连接器通过连接器管直接耦合或间接耦合，以允许在等离子体生成设备的腔的开口处产生的等离子体和/或等离子体产物通过膜敷料的流体连通，以在使用时允许所产生的等离子体和/或等离子体产物传导到膜敷料中。在实施例中，高电压电极可以包括介电势垒材料。在实施例中，被配置用于形成邻近组织的等离子体容纳隔室的不可渗透材料片可以被配置为使得当面对组织时，不可渗透材料的面向组织的内表面限定了防止等离子体和/或等离子体产物逸出到周围环境的密封环境。
根据本发明，提供了具有广泛实用性的等离子体治疗。例如，提供了一种等离子体过程，其中产生两级(two-stage)等离子体，其相互作用以形成等离子体产物，等离子体和/或等离子体产物通过密封在伤口(诸如糖尿病性溃疡)周围的膜敷料而被注入。两级等离子体包括较低能量的非热等离子体和较高能量的热等离子体。
在实施例中，热等离子体和非热等离子体之间的相互作用产生各种等离子体产物，诸如自由基。产生的这些自由基的浓度可以通过操纵热等离子体和非热等离子体的参数(例如功率和流速)来改变。与仅使用一种类型的等离子体的等离子体源相比，热等离子体和非热等离子体之间的相互作用将产生不同浓度的自由基，这允许本发明的实用性范围更广泛。
较低能量的非热等离子体提供自由基，例如一氧化氮和/或臭氧，其对伤口具有消毒作用并且可以有助于加速愈合过程；而较高能量的热等离子体提供紫外线辐射，其也可以用于对伤口进行消毒并促进组织的复原和再生。较高能量的等离子体还提供热量，其可以有助于对伤口周围的自由基进行热刺激、混合和对流以促进伤口的愈合。
在实施例中，膜敷料内所容纳的等离子体产物(诸如自由基)的体积大于膜敷料内所容纳的两级等离子体的体积。在实施例中，仅等离子体产物将被容纳在膜敷料内。
膜敷料内特别是等离子体容纳隔室内所容纳的两级等离子体和/或等离子体产物在治疗期间保持在原位。在处理持续时间之后，可以将等离子体气体(其包括等离子体产物)和伤口分泌的任何渗出物从等离子体容纳隔室的密封环境去除；后续如果需要进一步治疗，则更多的等离子体和/或等离子体产物可以被生成并通过膜注入到等离子体容纳隔室中。在治疗期间使等离子体和/或等离子体产物留在原位可以促进伤口的愈合，并且还可以有助于缩短恢复时间。此外，缩短的恢复期可以允许由受过训练的非医疗人员在非手术环境中执行该过程。
在实施例中，膜敷料是至少部分透明的以允许在治疗期间观察组织。这样的透明性意味着在愈合过程中的任何时间可以不需要去除膜敷料来检查伤口的进展，从而避免加重伤口和周围皮肤。
在实施例中，膜敷料还包括外表面和面向组织的内表面，所述内表面环绕等离子体容纳隔室或腔。膜敷料是不可渗透的，因此面向组织的内表面限定了密封环境，其防止等离子体和/或等离子体产物漏出到周围环境，并且还防止来自周围环境的细菌感染伤口。密封环境还允许可以控制诸如温度和湿度的参数以及与伤口护理相关的任何其他参数。面向组织的内表面的外部具有粘合层，以用于在使用时将膜敷料附着和密封在伤口上方和周围。粘合剂可以是例如安息香的复方酊剂。
在实施例中，膜敷料的至少一个等离子体容纳隔室被形成为从膜敷料的外部突出为泡罩形状或圆顶形状，或者被配置为在使用时形成泡罩形状或圆顶形状，使得在使用时膜敷料的等离子体容纳隔室远离伤口延伸并与伤口间隔开。即，膜敷料的中心部比膜敷料的外部纵向延伸得更远。在使用时，膜敷料的中心部位于伤口上方但不接触伤口，因此在膜敷料需要被去除的情况下，膜敷料可以不加重伤口并且不延长伤口的愈合时间。
在实施例中，针对不同尺寸的伤口的治疗，选择具有不同形状和尺寸的膜敷料。
在实施例中，膜敷料还包括一个或多个出口连接器，所述一个或多个出口连接器被配置为在使用时允许渗出物和/或等离子体气体通过膜敷料而从所述一个或多个出口连接器流出，可选地流出到所述一个或多个出口连接器连接到的废物容器。在实施例中，出口连接器中的一个或多个与输入连接器中的一个或多个集成在一起并且可选地与其协作。在实施例中，出口连接器偏离中心、纵向地定位在膜敷料的中心部和外部之间。在使用时，输入连接器和出口连接器保持由膜敷料产生的密封。
在实施例中，等离子体生成设备被配置为使得第二腔被布置在第一腔周围，其中：第一腔的阴极被设置为中心阴极棒；其中第一腔和第二腔的接地电极被设置为接地传导管，该接地传导管被布置在阴极棒周围并与其间隔开，以使第一腔形成为在其一端处具有所述开口的圆柱体；并且其中第二腔的高电压电极被设置在接地传导管周围并与其间隔开，以使第二腔形成为在其一端处具有所述开口的环形圆柱体，所述高电压电极在其径向面向内的表面处具有介电势垒材料。
在实施例中，阴极、接地电极和高电压电极被同轴布置。在实施例中，中心阴极棒的端部从接地管的开口端凹进。
在实施例中，等离子体生成设备还包括：至少一个进料气体连接器，以用于将第一腔和第二腔中的每个连接到进料气体源；以及电连接器，被耦合到连接阴极棒、接地管和高电压电极；其中进料气体连接器中的一个或多个和/或电连接器中的一个或多个被布置为与阴极棒、接地管和高电压电极的主轴成90度角。这样的配置提供了紧凑的装置，其可以装配到扁平的手持设备中，从而使等离子体生成设备更便携。扁平的手持设备还允许线平行于患者皮肤敷设，从而减少了在到处移动时抓住突出的线和拖拽敷料的可能性，导致改善的患者舒适度。
在实施例中，等离子体生成设备的大小通常在其中等离子体从该设备流出的轴上相对短，并且在至少一个正交轴上相对大，其中可选地等离子体生成设备被成形为盘。该治疗通常是非侵入性的并且带来最小的健康风险和副作用，根据本文所述的本发明的方面和实施例的成套部件可以由经过适当训练的非医疗人员在非医疗环境中使用。
在实施例中，等离子体生成设备还包括至少一个连接器，用于在使用时将通过其流出等离子体和/或等离子体产物的所述等离子体生成设备的开口耦合到膜敷料的输入连接器或连接器管，或者其中，所述等离子体生成设备被形成为使得通过其流出等离子体和/或等离子体产物的所述等离子体生成设备的开口可被耦合到膜敷料的输入连接器或连接器管。在实施例中，输入连接器被定位在膜敷料的中心部中。在实施例中，输入连接器可以远离中心部定位。
在实施例中，等离子体生成设备还包括用于第一腔和第二腔中的每个的至少一个进料气体入口开口；其中，根据本文描述的本发明的方面和实施例的成套部件被配置为在每个进料气体入口和膜敷料的输入连接器之间提供密封的流体连通。
在实施例中，该装置还包括连接到等离子体生成设备的一个或多个进料气体容器，其中该装置被配置为使得进料气体被供应到第一腔和第二腔以在使用时被电离。在实施例中，根据本文描述的本发明的方面和实施例的成套部件被配置为在每个进料气体入口和用于连接到进料气体源的进料气体连接器之间提供密封的流体连通。
在实施例中，为第一腔和第二腔中的每个提供单独的进料气体连接器，并且其中等离子体生成设备还被配置为使得进料气体连接器与进料气体入口之间的流体连通线路彼此密封，使得在使用时单独的进料气体被供应到第一腔和第二腔。
在实施例中，根据本文描述的本发明的方面和实施例的成套部件还包括用于耦合到等离子体生成设备的电力发电机单元，该电力发电机单元包括：被配置为在使用时向阴极提供恒定直流(DC)电源加高电压脉冲式电源以在第一腔中引发电弧放电的器件；以及被配置为在使用时向高电压电极提供高电压交流电源或脉冲式电源以在第二环形腔中生成介电势垒放电的器件。
在实施例中，等离子体生成设备还包括连接器，该连接器在使用时将等离子体生成设备耦合到电力发电机单元。
在实施例中，等离子体生成设备还包括电池电源，该电池电源被单独地提供给等离子体生成设备或者作为等离子体生成设备的一部分，所述电池电源在使用时使等离子体生成设备便携并容易由非医疗人员在医疗环境之外操作。
在使用时，恒定直流(DC)电力加高电压脉冲式电力被提供给阴极，从而在第一腔中在阴极和接地管之间产生电弧放电，以生成在第一圆柱体腔的开口端处发射的中心热等离子体。而且，在使用时，高电压交流电力或脉冲式电力被提供给高电压电极，从而在第二环形圆柱体腔中产生介电势垒放电，以生成从第二腔的开口端发射的非热等离子体。
在优选实施例中，热等离子体的行为由流体动力学支配。电弧放电充当强烈的热源和电离源，其在使用时通过流动的进料气体朝向炬(torch)的开口端传播。以这种方式，热等离子体也被引导朝向炬的开口端，其然后在那里被发射。然而，热等离子体的发射可以被一个或多个输入连接器或将等离子体生成设备间接耦合到膜敷料的连接器管中断，使得热等离子体连同从第二腔的开口端发射的非热等离子体和/或任何热等离子体产物和非热等离子体产物通过膜敷料注入并进入到等离子体容纳隔室中。
在实施例中，热等离子体的注量(fluence)和能量分布可以通过操纵电弧的位置和性质以及进料气体的流动来控制。
在其他实施例中，中心阴极棒的端部从接地管的敞开端凹进，使得在使用时，电弧电流引起使热等离子体朝向等离子体生成设备的开口端前面的焦点加速的洛伦兹力。以这种方式的电极布置由通过接地管和阴极(由于它们之间的电弧放电)传播的电流而引起在第一腔中生成的磁场，其中磁场线在阴极周围圆柱形地流动。这个磁场本身对由对等离子体产生洛伦兹力的电弧放电生成的带电热等离子体具有影响，所述洛伦兹力由于阴极相比于接地管的开口端的凹进而指向接地管的开口端前面的电极的中心公共轴。以这种方式，热等离子体经历朝向炬的开口端前面的焦点的加速。在不同的实施例中，这个磁场对聚焦热等离子体的影响或多或少是显著的，但在实施例中，它可能不如等离子体的对流的热效应显著。在实施例中，等离子炬还包括环形永磁体，该环形永磁体在其开口端处被布置在接地管的径向外侧，并且被配置为对电弧放电产生磁扭矩，以在使用时致使电弧放电在阴极周围旋转。环形永磁体的提供致使高能量电弧在阴极周围旋转，这允许在电弧位置时间(location time)在阴极和接地管中生成的热量被消散。这可以延长电极的寿命，因为如果电弧重复地入射在阴极和接地管上的相同位置处，则这些电极可能过热并且相对快速地磨损。根据此实施例，延长了电极的寿命，减少了维护，并提高了两级等离子体生成系统的实用性。然而，在其他优选实施例中，可以完全省略永磁体。
等离子体的两级可以被递增地或独立地操作，使得用户可以启动仅非热等离子体以在较低能量水平下治疗伤口，而除了非热等离子体之外可以选择性地启动热等离子体以在较高能量水平下治疗伤口。然而，优选的是，两级的等离子体被一起启动并连同等离子体产物通过膜敷料而被一起注入，因为由热等离子体和/或热等离子体产物提供的能量有助于使非热等离子体和/或非热等离子体产物在伤口周围对流，从而促进伤口的较快愈合。在使用时，等离子体和/或等离子体产物经由输入连接器通过膜敷料注入到等离子体容纳隔室中，在等离子体容纳隔室中产生了正压力，并且该正压力在使用时由于密封环境而被保持。
在实施例中，根据本文描述的本发明的方面和实施例的成套部件还包括废物容器，其被耦合到膜敷料的出口连接器以在使用时接收从其中流出的渗出物。在实施例中，废物容器包括连接器，以允许膜敷料和废物容器通过连接器管直接耦合或间接耦合，以允许渗出物和/或等离子气体通过膜敷料的流体连通。
在实施例中，废物容器还包括阀，其被配置为从流体流动被阻止的第一位置移动到流体流动被允许的第二位置。在使用时，当阀处于第二位置时，由于等离子体容纳区域中的正压力与废物容器中的较低压力之间的压力差，渗出物和/或等离子体气体从等离子体容纳隔室流到废物容器。将渗出物从等离子体容纳隔室去除有助于控制密封环境内的水分含量，并且还有助于防止伤口周围皮肤的浸渍。在使用时，一旦渗出物和/或等离子体气体已被从等离子体容纳隔室去除或至少部分地去除，就可以将阀从第二位置移回到第一位置以防止进一步的流体流动。
在实施例中，成套部件还包括控制模块，其被配置为在使用时用于控制等离子体生成设备根据本文描述的本发明的方面和实施例进行操作。在实施例中，控制模块是等离子体生成设备的一部分或被单独地提供给等离子体生成设备。可以使用硬件或者硬件和软件来实施控制模块。可以提供数据处理模块和计算机可读介质，其可选地是非暂时性的，包括当由数据处理模块执行时配置装置实施控制模块的指令。
在使用时，控制模块致使进料气体从其被在压力下存储的进料气体容器中释放。控制模块还致使等离子体生成设备中的一个或多个电极在等离子体生成设备内部引起放电以使第一腔和/或第二腔中的进料气体电离。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于由所容纳的等离子体和/或等离子体产物来治疗组织的装置，该装置包括根据本文描述的本发明的方面和实施例的成套部件，其中膜敷料通过连接器管被直接或间接连接到等离子体生成设备，以允许在使用时所产生的等离子体和/或等离子体产物传导到膜敷料中。
在实施例中，本文描述的电力发电机单元被耦合到等离子体生成设备。
在使用时，膜敷料可以经由固定装置而被附着到伤口或需要治疗的其他组织，使得所附着的膜敷料提供适于容纳流体的密封环境，并且其中该密封环境在使用时具有正压力。固定手段可以是以上讨论的粘合剂。
在实施例中，该装置还包括连接到等离子体生成设备的一个或多个进料气体容器，其中该装置被配置为使得进料气体被供应到第一腔和第二腔以在使用时被电离。
根据本发明的第三方面，提供了一种使用根据本文描述的本发明的方面和实施例的成套部件来生成和容纳供在治疗组织中使用的等离子体和/或等离子体产物的方法，所述方法包括：
使用连接器管将从其流出等离子体和/或等离子体产物的等离子体生成设备的开口直接或间接连接到膜敷料的输入连接器；并且
操作所述等离子体生成设备来使进料气体电离，以使用等离子体生成设备产生被注入到膜敷料中的高能量热等离子体和低能量非热等离子体以及等离子产物。
在实施例中，该方法还包括通过将膜敷料附着在需要治疗的组织(诸如伤口)上方和周围来治疗组织。
在实施例中，将等离子体和/或等离子体产物从等离子体生成设备注入到所附着的膜敷料中，致使在使用时所附着的膜敷料的密封环境具有正压力。
在实施例中，该方法还包括在治疗持续时间之后或者一旦预定体积的等离子体和/或等离子体产物已被从等离子体生成设备注入到所附着的膜敷料中，就将等离子体生成设备与膜敷料解耦合，并且将敷料原位保持在组织周围。注入到膜敷料中的等离子体和/或等离子体产物的体积可以通过将流速相对于时间积分来计算。然后可以通过考虑等离子体和/或等离子体产物的产生速率与膜敷料内等离子体和/或等离子体产物的降解速率来确定等离子体和/或等离子体产物的浓度。在使用时，即使在等离子体生成设备已被解耦合之后，输入连接器仍保持由膜敷料产生的不可渗透密封。
在实施例中，该方法还包括将等离子体生成设备重新耦合到所附着的膜敷料。在使用时，如果需要进一步的治疗循环，则可以将等离子体生成设备重新耦合到膜敷料，使得另一些热等离子体和/或非热等离子体和/或相关的等离子体产物可以被生成并通过如上所述的膜敷料而被注入。
在实施例中，该方法还包括：
将如本文描述的废物容器连接到膜敷料的出口连接器；并且
在预定时间段之后将阀从第一位置移动到第二位置，以通过利用所附着的膜敷料内的正压力来允许所附着的膜敷料和废物容器之间的流体连通。
在实施例中，该方法还包括：一旦废物流体中的全部或至少一部分已被从所附着的膜敷料中去除，就将阀从第二位置移动到第一位置，以阻止所附着的膜敷料和废物容器之间的流体连通。
从另一方面来看，本发明提供了根据本文描述的本发明的方面和实施例的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物治疗在组织中使用的成套部件在活体组织的手术治疗中的使用，可选地用于以下中的一个或多个：伤口或烧伤或溃疡消毒；腔消毒；伤口烧灼；伤口或烧伤或溃疡愈合。
从另一方面来看，本发明提供了根据本文描述的本发明的方面和实施例的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件在活体组织的手术治疗中的使用，可选地用于以下中的一个或多个：伤口或烧伤或溃疡消毒；腔消毒；伤口或烧伤或溃疡愈合。
本发明的第一方面的可选特征可以被并入到本发明的第二方面和第三方面中，并且反之亦然。
附图说明
通过参考某些示例性实施例的以下描述以及附图，可以最佳地理解本发明的方面，在附图中：
图1是示出了根据本发明的方面的实施例的用于生成和容纳用于组织治疗的等离子体羽流和等离子体产物的装置的视图；并且图2示出了供在图1装置中使用的等离子体生成设备的透视图A和剖视图B和剖视图C。
优选实施例的详细描述
以下结合附图阐述的详细描述旨在作为本发明的当前优选实施例的描述，而不旨在表示可以实践本发明的仅有形式。要理解的是，相同或等同的功能可以通过旨在被包含在本发明的精神和范围内的不同实施例来实现。此外，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”或其任何其他变型旨在涵盖非排他性包括，使得包括要素或步骤的列表的装置和方法步骤不仅包括那些要素，而且还可以包括未明确列出或固有的其他要素或步骤。通过"包括……"进行的要素或步骤在没有更多约束的情况下不排除包括该要素或步骤的额外相同要素或步骤的存在。
现在参考图1，根据本发明实施例的方面的实施例的用于生成和容纳等离子体羽流(plume)和等离子体产物的装置10包括等离子体生成设备20(在本文中称为等离子体盘(plasma puck))和膜敷料30。膜敷料30包括输入连接器31，其允许等离子体盘20和输入连接器31通过连接器管(未示出)直接耦合或间接耦合，以允许由等离子体生成设备产生的等离子体和等离子体产物(诸如自由基)通过膜敷料30的流体连通。
输入连接器31被定位在膜敷料30的中心33处。在替代实施例中，输入连接器可以偏离中心定位。
如将在图2中更详细地描述的，等离子体盘20包括两个进料(feed)气体入口21a和21b，每个进料气体入口21a和21b包括进料气体连接器(图2中所示)。装置10还包括两个进料气体容器70a和70b，其在使用时被连接到进料气体连接器。在使用时，在进料气体70a、70b的容器与进料气体入口21a、21b之间存在密封的流体连通。由等离子体盘20生成的等离子体是具有较高能量热等离子体71a和较低能量非热等离子体71b的两级等离子体。可选地，可以生成两级中的仅一个。等离子体盘20经由控制单元(未示出)进行操作。热等离子体和非热等离子体71a、71b在使用时相互作用以产生等离子体产物，诸如自由基。
膜敷料30包括不可渗透且透明的材料。该材料也是足够刚性的，使其形成圆顶形状或泡罩形状，使得膜敷料30的中心33比膜敷料30的外部32纵向延伸得更远，即膜敷料30远离需要治疗的组织40(本文中称为受损伤组织)延伸并与其间隔开。膜敷料30还包括外表面和限定腔60的面向组织的内表面。内表面的外部32具有粘合剂层(诸如丙烯酸酯或安息香的复方酊剂)，以用于在使用时将膜敷料30附着和密封在受损伤组织40(诸如伤口或糖尿病性溃疡)上方和周围。在使用时，膜敷料30还完全密封形成在膜敷料30和受损伤组织40之间的腔60并使其与周围环境61隔离。膜敷料30的外部32在使用时附着到不需要治疗的组织(诸如健康组织)，而膜敷料30的中心33位于受损伤组织40上方但不接触受损伤组织40。
膜敷料30还包括偏移中心、纵向定位在膜敷料30的中心33和外部32之间的出口连接器34。在使用时，输入连接器31和出口连接器34分别保持膜敷料30的密封，使得腔60保持与周围环境61隔离。
装置10还包括废物容器50，废物容器50本身包括连接器管51。连接器管51附接到膜敷料30的出口连接器34，从而将膜敷料30耦合到废物容器50。废物容器50还包括阀(未示出)，该阀被配置为从膜敷料30和废物容器50之间的流体流动被阻止的第一位置或关闭位置移动到膜敷料30和废物容器50之间的流体流动被允许的第二位置或打开位置，并且然后再次返回到第一位置或关闭位置。
在使用时，膜敷料30被放置在受损伤组织40上方和周围，使得膜敷料的中心33或在使用时呈圆顶或泡罩形状的敷料的至少一部分大概在受损伤组织40的中心上方。然后向下按压膜敷料30的外部32以确保粘合剂与周围的健康组织形成完全的结合，从而将腔60与周围环境61隔离。膜敷料30的圆顶形状防止膜敷料30与受损伤组织40接触，并且如果例如膜敷料30不得不被去除，则有助于防止受损伤组织40的加重。此外，膜敷料30的透明材料允许在不必接触或去除膜敷料30的情况下观看和监视受损伤组织40，因此进一步降低了加重受损伤组织40的风险。膜敷料30的尺寸(诸如外部32的周长和中心33的纵向高度)在膜敷料30的制造期间可以被改变，使得可以生产用于适配在跨越各种区域的受损伤组织上方和周围的膜敷料。
一旦膜敷料30的外部32被固定到健康组织，等离子体盘20和废物容器50就分别经由如上所述的合适连接器被耦合到输入连接器31和出口连接器34。
然后经由控制单元致使等离子体盘20从在压力下存储有进料气体70a、70b的进料气体70a、70b的容器中的一个或两个释放进料气体，诸如氩气或氮气。进料气体经由进料气体入口21a、21b进入等离子体盘20并流入到等离子体盘20中的电离腔。然后，控制单元致使等离子体盘20中的一个或多个电极在等离子体盘20内引起放电。然后，等离子体盘20内的进料气体被该放电电离，并作为热71a和/或非热71b等离子体从等离子体盘20中发射出，其然后经由敷料膜30的输入连接器31与自由基一起被注入到腔60中。热71a和/或非热71b等离子体可以生成持续一段时间，或者可以致使其以脉冲发射。
注入到腔60中的自由基的体积大于注入到腔60中的热等离子体71a和非热等离子体71b的体积。
将等离子体和自由基注入到腔60中在腔60内造成正压力。该正压力由于在膜敷料30的外部32周围的密封和被布置为维持该密封的输入连接器31及出口连接器34而被维持。在腔60内，较高能量的热等离子体71a和相关联的自由基有助于较低能量的非热等离子体71b和相关联的自由基在受损伤组织40周围的对流。因此，热等离子体71a和非热等离子体71b以及相关联的自由基混合在一起以形成等离子体“云”72。非热等离子体71b产生诸如一氧化氮和臭氧的自由基，其可以帮助对受损伤组织40进行消毒并使其愈合。除了辅助非热等离子体71b的对流之外，热等离子体71a还贡献UV光，其也可以帮助对受损伤组织40进行消毒。
一旦将预定体积的热等离子体和非热等离子体以及相关联的自由基注入到腔60中，等离子体盘20就可以与膜敷料30解耦合。输入连接器保持由膜敷料30产生的密封，因此在使用时防止任何等离子体和自由基从腔60泄漏到周围环境61中，并且还防止任何气体或细菌从周围环境61进入腔60，否则其可能妨碍受损伤组织40的愈合。
当受损伤组织40愈合时，很可能将从伤口排出渗出物，并且为了促进愈合，理想地应该将此渗出物从腔60中去除。在使用时，废物容器50中的阀从关闭位置移动到打开位置。高于废物容器50中的压力的腔60中的正压力致使渗出物和等离子体“云”72从腔60被泵送通过连接器管51，并进入其被收集以进行处理的废物容器50中。在一些实施例中，使用过的等离子体“云”可以从废物容器被泵送到等离子体盘中以被电离(或再电离)，以产生另外的热等离子体和/或非热等离子体以及相关联的自由基以注入返回到腔中。
一旦已经将渗出物连同等离子体“云”72中的全部或一些从腔60去除或至少部分地去除，阀就从打开位置移动回到关闭位置。如果等离子体盘20先前被解耦合，则它现在可以被重新耦合到膜敷料30，并且更多的热等离子体和/或非热等离子体以及相关联的自由基可以通过上述相同的方法产生并被注入到腔60中。
由于受损伤组织40的治疗是非侵入性的并且可能造成最小的健康风险和副作用，因此该方法和装置可以由经过适当训练的非医疗人员在非医疗环境中使用。
现在参考图2A、图2B和图2C，更详细地示出了等离子体盘20，特别是在使用时产生热71a和非热71b等离子体的电极结构。等离子体盘20包括形状类似尖的泪滴的壳体22，并且在其一侧上具有开口36，以用于在使用时发射热等离子体和非热等离子体。等离子体盘20在等离子体从盘20流出的轴上相对较短，并且在正交轴上相对较大。
提供了由诸如钨、镧钨或钍钨的发射材料形成的阴极棒23，并且其沿着开口36的中心轴延伸。开口36被配置为在使用时耦合到输入连接器31，从而允许在使用时由等离子体盘20产生的等离子体和自由基直接或间接经由连接器管而通过膜敷料30被注入到腔60中。
阴极棒23由阴极基座38支撑并从阴极基座38延伸到等离子体盘20的开口36。提供了接地的不锈钢电弧管24，其被同轴布置在阴极棒23周围并与阴极棒23间隔开。在棒23和接地管24之间形成的柱形环形腔29除在使用时发射热等离子体的其前端和定位在其一侧上的进料气体入口21之外被完全密封。进料气体入口21a与进料气体连接器28呈密封的流体连通。
被同轴地布置在接地管24周围并与其间隔开的是硼硅酸盐玻璃或陶瓷(氮化硼/氧化铝)管25，其具有例如4.6的介电常数，并且其充当其径向向外布置的高电压铜电极37的介电势垒。第二柱形腔35被形成在接地管24和介电势垒管25之间，该第二柱形腔35除了在使用时发射‘冷’非热等离子体的其前端和定位在其一侧上的进料气体入口21b之外被完全密封。进料气体入口21b与进料气体连接器27呈密封的流体连通。进料气体入口21a、21b和进料气体连接器27、28被定位在阴极棒23的相同侧上。
接地板26被设置为环绕接地管24。板26与壳体22接触并且充当等离子体盘20的接地部件的接地参考。
进料气体连接器27和28被定位在与阴极棒23和接地管24成直角(即成90度)处，使得进料气体入口21a和21b在其一侧而不是在其一端上提供到腔29和腔35的进入口。腔29和腔35彼此密封，使得它们不呈流体连通(除了经由打开的前端)，并且分开的气体供应分别通过进料气体连接器27和28连接。诸如氮气或氩气的惰性气体或其混合物可以被用作进料气体，并且不同类型或组成的这些气体可以被分别供给两个腔29和35。可替选地，相同类型或组成的气体可以被分别供给腔29和腔35两者。在一些实施例中，两个腔可以被并排设置而不是被同轴设置。在实施例中，来自两个腔的等离子体可以通过单独的出口和输入连接器通过膜而被耦合。
电极和连接器的几何形状提供了较紧凑的装置，其可以装配到扁平的手持设备中，从而允许等离子体盘20较便携并且还提供改善的患者舒适度。这样的便携式设备可以在医疗环境之外(诸如在家中)使用，并且可以由非医疗人员操作。
在使用时，阴极棒23设置有足以在阴极棒23和接地管24之间产生电弧的电力信号，该电弧被用于在柱形环形腔29中生成‘热的’热等离子体，其然后将‘热的’热等离子体从腔29的打开的前端发射。为了生成热等离子体，阴极23被连接到DC电源(未示出)。DC电源由处于～25V、～4.2A DC的恒定电源加镇流器/点火器高电压脉冲电路组成，以用于启动电弧放电。此DC电源生成并维持电压和电流对时间的波形，其中200-300V(例如230V)的初始电压脉冲被施加到镇流器/点火器电路。然后此电压被增大到4.5kV，其在下降到大约20-60V DC(优选地20-30V DC，稳定状态)之前导致进料气体分解并且通过进料气体在阴极23和接地管24之间引发电弧。电弧提供了加热和电离机制，以用于从进料气体生成高度电离的较高能量热等离子体。
高电压电极37还设置有足以在介电势垒管25和接地管24之间产生介电势垒放电的电力信号，所述介电势垒放电被用于在柱形环形腔35中生成非热等离子体，该非热等离子体然后从腔35的打开的前端被发射。为了生成较低能量的非热等离子体，高电压电极37被连接到高电压脉冲宽度调制(PWM)的电源(未示出)(在其他实施例中，可以使用AC电源而不是PWM，但PWM在这种情况下更高效并更有效)。高电压PWM电源包括可变频率PWM电源组成，该可变频率PWM电源在放电期间在高达RF的23kHz的频率下向高电压电极37提供～2-8kv、～25mA的PWM电压信号。这为接地管24和介势垒层管25之间的介势垒放电提供了能量，提供了使腔35中的在压力下被对流到下游的进料气体弱电离的等离子体产生机制，以提供环形的、相对低能量、非热等离子体的发射。
由于腔29和腔35是同轴的，非热等离子体以环绕较高能量热等离子体的晕环(halo)形状被发射。在腔并排的实施例中，热等离子体和非热等离子体也将被并排地、彼此平行地发射。
电力通常由电力发电机单元提供。在一些实施例中，电力可以由电池提供。在这样的实施例中，电池可以被单独设置或者作为等离子体盘的一部分。
已经出于说明和描述的目的呈现了对本发明的优选实施例的描述，但是该描述并不旨在是穷举性的或者将本发明限制于所公开的形式。本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明广泛的发明构思的情况下，可以对上述实施例做出改变。因此，要理解的是，此发明不限于所公开的特定实施例，而是涵盖由所附权利要求限定的本发明范围内的修改。

Claims (24)

1.一种供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，包括：
等离子体生成设备，用于与附着到需要治疗的组织的膜敷料一起使用，所述等离子体生成设备包括：
第一腔，其中一端处的开口被形成在包括介电势垒材料的高电压电极和接地电极之间，使得在使用时所述高电压电极和所述接地电极之间的介电势垒放电使进料气体电离以在开口端处产生非热等离子体和等离子体产物；以及
第二腔，其中一端处的开口被形成在接地电极和阴极之间，使得在使用时所述阴极和所述接地电极之间的电弧放电使进料气体电离以在开口端处产生热等离子体和等离子体产物；以及
膜敷料，用于在使用时覆盖组织，所述膜敷料包括：
不可渗透材料片，被配置用于形成邻近组织的等离子体容纳隔室，使得所述不可渗透材料片的面向组织的内表面限定了防止等离子体和/或等离子体产物逸出到周围环境的密封环境；以及
一个或多个输入连接器，被配置为允许等离子体和/或等离子体产物通过所述膜敷料；
其中，所述等离子体生成设备和所述膜敷料的一个或多个输入连接器被配置为允许所述等离子体生成设备和所述输入连接器通过连接器管直接耦合或间接耦合，以允许在所述等离子体生成设备的所述腔的开口处产生的等离子体和/或等离子体产物通过所述膜敷料的流体连通，以在使用时允许所产生的等离子体和/或等离子体产物传导到所述膜敷料中。
2.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述膜敷料是至少部分透明的，以允许在治疗期间观察组织。
3.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述膜敷料还包括外表面和面向组织的内表面，其中环绕所述内表面的等离子体容纳部分的所述内表面的外部具有用于在使用时将所述膜敷料附着和密封在需要治疗的组织上方和周围的粘合剂层。
4.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述膜敷料的至少等离子体容纳部分被形成为从所述膜敷料的外部突出为泡罩形状，或者被配置为在使用时形成泡罩形状，使得所述膜敷料的等离子体容纳部分在使用时远离所述组织延伸并且与所述组织间隔开。
5.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述膜敷料还包括一个或多个出口连接器，其被配置为在使用时允许渗出物和/或等离子体气体通过所述膜敷料而从所述一个或多个出口连接器流出，使用时可选地流出到所述一个或多个出口连接器连接到的废物容器。
6.根据权利要求5所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述出口连接器中的一个或多个与所述输入连接器中的一个或多个集成并且可选地与其协作。
7.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，包括针对治疗不同尺寸的伤口来选择具有不同形状和尺寸的膜敷料。
8.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述等离子体生成设备被配置为使得所述第一腔被布置在所述第二腔周围，其中：
所述第二腔的所述阴极被设置为中心阴极棒；
其中，所述第一腔和所述第二腔的所述接地电极被设置为在阴极棒周围被布置的并且与所述阴极棒间隔开的接地传导管，以将所述第二腔形成为在其一端处具有所述开口的圆柱体；并且
其中，所述第一腔的所述高电压电极被设置在所述接地传导管周围并且与所述接地传导管间隔开，以将所述第一腔形成为在其一端处具有所述开口的环形圆柱体，所述高电压电极在其径向面向内的表面处具有介电势垒材料。
9.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在 治疗组织中使用的成套部件，其中，所述等离子体生成设备还包括：至少一个进料气体连接器，用于将所述第一腔和所述第二腔中的每个连接到进料气体源；以及电连接器，被耦合到连接阴极棒、接地管和所述高电压电极；
其中，所述进料气体连接器中的一个或多个和/或所述电连接器中的一个或多个被布置为与所述阴极棒、所述接地管和所述高电压电极的主轴成90度角。
10.根据权利要求9所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述等离子体生成设备的大小在所述等离子体从所述设备流出的轴上相对短，并且在至少一个正交轴上相对大，其中，所述等离子体生成设备被成形为盘。
11.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述等离子体生成设备还包括至少一个连接器，用于在使用时将通过其流出等离子体的所述等离子体生成设备的开口耦合到所述膜敷料的输入连接器或连接器管，或者其中，所述等离子体生成设备被形成为使得通过其流出等离子体的所述等离子体生成设备的开口能够被耦合到所述膜敷料的输入连接器或连接器管。
12.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述等离子体生成设备还包括用于所述第一腔和所述第二腔中的每个的至少一个进料气体入口开口；其中，所述成套部件被配置为在每个进料气体入口和所述膜敷料的所述输入连接器之间提供密封的流体连通。
13.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述等离子体生成设备还包括用于在使用时将所述等离子体生成设备耦合到电力发电机单元的连接器。
14.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述等离子体生成设备还包括电池电源，所述电池电源被单独地提供给所述等离子体生成设备或者作为所述等离子体生成设备的一部分，所述电池电源在使用时使所述等离子体生成设备便携。
15.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，还包括用于耦合到所述等离子体生成设备的电力发电机单元，所述电力发电机单元包括：
被配置为在使用时向所述阴极提供恒定直流(DC)电源加高电压脉冲式电源以在所述第二腔中引发电弧放电的器件；以及
被配置为在使用时向所述高电压电极提供高电压交流电源或脉冲式电源以在第一环形腔中生成电解质势垒放电的器件。
16.根据权利要求1所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，还包括控制模块，其被配置为在使用时控制根据权利要求1中 所述的等离子体生成设备进行操作。
17.根据权利要求16所述的供由所容纳的等离子体和/或等离子体产物在治疗组织中使用的成套部件，其中，所述控制模块是所述等离子体生成设备的一部分或者被单独地提供给所述等离子体生成设备。
18.一种用于由所容纳的等离子体和/或等离子体产物来治疗组织的装置，包括根据权利要求1所述的成套部件，其中，所述膜敷料由连接器管直接或间接连接到所述等离子体生成设备，以允许在使用时将所产生的等离子体和/或等离子体产物传导到所述膜敷料中。
19.根据权利要求18所述的装置，还包括电力发电机单元，其被耦合到所述等离子体生成设备，所述电力发电机单元包括：
被配置为在使用时向所述阴极提供恒定直流(DC)电源加高电压脉冲式电源以在所述第二腔中引发电弧放电的器件；以及
被配置为在使用时向所述高电压电极提供高电压交流电源或脉冲式电源以在第一环形腔中生成电解质势垒放电的器件。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，在使用时，所述膜敷料经由固定器件而被附着到需要治疗的组织，使得在使用时所附着的膜敷料提供适于容纳流体的密封环境，并且其中，所述密封环境在使用时具有正压力。
21.根据权利要求18所述的装置，还包括连接到所述等离子体生成设备的一个或多个进料气体容器，其中，所述装置被配置为使得进料气体被供应到第一腔和第二腔以在使用时被电离。
22.根据权利要求18所述的装置，还包括废物容器，其被耦合到所述膜敷料的出口连接器以在使用时接收从所述膜敷料流出的渗出物。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述废物容器还包括阀，所述阀被配置为从流体流动被阻止的第一位置移动到流体流动被允许的第二位置。
24.一种使用根据权利要求1所述的成套部件来生成和容纳供在治疗组织中使用的等离子体和/或等离子体产物的方法，所述方法包括：
使用连接器管将从其流出所述等离子体和/或等离子体产物的所述等离子体生成设备的开口直接或间接连接到所述膜敷料的输入连接器；
操作所述等离子体生成设备以使进料气体电离，以使用所述等离子体生成设备产生被注入到所述膜敷料中的低能量非热等离子体和/或等离子体产物。
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