CN112007276A - 一种低温等离子体灭菌笔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温等离子体灭菌笔，其包括具有出入口的壳体，以及设置在其内的低温等离子体发生器、电源、气体控制单元、笔头，壳体的外形设置成能够手握的笔状；笔头滑动地设置在壳体内；笔头设置成至少部分从壳体的出口向外延伸，笔头包括多段介电材料制成的通管，两两通管之间通过挠性管接头连接联通；气体控制单元用于将气体输送至笔头的管腔内；低温等离子发生器包括至少一组设置在笔头的管腔内的金属电极，一组金属电极包括第一金属电极和第二金属电极，电源分别与第一金属电极和第二金属电极连接，第一金属电极或第二金属电极外层包覆有绝缘介质；本发明延长了等离子体的存在时间，实现高效、安全、全方位灭菌，尤其还可以便携式携带。

Description

一种低温等离子体灭菌笔

本发明是申请日为2017年6月21日、申请号为2017104723770、名称为“一种低温等离子体灭菌笔”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于等离子体应用领域，具体涉及适合人体/或动物体的伤口灭菌、医疗精细设备微隙灭菌，尤其涉及一种低温等离子体灭菌笔。

背景技术

当物质被持续提供以能量，其温度会上升，并且通常由固态向液态，然后向气态转变。持续提供能量导致系统经历进一步的状态转变，在这过程中，气体中性原子或分子被能量碰撞打开，产生了负电子、正或负电性离子以及其他受激物质。上述由带电的以及其他受激的粒子组成的混合物，显示了集合行为，被称作“等离子体”，也被称为物质的第四态。

等离子体的产生一般是在两个电极之间，电极之间的气体被击穿电离而形成等离子体，等离子体是含有大量的电子、离子和自由基的对外成电中性的被电离气体，由于等离子体所具备的独特物理和化学性质，因此可以利用等离子体来实现对物体表面的改性、表面清洗、接枝新材料、和表面的灭菌等功效。试验也已经证明：利用等离子体放电可以快速杀灭细菌，当在放电功率比较较小时，等离子体的温度很低，可以与人体的皮肤接触，而不会对皮肤造成烧伤，也可以对一些精细设备进行无缝隙杀菌消毒。比如：常压射频氦等离子体束流，常压高频介质阻挡氦等离子体射流，或氩等离子体束流等，这些等离子体束流具有很好的杀灭皮肤表面的病菌和微生物的作用，因此，冷等离子体束流设备可以用于对皮肤病的治疗，伤口的灭菌等，其中，治疗机理为：利用低温等离子体中所具有的气态自由基、带电粒子、紫外线等对微生物病菌从分子层面进行碰撞致死，避免了药物经常引发的副作用，而且不管细菌对抗生素有没有耐药性，一律都会杀掉，甚至没有细菌能逃过等离子体的“五指山”。

例如中国专利（专利号：2008801230075），其公开了一种等离子体灭菌设备，包括：多个同轴等离子体施放器，每个同轴等离子体施放器都包括同轴传输线和连接器；微波辐射发生器，被连接以输送微波能量至所述多个同轴等离子体施放器中的等离子体发生区；功率分配器，被连接以在所述多个同轴等离子体施放器之间分配来自所述微波辐射发生器的微波能量，所述微波辐射发生器包括控制器，所述控制器被可调节地配置以控制输送至所述多个同轴等离子体施放器的所述微波能量；以及气体馈给器，被连接以将气体输送至所述多个同轴等离子体施放器中的每一个中，其中，每个同轴等离子体施放器均包括外导体、内导体，以及其中，每个连接器具有与其相关联的耦合器，所述耦合器用于将在所述功率分配器的输出处的微波能量耦合到各个同轴等离子体施放器中，以及其中，所述等离子体灭菌设备还包括：高电压发生器和多个点火器，以下述方式将所述点火器耦合到各个同轴等离子体施放器的所述外导体：基于来自所述控制器的控制信号，在各个同轴等离子体施放器的所述内导体和所述外导体之间生成高电场以撞击非热等离子体以从所述同轴等离子体施放器中输送出去，所述控制器被配置为控制所述微波辐射发生器以输送微波能量，从而在撞击所述非热等离子体之后保持所述非热等离子体。

又如中国专利CN201643011U，其公开了一种用于灭菌消毒的梳形电极大气压等离子体装置，包括有透明罩体，所述的透明罩体内设有放电组件的框形卡槽，所述框形卡槽的上、下框分别固定安装有梳形上、下电极；所述的梳形上、下电极是由连接于一根横导体侧壁上的多个梳齿状竖导体以及覆盖在横、竖导体表面且烧结为一体的绝缘层组成；梳形上、下电极的竖导体在一个平面间隔相错开排列；所述框形卡槽的一侧设有风机，所述风机与所述的框形卡槽之间还设置有空气过滤网；所述的梳形上、下电极还通过导线分别与外置高压电源的正负极相连接。

但是目前所普遍使用的等离子体束流杀菌设备均存在下述一个或多个问题，存在问题如下：其一，由于等离子体暴露在空气中会造成等离子体束流快速湮灭，致使难以高效利用等离子体束流的杀菌等功能，现有杀菌设备无法更长时间的确保等离子体的存在时间，其二，当需要处理微隙处或一般设备难以轻易处理的地方时，现有的等离子体杀菌设备无法完成，其三，现有的等离子体杀菌设备没有对人体、使用者具有适当的防护功能，在一些突发情况下，不能很好的维护人身安全以及财产安全，其四，现有的等离子体杀菌设备体积过大，不适宜随身携带，难以实现其杀菌功能的普世。

发明内容

本发明旨在提出一种新型的低温等离子体灭菌笔，以改进现有技术在实用性、安全性等方面的不足，实现高效、安全、全方位灭菌，同时减小设备体积，减少能耗及成本，灵活应对不同情况，尤其还可以便携式携带。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：

一种低温等离子体灭菌笔，包括具有入口和出口的且由介电材料制成的壳体，以及设置在所述壳体内的低温等离子体发生器、电源，所述壳体的外形设置成能够手握的笔状；

所述低温等离子体灭菌笔还包括由介电材料制成的笔头，以及设置在所述壳体内的气体控制单元；

所述笔头滑动地设置在所述壳体内，所述笔头呈管状且设置成至少部分从所述壳体的出口向外延伸，所述笔头包括多段介电材料制成的通管，两两所述通管之间通过挠性管接头连接联通；所述气体控制单元包括进气管，所述进气管用于将气体输送至所述笔头的管腔内；所述低温等离子发生器包括至少一组设置在所述笔头的所述管腔内的金属电极，所述一组金属电极包括第一金属电极和第二金属电极，所述电源分别与所述第一金属电极和第二金属电极连接，所述第一金属电极或所述第二金属电极外层包覆有绝缘介质；所述低温等离子发生器产生的等离子束流从所述笔头的设置在所述壳体外的一端喷出。

在本申请中，电源可以为多种形式，其可以为与外界连接的电缆线，也可以为直流电源。

在本发明的一些实施方式中，所述笔头设在所述壳体外的一端设置为具有多个喷口的密封端，所述密封端被设置成尖端，多个所述喷口分布在所述尖端的尖部四周。

在本发明的一些实施方式中，所述笔头的位于所述壳体内的一端部形成有多个凸起，在所述壳体的内壁上具有与所述凸起配合的等同数量的滑槽，所述凸起插入所述滑槽中并相对滑动。

在本发明的一些实施方式中，所述低温等离子体灭菌笔还包括监测单元，其包括微处理器，以及与所述微处理器电连接的温度传感器、电流传感器和信号提示灯；所述电流传感器设置在所述低温等离子体发生器与所述电源之间的回路上；所述温度传感器设置在所述壳体的内壁上，用于测量所述壳体内的温度；所述信号提示灯设置在所述壳体的外壁上，用于显示工作状态，所述微处理器用于接受所述温度传感器和所述电流传感器测量的数据并与预先设定的阈值进行比较，若所述数据没超过阈值，则控制信号提示灯显示正常工作状态对应的颜色，若数据超出阈值，则控制信号提示灯显示非正常工作状态对应的颜色。

优选地，所述阈值包括温度阈值和电流阈值，所述信号提示灯为具有绿色、黄色和红色三种颜色的信号灯，绿色表示正常输出状态，黄色表示温度超出预设值，红色表示电流超出预设值。

在本发明的一些实施方式中，所述第一金属电极和所述第二金属电极均为同轴安装的管状形状的电极，且所述第一金属电极套设在所述的第二金属电极外。

在本发明的一些实施方式中，所述低温等离子体灭菌笔还包括加长支撑杆，所述加长支撑杆与所述壳体均具有相互配合的配合部，所述配合部用于紧固所述加长支撑杆与所述壳体。

进一步地，所述配合部包括设于所述加长支撑杆与所述壳体中的一个上的外螺纹，以及另一个上设置的内螺纹。

优选地，所述加长支撑杆由多段可拆卸连接的中空管组成，所述中空管管内用于电缆和/气体通过。

在本发明的一些实施方式中，所述气体控制单元还包括设置在所述壳体的所述入口一端的气流调节器，其用于控制进入所述壳体内的气体的气流速度与气流流量。增设所述气流调节器，根据实际需要，可以控制气体流量与气体流速的大小，进而可以控制喷射出的等离子体束流的量与喷射长度。

在本发明中，利用等离子体杀灭病菌的原理是利用等离子体中所具有的带电粒子和自由基对微生物病菌进行碰撞致死；所采用的等离子体束流气体可以为氩气，控制这些氩气等离子体束流的能量，能快速杀灭皮肤表面病菌，可以用于妇科的表面感染、表面消毒处理，无任何毒副作用，控制等离子体束流的能量离子还有固化止血的作用。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明将等离子体设备制成可手握笔状外形，克服了传统的固定式杀菌设备的不可移动性，同时还可以将本申请的杀菌笔任意移动，实现对处理对象的无死角灭菌，且可随身携带，随用随取。

2、本发明将灭菌笔的出口设置为多个喷口环绕尖端的尖部，使得等离子体束流流出时能够具有更快的流速与冲击性，以快速到达灭菌部位，避免等离子体的淬熄。

3、本发明采用可伸缩、滑动的笔头，其一方面可使等离子体束流在笔头的管腔中流通从而实现等离子体束流长时间的稳定性，避免了等离子体束流与空气接触而造成的淬熄，另一方面，可伸缩的笔头能够增加缓冲性，也可主动伸长，在处理人体和/或动物的伤口，或精细设备的缝隙时，增加了适应性和可操作性。

4、本发明增加了监控单元，其一，温度保护，当灭菌笔在较长时间使用时，内部温度可能较高，当温度传感器监测器温度超过阈值时，则通过微处理器控制信号指示灯显示黄色，提醒操作人员控制使用时间，其二，人身安全防护，当设备破损或者其他意外事故造成灭菌笔的电流传感器监测到的电流超出阈值时，则通过微处理器控制信号指示灯显示红色，提醒操作人员迅速关闭电源输出，以避免造成不必要的人身与财产损失。

5、本发明增设了内部为中空的加长支撑杆，且所述加长支撑杆为多段可拆卸连接的中空管连接联通，其可实现人体和/或动物体内的应用，将柔性电缆或者气体走所述中空管的管内与杀菌笔内的等离子体发生器连接，可替代医疗保健中的开口手术，还可实现精细设备的死角杀菌。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请其中一种实施方式中的等离子体灭菌笔的结构示意图；

图2为本申请中笔头的结构示意图的局部剖切放大图；

图3（A-A）为本申请中监控单元的结构示意图；

图中，1、壳体；2、电源；3、笔头；31、喷口；32、挠性管接头；33、通管；41、第一金属电极；42、第二金属电极；43、绝缘介质；51、凸起；52、滑槽；61、温度传感器；62、微处理器；63、电流传感器；64、信号提示灯；7、进气管；8、气流调节器；A-A、监控单元。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的优选实施例对本发明作进一步描述：

优选实施例如下：

如图1-3所示，本发明提供了一种低温等离子体灭菌笔，包括具有入口和出口的且由介电材料制成的壳体1，以及设置在所述壳体1内的低温等离子体发生器、电源2，还包括由介电材料制成的笔头3、监控单元、加长支撑杆（未示出）、设置在所述壳体1内的气体控制单元；

所述壳体1的外形设置成能够手握的笔状；

所述笔头3滑动地设置在所述壳体1内，所述笔头3呈管状且设置成至少部分从所述壳体1的出口向外延伸，所述笔头3包括多段介电材料制成的通管33，两两所述通管33之间通过挠性管接头32连接联通；所述气体控制单元包括进气管7，所述进气管7用于将气体输送至所述笔头3的管腔内；所述低温等离子发生器包括至少一组设置在所述笔头3的所述管腔内的金属电极，所述一组金属电极包括第一金属电极41和第二金属电极42，所述电源2分别与所述第一金属电极41和第二金属电极42连接，所述第一金属电极41或所述第二金属电极42外层包覆有绝缘介质43；所述低温等离子发生器产生的等离子束流从所述笔头3的设置在所述壳体1外的一端喷出。

在本实施例中，电源2可以为多种形式，其可以为与外界连接的电缆线，也可以为直流电源。

在本例中，所述笔头3设在所述壳体1外的一端设置为具有多个喷口31的密封端，所述密封端被设置成尖端，多个所述喷口31分布在所述尖端的尖部四周。

在本例中，所述笔头3的位于所述壳体1内的一端部形成有多个凸起51，在所述壳体1的内壁上具有与所述凸起51配合的等同数量的滑槽52，所述凸起51插入所述滑槽52中并相对滑动。

在本例中，所述监测单元，其包括微处理器62，以及与所述微处理器62电连接的温度传感器61、电流传感器63和信号提示灯64；所述电流传感器63设置在所述低温等离子体发生器与所述电源2之间的回路上；所述温度传感器61设置在所述壳体1的内壁上，用于测量所述壳体1内的温度；所述信号提示灯64设置在所述壳体1的外壁上，用于显示工作状态，所述微处理器62用于接受所述温度传感器61和所述电流传感器63测量的数据并与预先设定的阈值进行比较，若所述数据没超过阈值，则控制信号提示灯64显示正常工作状态对应的颜色，若数据超出阈值，则控制信号提示灯64显示非正常工作状态对应的颜色。

优选地，所述阈值包括温度阈值和电流阈值，所述信号提示灯64为具有绿色、黄色和红色三种颜色的信号灯，绿色表示正常输出状态，黄色表示温度超出预设值，红色表示电流超出预设值。

在本例中，所述加长支撑杆与所述壳体1均具有相互配合的配合部，所述配合部用于紧固所述加长支撑杆与所述壳体1。优选地，所述配合部包括设于所述加长支撑杆与所述壳体1中的一个上的外螺纹，以及另一个上设置的内螺纹。进一步优选地，所述加长支撑杆由多段可拆卸连接的中空管组成，所述中空管管内用于电缆和/气体通过。所述可拆卸连接包括常见的螺纹连接和卡扣连接，在此不做具体限制。

在本例中，所述气体控制单元还包括设置在所述壳体1的所述入口一端的气流调节器8，其用于控制进入所述壳体1内的气体的气流速度与气流流量。增设所述气流调节器8，根据实际需要，可以控制气体流量与气体流速的大小，进而可以控制喷射出的等离子体束流的量与喷射长度。

在本发明的其他实施方式中，可以将所述第一金属电极和所述第二金属电极均设置为同轴安装的管状形状的电极，且所述第一金属电极套设在所述的第二金属电极外。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低温等离子体灭菌笔，包括具有入口和出口的且由介电材料制成的壳体，以及设置在所述壳体内的低温等离子体发生器、电源，其特征在于，所述壳体的外形设置成能够手握的笔状，所述电源为与外界连接的电缆线或直流电源；

所述低温等离子体灭菌笔还包括由介电材料制成的笔头，以及设置在所述壳体内的气体控制单元；

所述笔头滑动地设置在所述壳体内，所述笔头呈管状且设置成至少部分从所述壳体的出口向外延伸，所述笔头包括多段介电材料制成的通管，两两所述通管之间通过挠性管接头连接联通；其中，所述笔头的位于所述壳体内的一端部形成有多个凸起，在所述壳体的内壁上具有与所述凸起配合的等同数量的滑槽，所述凸起插入所述滑槽中并相对滑动；

所述气体控制单元包括进气管、设置在所述壳体的所述入口一端的气流调节器，所述进气管用于将气体输送至所述笔头的管腔内，所述气流调节器用于控制进入所述壳体内的气体的气流速度与气流流量；

所述低温等离子发生器包括至少一组设置在所述笔头的所述管腔内的金属电极，所述一组金属电极包括第一金属电极和第二金属电极，所述电源分别与所述第一金属电极和第二金属电极连接，所述第一金属电极或所述第二金属电极外层包覆有绝缘介质；所述低温等离子发生器产生的等离子束流从所述笔头的设置在所述壳体外的一端喷出。

2.根据权利要求1所述的低温等离子体灭菌笔，其特征在于，所述笔头设在所述壳体外的一端设置为具有多个喷口的密封端，所述密封端被设置成尖端，多个所述喷口分布在所述尖端的尖部四周。

3.根据权利要求1所述的低温等离子体灭菌笔，其特征在于，所述低温等离子体灭菌笔还包括监测单元，所述监测单元包括微处理器，以及与所述微处理器电连接的温度传感器、电流传感器和信号提示灯；所述电流传感器设置在所述低温等离子体发生器与所述电源之间的回路上；所述温度传感器设置在所述壳体的内壁上，用于测量所述壳体内的温度；所述信号提示灯设置在所述壳体的外壁上，用于显示工作状态，所述微处理器用于接受所述温度传感器和所述电流传感器测量的数据并与预先设定的阈值进行比较，若所述数据没超过阈值，则控制信号提示灯显示正常工作状态对应的颜色，若所述数据超出阈值，则控制信号提示灯显示非正常工作状态对应的颜色。

4.根据权利要求3所述的低温等离子体灭菌笔，其特征在于，所述阈值包括温度阈值和电流阈值，所述信号提示灯为具有绿色、黄色和红色三种颜色的信号灯，绿色表示正常输出状态，黄色表示温度超出温度阈值，红色表示电流超出电流阈值。

5.根据权利要求1所述的低温等离子体灭菌笔，其特征在于，所述第一金属电极和所述第二金属电极均为同轴安装的管状形状的电极，且所述第一金属电极套设在所述的第二金属电极外。

6.根据权利要求1所述的低温等离子体灭菌笔，其特征在于，所述低温等离子体灭菌笔还包括加长支撑杆，所述加长支撑杆与所述壳体均具有相互配合的配合部，所述配合部用于紧固所述加长支撑杆与所述壳体。

7.根据权利要求6所述的低温等离子体灭菌笔，其特征在于，所述配合部包括设于所述加长支撑杆与所述壳体中的一个上的外螺纹，以及另一个上设置的内螺纹。

8.根据权利要求6或7所述的低温等离子体灭菌笔，其特征在于，所述加长支撑杆由多段可拆卸连接的中空管组成，所述中空管管内用于电缆和/气体通过。

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