CN110996488A - 一种医用等离子体射流装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是一种医用等离子体射流装置，包括给气口、DBD等离子体源、离子回旋共振系统和磁导喷管，给气口安装在壳体的一端，磁导喷管位于壳体的另一端，DBD等离子体源安装在壳体内部，离子回旋共振系统安装在壳体外侧，DBD等离子体源包括电连接的控制电路板和放电模块，控制电路板调节电参数给放电模块施加高频高压电场，工作气体在放电模块内发生电离产生等离子体进入离子回旋共振系统，离子回旋共振系统对等离子体进行加速，加速后的等离子体进入磁导喷管，等离子体的周向速度在磁导喷管内转换为轴向速度后射出，本发明可以解决现有技术中等离子体医疗产生的射流强度太轻柔而导致使用效果不佳的问题。

Description

一种医用等离子体射流装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体领域为一种医用等离子体射流装置。
背景技术
等离子体技术与生物医学的交叉形成了一门全新的边缘学科-等离子体医学。等离子体根据温度可分为低温等离子体和高温等离子体，高温等离子体由于其高温特性在医学领域应用限制较大，低温等离子体在能量转换时气体温度可保持低温，使得低温等离子体可以较为广泛的应用于生物医学领域。等离子体在医学领域的应用主要包括：消毒杀菌、促进凝血、促进伤口愈合、组织再生、治疗皮肤病、诱导肿瘤细胞凋亡、基因转移、化学药品嫁接、控制呼吸系统炎症和消除疤痕组织等方面。
现有等离子体医疗器械产生的射流强度比较轻柔，治疗效果、灭菌消毒效果均不佳，因此并不能在医疗领域普及使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种医用等离子体射流装置，以解决现有技术中等离子体医疗产生的射流强度太轻柔而导致使用效果不佳的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种医用等离子体射流装置，包括给气口、DBD等离子体源、离子回旋共振系统和磁导喷管，所述给气口安装在壳体的一端并与壳体连通，所述磁导喷管位于壳体的另一端并与壳体连通，所述DBD等离子体源安装在壳体内部，所述离子回旋共振系统安装在壳体外侧，所述DBD等离子体源包括电连接的控制电路板和放电模块，所述控制电路板调节电参数给放电模块施加高频高压电场，给气口提供的工作气体在放电模块内发生电离产生等离子体进入离子回旋共振系统，离子回旋共振系统对等离子体进行加速，加速后的等离子体进入磁导喷管，等离子体的周向速度在磁导喷管内转换为轴向速度，而后等离子体从磁导喷管中射出。
优选的，所述放电模块采用DBD放电方式，所述放电模块包括石英管和铜电极，铜电极穿装在石英管内部，等离子体在石英管内部产生，所述石英管厚度为0.5mm，所述铜电极半径为0.5mm。
优选的，所述控制电路板的输入电压为12V，输出电压为1500V，输出频率为50kHz，输出电流值为200mA。
优选的，所述离子回旋共振系统包括微波源、调谐器、波导管和环绕在壳体外侧的第一通电线圈，所述调谐器与微波源联接，所述波导管与调谐器联接并且将微波源产生的微波引导到第一通电线圈内，所述第一通电线圈处于放电模块与磁导喷管之间，第一通电线圈产生的磁场使等离子体在壳体内作圆周运动，微波源产生的微波增大等离子体的周向速度。
优选的，所述磁导喷管包括伸缩式的喷嘴和环绕在喷嘴外部的第二通电线圈，所述第二通电线圈在喷嘴内产生发散式磁场，发散式磁场将等离子体的周向速度转换成轴向速度。
优选的，所述壳体材质为铝合金。
优选的，所述给气口与DBD等离子体源之间设有轴流风机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：离子回旋共振系统中通电线圈配合微波源给等离子体进行加速，加速后的等离子体受到磁导喷管产生的发散式磁场的作用，速度方向发生变化，周向速度变成轴向速度，使等离子体具有较强的射流强度；通电线圈产生的磁场强度可根据电参数调节，微波频率可由调谐器调节，可以控制等离子体增强强度的大小，工作范围广；喷嘴采用渐缩式磁导喷嘴，可以增大等离子体射流的轴向速度，增大射流强度；杀菌消毒更加深入彻底，轴向磁场加速的DBD等离子体拥有更大的等离子体密度，整体能量更高，等离子体中的氧化性粒子浓度、紫外光、电子强度都得到了增强，这些增强后的物质可以更加有效的杀灭病菌；凝血效果更强，DBD等离子体得到一定程度的增强后既能够做到现有等离子体医疗器械的无伤无痛凝血效果，又能够加大对血小板、纤维蛋白等凝血因素的刺激，更加快速的促进伤口血液凝结；产生的等离子体仍属于低温等离子体范畴，不会产生高温烧蚀，对制造材料的承受能力要求较低，制造成本低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1给气口、2轴流风机、3控制电路板、4石英管、5铜电极、6微波源、7调谐器、8波导管、9第一通电线圈、10磁导喷管、11壳体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种医用等离子体射流装置，包括给气口1、DBD等离子体源、离子回旋共振系统和磁导喷管10，给气口1安装在铝合金材质的壳体11的一端并与壳体11连通，磁导喷管10位于壳体11的另一端并与壳体11连通，DBD等离子体源安装在壳体11内部，在DBD等离子体源与给气口1之间安装有轴流风机2，离子回旋共振系统安装在壳体11外侧，DBD等离子体源包括电连接的控制电路板3和放电模块，控制电路板3调节电参数给放电模块施加高频高压电场，给气口1提供的工作气体在放电模块内发生电离产生等离子体进入离子回旋共振系统，离子回旋共振系统对等离子体进行加速，加速后的等离子体进入磁导喷管10，等离子体的周向速度在磁导喷管10内转换为轴向速度，而后等离子体从磁导喷管10中射出，此时的等离子体具有较强的射流强度，适用范围更广，杀菌消毒更加深入彻底，凝血效果更强且产生的等离子体仍属于低温等离子体范畴，不会产生高温烧蚀，对制造材料的承受能力要求较低，制造成本低，可以普遍运用于医疗领域。
具体的，放电模块采用DBD放电方式，控制电路板3的输入电压为12V，输出电压为1500V，输出频率为50kHz，输出电流值为200mA，将高频高压电场加在放电模块外侧，使工作气体产生电离的条件，具体的，放电模块包括石英管4和铜电极5，铜电极5穿装在石英管4内部，等离子体在石英管4内部产生，石英管4厚度为0.5mm，铜电极5半径为0.5mm，高频高压电场使工作气体在石英管4内产生等离子体。
进一步的，离子回旋共振系统包括微波源6、调谐器7、波导管8和环绕在壳体11外侧的第一通电线圈9，在本实施例中第一通电线圈9为通电铜线圈，便于控制和调节，调谐器7与微波源6联接，波导管8与调谐器7联接并且将微波源6产生的微波引导到第一通电线圈9内，第一通电线圈9处于放电模块与磁导喷管10之间，等离子体在第一通电线圈9产生的磁场洛伦兹力作用下作圆周运动，调谐器7调整微波源6产生的微波的频率，使其与等离子体的频率一致从而产生共振，此时，作圆周运动的等离子体就可以吸收微波辐射，从而增大周向速度，进一步的，电子质量远小于离子受到离子牵引做相同运动，离子回旋共振系统起到对等离子体加速作用并对等离子体进行二次电离，大大提气体电离程度，增大等离子体密度。
进一步的，经离子回旋共振系统加速周向速度后的等离子体进入磁导喷管10，该磁导喷管10包括伸缩式的喷嘴和环绕在喷嘴外部的第二通电线圈，第二通电线圈在喷嘴内产生发散式磁场，发散式磁场将等离子体的周向速度转换成轴向速度，使等离子体具有较强的轴向速度，此时从喷嘴喷出的等离子体射流强度很高，杀菌消毒更加深入彻底，轴向磁场加速的DBD等离子体拥有更大的等离子体密度，整体能量更高，等离子体中的氧化性粒子浓度、紫外光、电子强度都得到了增强，这些增强后的物质可以更加有效的杀灭病菌；凝血效果更强，DBD等离子体得到一定程度的增强后既能够做到现有等离子体医疗器械的无伤无痛凝血效果，又能够加大对血小板、纤维蛋白等凝血因素的刺激，更加快速的促进伤口血液凝结，其更加适用于医疗领域。
本申请配置离子回旋共振系统，通过离子回旋共振系统中第一通电线圈9与微波源6的配合可以给等离子体加速，加速后的等离子体受到磁导喷管10产生的发散式磁场的作用，速度方向发生变化，周向速度变成轴向速度，使等离子体具有较强的射流强度；本申请中的通电线圈产生的磁场强度可根据电参数调节，微波频率可由调谐器7调节，可以控制等离子体增强强度的大小，工作范围广；喷嘴采用渐缩式磁导喷嘴，可以增大等离子体射流的轴向速度，增大射流强度；杀菌消毒更加深入彻底，轴向磁场加速的DBD等离子体拥有更大的等离子体密度，整体能量更高，等离子体中的氧化性粒子浓度、紫外光、电子强度都得到了增强，这些增强后的物质可以更加有效的杀灭病菌；凝血效果更强，DBD等离子体得到一定程度的增强后既能够做到现有等离子体医疗器械的无伤无痛凝血效果，又能够加大对血小板、纤维蛋白等凝血因素的刺激，更加快速的促进伤口血液凝结；产生的等离子体仍属于低温等离子体范畴，不会产生高温烧蚀，对制造材料的承受能力要求较低，制造成本低。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种医用等离子体射流装置，其特征在于：包括给气口(1)、DBD等离子体源、离子回旋共振系统和磁导喷管(10)，所述给气口(1)安装在壳体(11)的一端并与壳体(11)连通，所述磁导喷管(10)位于壳体(11)的另一端并与壳体(11)连通，所述DBD等离子体源安装在壳体(11)内部，所述离子回旋共振系统安装在壳体(11)外侧，所述DBD等离子体源包括电连接的控制电路板(3)和放电模块，所述控制电路板(3)调节电参数给放电模块施加高频高压电场，给气口(1)提供的工作气体在放电模块内发生电离产生等离子体进入离子回旋共振系统，离子回旋共振系统对等离子体进行加速，加速后的等离子体进入磁导喷管(10)，等离子体的周向速度在磁导喷管(10)内转换为轴向速度，而后等离子体从磁导喷管(10)中射出。
2.根据权利要求1所述的一种医用等离子体射流装置，其特征在于：所述放电模块采用DBD放电方式，所述放电模块包括石英管(4)和铜电极(5)，铜电极(5)穿装在石英管(4)内部，等离子体在石英管(4)内部产生，所述石英管(4)厚度为0.5mm，所述铜电极(5)半径为0.5mm。
3.根据权利要求2所述的一种医用等离子体射流装置，其特征在于：所述控制电路板(3)的输入电压为12V，输出电压为1500V，输出频率为50kHz，输出电流值为200mA。
4.根据权利要求1所述的一种医用等离子体射流装置，其特征在于：所述离子回旋共振系统包括微波源(6)、调谐器(7)、波导管(8)和环绕在壳体(11)外侧的第一通电线圈(9)，所述调谐器(7)与微波源(6)联接，所述波导管(8)与调谐器(7)联接并且将微波源(6)产生的微波引导到第一通电线圈(9)内，所述第一通电线圈(9)处于放电模块与磁导喷管(10)之间，第一通电线圈(9)产生的磁场使等离子体在壳体(11)内作圆周运动，微波源(6)产生的微波增大等离子体的周向速度。
5.根据权利要求1所述的一种医用等离子体射流装置，其特征在于：所述磁导喷管(10)包括伸缩式的喷嘴和环绕在喷嘴外部的第二通电线圈，所述第二通电线圈在喷嘴内产生发散式磁场，发散式磁场将等离子体的周向速度转换成轴向速度。
6.根据权利要求1所述的一种医用等离子体射流装置，其特征在于：所述壳体(11)材质为铝合金。
7.根据权利要求1所述的一种医用等离子体射流装置，其特征在于：所述给气口(1)与DBD等离子体源之间设有轴流风机(2)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112804806A (zh) * 2020-11-23 2021-05-14 北京劳动保障职业学院 一种磁约束三维等离子体射流阵列方法及系统
CN114028601A (zh) * 2021-11-05 2022-02-11 嘉兴和禹净化科技有限公司 基于双电场纳米材料嵌合的低温空气等离子射流净化模块
CN114554670A (zh) * 2022-02-14 2022-05-27 西安电子科技大学 一种等离子体射流系统及控制方法

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