CN111526652A - 一种用于促进伤口愈合的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于促进伤口愈合的装置，能够便于携带，工作稳定、安全，快速产生所需等离子体活化液作用于伤口，来促进伤口的愈合。该装置中，等离子体发生器采用沿面放电结构，其中高压电极和接地电极分别接交流升压系统，所述接地电极固定封盖于等离子体反应腔顶部；所述气泵由低压直流输出系统供电，经通气软管与等离子体反应腔的一侧相连，用于将环境空气注入反应腔；在等离子体反应腔的另一侧，经另一通气软管将产生的等离子体导出至腔体外部并通入至所述液体容器中的待处理溶液中；所述控制单元通过控制放电时间获得满足促进伤口愈合需求的等离子体活化液。

Description

一种用于促进伤口愈合的装置

技术领域

本发明涉及生物医疗技术领域，特别涉及一种用于促进伤口愈合的装置。

背景技术

等离子体主要由自由电子和带电离子组成，通常被认为是固体、液体和气体之外的第四种状态，根据等离子体的实际温度，可将等离子体分为高温等离子体(10⁹K)和低温等离子体(<10³K)。高温等离子体中的气体几乎处于完全电离状态，重粒子和电子温度都很高，而低温等离子体的气体只有部分电离或未电离状态，且低温等离子体中的非热平衡等离子体实际的气体温度接近于室温，产生不需要特殊的气压环境，在大气压下就能产生，所以又叫大气压冷等离子体(CAP)。

大气压冷等离子体，由于其产生不需要特殊的气压环境，且宏观的温度接近室温，粒子活性高，近年来其在生物医学方面的应用越来越广泛。特别是在灭菌消毒、肿瘤治疗、止血消炎、皮肤病治疗以及伤口愈合等方面得到广泛的关注。

在生活中，受伤是很常见的，特别是对于军人来说，一些高强度的训练以及战场上都很容易受伤。受伤之后我们都需要及时的清洗伤口，然后采取一些措施促使伤口尽快愈合，临床研究表明，影响伤口愈合的最大因素是受伤后伤口与外界接触易被感染。传统的消毒方法大多是使用酒精，促进伤口愈合多采用才伤口处敷药，生活中这些方法还行得通，但在战场上或者在野外场地，战士们受伤后伤口接触的环境更加恶劣，且不可能时时刻刻有充足酒精和药品。所以，寻求一种能加快伤口愈合且简单有效的方法迫在眉睫。研究发现，大气压冷等离子体在大气压下就能产生，含有丰富分活性粒子，气体温度低能够直接作用于皮肤等组织结构，且对皮肤没有伤害。

但是，在考虑装置便携、需要小体积情况下，等离子体直接作用于皮肤有着接触面积小以及不安全等缺点。所以，需要寻求一种实施起来简单、安全、有效能促进伤口愈合的新方案。

发明内容

本发明提供一种用于促进伤口愈合的装置，能够便于携带，工作稳定、安全，快速产生所需等离子体活化液作用于伤口，来促进伤口的愈合。

本发明的技术方案如下：

一种用于促进伤口愈合的装置，包括交流升压系统、低压直流输出系统、等离子体发生器、等离子体反应腔、气泵、液体容器和控制单元；所述等离子体发生器采用沿面放电结构，主要由高压电极、介质板和接地电极组成，其中高压电极和接地电极分别接交流升压系统，所述接地电极固定封盖于等离子体反应腔顶部；所述气泵由低压直流输出系统供电，经通气软管与等离子体反应腔的一侧相连，用于将环境空气注入反应腔；在等离子体反应腔的另一侧，经另一通气软管将产生的等离子体导出至腔体外部并通入至所述液体容器中的待处理溶液中；所述控制单元通过控制放电时间获得满足促进伤口愈合需求的等离子体活化液。

进一步地，设所述液体容器中的待处理溶液为100mL去离子水，所述控制单元设置放电时间为5分钟，通过开关导通/断开交流升压系统对等离子体发生器的供电从而获得满足促进伤口愈合需求的等离子体活化液。

其他的工作参数主要有：

放电面积(地电极工作面)：10cm×10cm；等离子体发生器的供电电压：正弦交流7kV左右；等离子体反应腔的容积：104mm×104mm×80mm；气泵的供气流量：15L/min。

进一步地，采用220V交流电压总干路分别接入交流升压系统和低压直流输出系统，并在相应供电支路上分别设置有开关，用于直接控制等离子体发生器和气泵的工作状态。

进一步地，交流升压系统所在供电支路上的开关与低压直流输出系统所在供电支路上的开关配置为同步触发形式，使所述等离子体发生器和气泵的工作状态同步。

进一步地，该装置还包括散热风扇，所述散热风扇设置于高压电极的背面，也由所述低压直流输出系统供电并与等离子体发生器和气泵同步工作。

进一步地，所述气泵经通气软管与等离子体反应腔的下部侧面相连。

进一步地，所述另一通气软管的输入端接于等离子体反应腔的上部侧面。

进一步地，所述液体容器采用烧杯。

相应地，上述装置产生的等离子体活化液可用来制备用于促进伤口愈合的产品。这里所说的产品可以有多种形式，例如清洗液(可再添加其他有益组分)及其组合医护用品等。

本发明具有以下优点：

该装置结构简明，便携可靠，不需要额外气瓶，根据需要可快速启动，通过将产生的等离子体通到腔室外部，必要时可以活化大量的液体，操作简单、安全高效，不会产生副作用，能有效促进伤口的愈合。

确定了较佳的工作参数，来取得具有促进伤口的愈合良好效果的活化液。

附图说明

图1本发明的一个实施例的装置结构原理示意图；

图2放电3和5分钟，活化水中活性氧粒子和活性氮粒子浓度；

图3放电1、3、5分钟，活化水对铜绿假单胞菌的灭活效果；

图4对照和活化水处理组小鼠伤口随时间变化照片对比；

图5对照和活化水处理组小鼠伤口直径随时间变化对比；

图6对照和活化水处理组小鼠伤口愈合时间对比；

图7对照、酒精和活化水处理组小鼠伤口随时间变化照片对比；

图8对照、酒精和活化水处理组小鼠伤口直径随时间变化对比；

图9对照、酒精和活化水处理组小鼠伤口愈合时间对比；

图10对照、酒精和活化水处理组小鼠主要内脏器官(心、肝、脾、肺、肾)解剖外观照片对比；

图11对照、酒精和活化水处理组小鼠主要内脏器官(心、肝、脾、肺、肾)重量对比。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，应当理解，以下内容属于对本发明的进一步解释而不是限定，发明人在取得本申请方案的过程中所付出的创造性劳动也不限于此。

本实施例考虑设备的简单便携以及在使用过程中的广泛性以及安全性，特研制出不需要气瓶、操作安全、能均匀放电，并且能将产生的等离子体导出直接作用于水体的等离子体装置。

本实施例的装置结构原理如图1所示，整套设备由交流升压系统、直流输出系统、等离子体发生器、等离子体反应腔、散热风扇、气泵、气体反应池和开关等组成。总干路分别接入交流升压系统和直流输出系统。交流升压系统的输出端连接等离子体发生器，等离子体发生器放电部分主要由高压电极、介质和接地电极(可采用不锈钢六边形网格)组成，其中，高压电极由交流升压系统的高压输出端提供输入电压，接地电极与交流升压系统的接地端相连，从而使得整个设备接地安全，整条支路由开关控制导通或断开。

同时，220V交流电压输入至直流输出系统后，为散热风扇和气泵提供12V直流电压输入。散热风扇保证高压电极在合适温度下能够稳定工作，气泵由通气软管与等离子体反应腔相连，将环境空气注入反应腔，反应腔顶部与等离子体发生器密封连接，使得等离子体发生器的接地电极覆盖于等离子体反应腔顶部，整条支路由开关控制导通或断开。两路供电支路的开关可均由控制单元进行控制。

当设备工作时，开关闭合，散热风扇工作，气泵将环境空气注入等离子体反应腔。同时，在接地电极下方，空气被电离产生等离子体，在等离子体反应腔的另一侧，由通气软管将产生的等离子体导出至腔体外部。等离子体导出至腔体外部后，将等离子体通入至含有一定体积液体的外部容器中，制备等离子体溶液，再将该溶液用于促进伤口愈合。

因为活化水中的活性氧(ROS)和活性氮(RNS)粒子在生物应用中起到关键作用，因此相关工作参数也非常关键，其中放电参数尤为重要，过长和过短的放电时间都会影响等离子体活化液在处理伤口方面的效果。

例如，发明人检测了在不同放电时间下活化100mL去离子水中ROS和RNS的浓度(图2)以及放电不同时间下活化100mL去离子水对伤口易感菌铜绿假单胞菌的灭活效果(图3)。由图2可以看出，放电5分钟比放电3分钟活化水中活性粒子浓度高。由图3可以看出，在放电1、3、5分钟情况下，放电5分钟对铜绿假单胞菌的灭活效果最好。综合考虑节省时间、活化水能够起到作用以及装置使用的普遍性等方面，最终确定使用本装置放电5分钟活化100mL去离子水用于促进伤口愈合的动物实验。

其他的工作参数主要有：放电面积(地电极工作面)：10cm×10cm；等离子体发生器的供电电压：正弦交流7kV左右；等离子体反应腔的容积：104mm×104mm×80mm；气泵的供气流量：15L/min。

实验1

本实验采用如图1所示装置获得等离子体活化液作用于伤口处理。本实验中使用10只SPF级雄性ICR小白鼠体重在(30±5)g，等量地分为两组，其中5只作为对照组，另外5只作为活化液处理组。

首先在10只小鼠背部造大小一致伤口模型，并涂上伤口感染常见的细菌绿脓铜绿杆菌。等第二天伤口感染后，将该装置接上220V交流电，并将装置产生的大气压冷等离子体通入到含有100ml去离子水的玻璃容器中，5分钟后终止放电。处理组每只小鼠用10ml活化水缓慢冲洗，对照组冲洗等量的未活化去离子水，每三天同样操作处理每只小白鼠。

实验2

本实验采用如图1所示装置获得等离子体活化液作用于伤口处理。本实验中使用30只SPF级雄性ICR小白鼠体重在(30±5)g，等量地分为三组，其中第一组是对照组，第二组是酒精处理组，第三组是活化液处理组。

首先在30只小鼠背部造大小一致伤口模型，并涂上伤口感染常见的细菌绿脓铜绿杆菌。等第二天伤口感染后，将该装置接上220V交流电，并将装置产生的大气压冷等离子体通入到含有100ml去离子水的玻璃容器中，5分钟后终止放电。处理组每只小鼠用10ml活化水缓慢冲洗，对照组冲洗等量的未活化去离子水，酒精处理组每只小鼠用酒精棉球擦拭3下。前三天每天处理一次，后面每隔两天再处理一次。

图4展示了实验1中的实验结果，即使用该发明配套设备活化的去离子水处理处理组小鼠伤口之后的两组小鼠伤口愈合情况随时间变化的照片展示。从照片可以看出，和对照组小鼠伤口相比，活化水处理组的小鼠伤口变小的速度明显提升，特别在第一次处理之后的17天，对照组小鼠伤口已经消失，伤口处毛发已经长出，而对照组小鼠伤口还没有完全消失。图5是这两组小鼠伤口直径随时间变化的对比图，从图5可以看出活化水处理过之后的小鼠伤口直径变小的速度明显比对照组小鼠快。图6是两组小鼠伤口完全愈合所需时间的对比，从图中可以看出活化水处理组小鼠伤口愈合时间和对照组相比有明显的统计学差异，即愈合时间比对照组短。

图7展示了实验2中的实验结果，即使用该发明配套设备活化的去离子水处理处理组小鼠之后的三组小鼠伤口愈合情况随时间变化的照片展示。从照片可以看出，和对照组小鼠伤口相比，活化水处理组的小鼠伤口变小的速度明显提升，酒精处理组小鼠的伤口也比对照组小鼠伤口变小速度快，但与活化水处理组相比，伤口愈合速度不如后者。图8是这三组小鼠伤口直径随时间变化的对比图，从图8可以看出活化水处理过之后的小鼠伤口直径变小的速度明显比对照组小鼠和酒精处理组小鼠快。图9是三组小鼠伤口完全愈合所需时间的对比，从图中可以看出活化水处理组小鼠伤口愈合时间和对照组以及酒精处理组相比有明显的统计学差异，即愈合时间比对照组和酒精处理组都短，而酒精处理组小鼠愈合时间和对照组小鼠相比并没有明显差异。

为了验证该促进伤口愈合的方案是否安全，对实验2中的30只小鼠进行解剖，取其内脏器官(心、肝、脾、肺、肾)拍照，称重等。图10是从三组小鼠中随机各抽取的一只小鼠的内脏拍照结果，从照片可以看出三组小鼠的心、肝、脾、肺、肾形态完整，光滑，没有明显差异。图11是三组小鼠心、肝、脾、肺、肾重量的结果，从图中数据可以看出三组小鼠的心、肝、脾、肺、肾重量没有明显差异。

综合以上，本实施例的方案能够有效地促进伤口的愈合，且对机体不会产生副作用。

另外，从智能管理方面考虑，还可以采用智能提醒的方式，进一步保证治疗效果。例如，对于以上实验中的处理时间节点和处理方式，通过智能终端(程序运行)向用户发出相应的操作提醒，或者智能终端与控制单元连接，为控制单元提供触发信号(并设置工作参数)。

Claims (9)

1.一种用于促进伤口愈合的装置，其特征在于，包括交流升压系统、低压直流输出系统、等离子体发生器、等离子体反应腔、气泵、液体容器和控制单元；所述等离子体发生器采用沿面放电结构，主要由高压电极、介质板和接地电极组成，其中高压电极和接地电极分别接交流升压系统，所述接地电极固定封盖于等离子体反应腔顶部；所述气泵由低压直流输出系统供电，经通气软管与等离子体反应腔的一侧相连，用于将环境空气注入反应腔；在等离子体反应腔的另一侧，经另一通气软管将产生的等离子体导出至腔体外部并通入至所述液体容器中的待处理溶液中；所述控制单元通过控制放电时间获得满足促进伤口愈合需求的等离子体活化液。

2.根据权利要求1所述的用于促进伤口愈合的装置，其特征在于，设所述液体容器中的待处理溶液为100mL去离子水，所述控制单元设置放电时间为5分钟，通过开关导通/断开交流升压系统对等离子体发生器的供电从而获得满足促进伤口愈合需求的等离子体活化液。

3.根据权利要求1所述的用于促进伤口愈合的装置，其特征在于，采用220V交流电压总干路分别接入交流升压系统和低压直流输出系统，并在相应供电支路上分别设置有开关，用于直接控制等离子体发生器和气泵的工作状态。

4.根据权利要求3所述的用于促进伤口愈合的装置，其特征在于，交流升压系统所在供电支路上的开关与低压直流输出系统所在供电支路上的开关配置为同步触发形式，使所述等离子体发生器和气泵的工作状态同步。

5.根据权利要求1所述的用于促进伤口愈合的装置，其特征在于，还包括散热风扇，所述散热风扇设置于高压电极的背面，也由所述低压直流输出系统供电并与等离子体发生器和气泵同步工作。

6.根据权利要求1所述的用于促进伤口愈合的装置，其特征在于，所述气泵经通气软管与等离子体反应腔的下部侧面相连。

7.根据权利要求1所述的用于促进伤口愈合的装置，其特征在于，所述另一通气软管的输入端接于等离子体反应腔的上部侧面。

8.根据权利要求1所述的用于促进伤口愈合的装置，其特征在于，所述液体容器采用烧杯。

9.权利要求1所述装置产生的等离子体活化液在制备用于促进伤口愈合的产品方面的用途。

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