CN203447644U - 一种利用高电压产生等离子体的伤口处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用高电压产生等离子体的伤口处理装置。绝缘外壳轴向开有贯通的内腔,绝缘外壳内腔设有凸台,凸台靠近绝缘外壳喷口处的一侧为锥形腔,凸台的台肩上开有通气孔,绝缘外壳内腔的凸台处安装有绝缘固定盘,后端盖固定在绝缘外壳远离喷口的一端上,外盖固定在后端盖上,绝缘外壳内腔轴向装有七根棒状金属电极;蓄电池分别与主机内的高压电源、空气泵和散热风扇相连,毫安电流表和高压电源相连,气体流量计与空气泵相连。本实用新型减少创伤感染几率,尤其是做大面积创伤手术时,减少病人抗生素的使用量同时也减小其副作用并加快伤口的愈合速度;不需要介质阻挡放电,降低需要的放电电压,也不需要额外的储水装置,结构较为简单和可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种伤口处理装置,尤其是涉及一种利用高电压产生等离子体的伤口处理装置。
背景技术
生活当中,难免会有意外受伤的情况发生,比如刀伤,擦伤等。对于抵抗力比较地下的青少年和老年人来讲,如果伤口不及时处理,尤其是伤口很大很深的时候,第一时间处理起来比较困难,很可能会发生感染。国外的研究表明,低温常压等离子体在一定剂量的情况(<1Jcm-2)下可以杀灭细菌而不伤害动物和人体的组织细胞,而且有一定的伤口恢复和凝血作用。这样等离子体在大面积创伤手术,严重外伤等情况都可以得到很好的应用。
很多文献都证明等离子体中的氢氧根离子、水合氢离子是最有效的杀菌离子。专利CN101156955A公开了一种非平衡等离子体式喷雾杀菌消毒剂发生装置,其中让电弧与水雾发生反应产生含过氧化氢、臭氧、氢氧自由基、氧自由基、氢氧根离子和水合氢离子。这些成分和水雾混合在一起可以让水雾产生杀菌消毒效果;专利CN101623506A公开了一种射流等离子体消毒装置,空气流经过由两极板和绝缘体组成的放电空间形成介质阻挡放电,产生等离子体流来对医疗器械进行杀菌消毒。
上述专利等技术存在结构复杂需要额外的储水装置,并且介质阻挡放电需要较高的放电电压不利于安全操作,且对绝缘要求较高。
发明内容
为了解决背景技术中存咋的问题,本实用新型的目的在于提供一种利用高电压产生等离子体的伤口处理装置,旨在避免伤口感染,加快止血和伤口愈合。
本实用新型所采用的技术方案是:
包括等离子体喷枪和主机;
等离子体喷枪:包括七根棒状金属电极、绝缘固定盘、绝缘外壳、后端盖和外盖;绝缘外壳轴向开有贯通的内腔,绝缘外壳内腔设有凸台,绝缘外壳内腔的凸台处安装有绝缘固定盘,凸台靠近绝缘外壳喷口的一侧为锥形腔,锥形腔靠近绝缘外壳喷口一侧的直径小于锥形腔远离绝缘外壳喷口一侧的直径,凸台的台肩上开有8-14个通气孔,后端盖固定在绝缘外壳远离喷口的一端上,外盖固定在后端盖上,绝缘外壳内腔轴向装有七根棒状金属电极,一根棒状金属电极的一端固定在绝缘固定盘中心的孔中并与高压电缆的一端相连,其余六根棒状金属电极的一端分别固定在绝缘固定盘沿同一圆周等距均布的六个孔中并通过高压电缆接地,七根棒状金属电极的另一端均靠近喷口处;
主机:包括空气泵、毫安电流表、气体流量计、散热风扇、高压电源与蓄电池;蓄电池分别与主机内的高压电源、空气泵和散热风扇相连,毫安电流表和高压电源相连,气体流量计与空气泵相连;
与固定在绝缘固定盘中心孔的棒状金属电极连接的高压电缆的另一端依次穿过后端盖、外盖后与主机的高压电源相连,空气管的一端伸入到外盖与后端盖之间形成的气室中,高压电缆、空气管均与外盖密封连接,空气管的另一端与主机的空气泵相连。
所述的七根棒状金属电极通过螺纹固定在绝缘固定盘上,绝缘固定盘通过螺纹固定在绝缘外壳的凸台处,后端盖通过内六角螺栓固定在绝缘外壳上。
所述的高压电源包括直流变换电路、整流电路、触发电路、蓄能电路与变压器升压电路;蓄电池经直流变换电路、整流电路、蓄能电路后与变压器升压电路连接,触发电路分别与蓄能电路和直流变换电路连接。
所述的直流变换电路,包括双极晶体管Q1、双极晶体管Q3与闭合磁环脉冲变压器T5;双极晶体管Q1和双极晶体管Q3的发射极与蓄电池的正极相连,双极晶体管Q1和双极晶体管Q3的集电极分别与闭合磁环脉冲变压器T5的初级线圈L1与L2相连,双极晶体管Q1和双极晶体管Q3的基极分别与闭合磁环脉冲变压器T5的次级线圈L4和L5相连,闭合磁环脉冲变压器T5的次级线圈L4和L5的非同名端依次经电阻R2后分别与开关S1的一端、电容C2的负极相连,开关S1的另一端与蓄电池的负极相连;
所述的整流电路:包括整流桥D3与电容C2;整流桥D3、闭合磁环脉冲变压器T5的次级线圈L3与电容C2构成桥式整流电路;
所述的蓄能电路:包括单向晶闸管Q2、电容C1与电阻R1;电容C2的正极依次经二极管D1、电阻R1后分别与单向晶闸管Q2、续流二极管D2并联,二极管D1的正极与电容C2的正极连接,二极管D1的负极与电阻R1连接,续流二极管D2的负极与电容C1的正极连接;
所述的变压器升压电路:包括三个闭合磁环脉冲变压器T2~T4与一个调压变压器T1;续流二极管D2与电容C1串联后分别与三个闭合磁环脉冲变压器T2~T4的初级线圈、一个调压变压器T1的初级线圈并联,调压变压器T1、闭合磁环脉冲变压器T2、闭合磁环脉冲变压器T3与闭合磁环脉冲变压器T4的次级线圈依次串联,与固定在绝缘固定盘中心孔的棒状金属电极连接的高压电缆的另一端经毫安电流表后与闭合磁环脉冲变压器T4的次级线圈的同名端连接,调压变压器T1的次级线圈的非同名端与开关S1的一端连接;
所述的触发电路:包括单片机U1、单路反向器U2、光耦U3、电阻R3、电阻R4和电容C3;单片机U1的1脚经单路反向器U2与光耦U3发光器的负极相连,单片机U1的2脚接地,单片机U1的7脚经电容C3后接地,单片机U1的4脚经可变电阻R5接地,光耦U3发光器的正极经电阻R3与5V电源相连,光耦U3受光器的正极与电源电压相连,光耦U3受光器的负极经电阻R4后接地,光耦U3受光器的负极与单向晶闸管Q2的门极相连。
所述的单片机U1的型号为ATtiny5。
所述的单路反向器U2的型号为SN74AHCT1G04。
本实用新型的有益效果是:
本实用新型装置可以做到减少创伤感染的几率,做大面积创伤手术的时候,减少病人抗生素的使用量同时也减小了其副作用,手术后加快伤口的愈合速度。填补了国内在应用等离子体处理伤口领域的空白。
本实用新型不需要介质阻挡放电,降低需要的放电电压,也不需要额外的储水装置,结构较为简单和可靠。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是等离子体喷枪的放大剖视图。
图3是等离子体喷枪的轴向剖视图
图4是绝缘外壳的剖视图
图5是主机的结构示意图
图6是高压电源的基本电路原理框图。
图7是高压电源的电路图。
图8是本实用新型的实施示意图。
图中:1、等离子体喷枪,2、胳膊,3、主机,4、伤口,11、棒状金属电极,12、绝缘固定盘,13、绝缘外壳,14、后端盖,15、外盖,16、通气孔,31、空气泵,32、毫安电流表,33、气体流量计,34、散热风扇,35、高压电源,36、蓄电池。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示,本实用新型装置包括等离子体喷枪1和主机3;
如图2~图4所示,等离子体喷枪1:包括七根棒状金属电极11、绝缘固定盘12、绝缘外壳13、后端盖14和外盖15;绝缘外壳13轴向开有贯通的内腔,绝缘外壳13一端为喷口,另一端为后端,绝缘外壳13内腔设有凸台,绝缘外壳13内腔的凸台处安装有绝缘固定盘12,凸台靠近绝缘外壳13喷口的一侧为锥形腔,锥形腔靠近绝缘外壳13喷口一侧的直径小于锥形腔远离绝缘外壳13喷口一侧的直径,锥形腔锥面延长线经过棒状金属电极11轴向长度的中点,凸台的台肩上开有8-14个通气孔16,后端盖14固定在绝缘外壳13远离喷口的一端上,外盖15固定在后端盖14上,绝缘外壳13内腔轴向装有七根棒状金属电极11,一根棒状金属电极的一端固定在绝缘固定盘12中心的孔中并与高压电缆的一端相连,其余六根棒状金属电极的一端分别固定在绝缘固定盘12沿同一圆周等距均布的六个孔中并通过高压电缆接地,七根棒状金属电极11的另一端均靠近喷口处;
如图5所示,主机3:包括空气泵31、毫安电流表32、气体流量计33、散热风扇34、高压电源35与蓄电池36,蓄电池36分别与主机3内的高压电源35、空气泵31和散热风扇34相连,毫安电流表32和高压电源35相连,气体流量计33与空气泵31相连;
与固定在绝缘固定盘12中心孔的棒状金属电极连接的高压电缆的另一端依次穿过后端盖14、外盖15后与主机3的高压电源35相连,空气管的一端伸入到外盖15与后端盖14之间形成的气室中,高压电缆、空气管均与外盖15密封连接,空气管的另一端与主机3的空气泵31相连。
所述的七根棒状金属电极11通过螺纹固定在绝缘固定盘上12,绝缘固定盘12通过螺纹固定在绝缘外壳13的凸台处,后端盖14通过内六角螺栓固定在绝缘外壳13上。
如图6所示,所述的高压电源35包括直流变换电路、整流电路、触发电路、蓄能电路与变压器升压电路;蓄电池36经直流变换电路、整流电路、蓄能电路后与变压器升压电路连接,触发电路分别与蓄能电路和直流变换电路连接。
如图7所示,所述的直流变换电路,包括双极晶体管Q1、双极晶体管Q3与闭合磁环脉冲变压器T5;双极晶体管Q1和双极晶体管Q3的发射极与蓄电池36的正极相连,双极晶体管Q1和双极晶体管Q3的集电极分别与闭合磁环脉冲变压器T5的初级线圈L1与L2相连,双极晶体管Q1和双极晶体管Q3的基极分别与闭合磁环脉冲变压器T5的次级线圈L4和L5相连,闭合磁环脉冲变压器T5的次级线圈L4和L5的非同名端依次经电阻R2后分别与开关S1的一端、电容C2的负极相连,开关S1的另一端与蓄电池36的负极相连;
如图7所示,所述的整流电路:包括整流桥D3与电容C2;整流桥D3、闭合磁环脉冲变压器T5的次级线圈L3与电容C2构成桥式整流电路;
如图7所示,所述的蓄能电路:包括单向晶闸管Q2、电容C1与电阻R1;电容C2的正极依次经二极管D1、电阻R1后分别与单向晶闸管Q2、续流二极管D2并联,二极管D1的正极与电容C2的正极连接,二极管D1的负极与电阻R1连接,续流二极管D2的负极与电容C1的正极连接;
如图7所示,所述的变压器升压电路:包括三个闭合磁环脉冲变压器T2~T4与一个调压变压器T1;续流二极管D2与电容C1串联后分别与三个闭合磁环脉冲变压器T2~T4的初级线圈、一个调压变压器T1的初级线圈并联,调压变压器T1、闭合磁环脉冲变压器T2、闭合磁环脉冲变压器T3与闭合磁环脉冲变压器T4的次级线圈依次串联,与固定在绝缘固定盘12中心孔的棒状金属电极连接的高压电缆的另一端经毫安电流表32后与闭合磁环脉冲变压器T4的次级线圈的同名端连接,调压变压器T1的次级线圈的非同名端与开关S1的一端连接;
如图7所示,所述的触发电路:包括单片机U1、单路反向器U2、光耦U3、电阻R3、电阻R4和电容C3;单片机U1的1脚经单路反向器U2与光耦U3发光器的负极相连,单片机U1的2脚接地,单片机U1的7脚经电容C3后接地,单片机U1的4脚经可变电阻R5接地,光耦U3发光器的正极经电阻R3与5V电源相连,光耦U3受光器的正极与电源电压相连,光耦U3受光器的负极经电阻R4后接地,光耦U3受光器的负极与单向晶闸管Q2的门极相连。
所述的单片机U1的型号为ATtiny5。
所述的单路反向器U2的型号为SN74AHCT1G04。
棒状金属电极11上带有螺纹,该螺纹可以产生极不均匀电场,从而产生电晕,有利于带电离子的产生。后端盖14上开有小孔和大孔,分别让空气管和高压电缆密封通过,设置8-14个小孔为空气进入绝缘外壳13内提供通道,七个大孔可以让与七个棒状金属电极11连接的七条高压电缆通过,外围的六根棒状金属电极11接地,中间的一根与主机的高压电源35的输出相连,这样中间的棒状电极11通有高压电时便与外围的六根棒状金属电极11产生电晕和低温等离子体。外盖15轴向方向上开有一个孔让七根高压电缆合为一根大高压电缆通过,径向方向上开有一个孔以让空气进入外盖15与后端盖14之间形成的气室。当空气泵工作时,空气被压入外盖15与后端盖14之间的气室,在里面形成局部高气压,这样与绝缘外壳腔形成气压差,促使空气流入绝缘外壳腔内并从喷口流出。
主机3中的毫安电流表32用来监测电极间的放电强度;气体流量计33用来监测从喷口的等离子体流的流量;通过调节调压变压器T1的变比来调节高压电源35的输出电压。通过这三方面的调节,可以调整低温等离子体的剂量,以满足不同需要。
图6是可携带高压电源的基本原理框图,由蓄电池产生6V的直流电经过直流变换电路形成高频振荡,产生交流方波电压,然后经过闭合磁环脉冲变压器T5进行升压,然后再经过整流桥D3将交变的脉冲电压整流成直流电,触发电路控制单向晶闸管Q2的导通和关断进而控制蓄能电路中的电容的储能状态,最后经过闭合磁环变压器升压电路输出高压脉冲电到探头。
直流变换电路中,当开关S1闭合后,双极晶体管Q1和双极晶体管Q3的发射极接通直流电源,在闭合磁环脉冲变压器T5次级线圈L4、L5的作用下,双极晶体管Q1和双极晶体管Q3轮流导通,在闭合磁环脉冲变压器T5的次级线圈L3上得到交变的脉冲电压。
触发电路输出的脉冲控制信号,经过单路反向器使光耦U3导通或关断,进而控制蓄能电路中的单向晶闸管Q2开通和关断。
蓄能电路中,通过单向晶闸管Q2的开通和关断对电容C1进行充放电。当触发电路输出低电平的时候,单向晶闸管Q2关断,电容C1处于充电状态,当触发电路输出高电平时,单向晶闸管Q2导通,电容C1处于放电状态,当电容C1放电完成时,单向晶闸管Q2的阳极电流低于维持电流时,单向晶闸管Q2关断,这时电路又开始对电容C1进行充电完成一个电容充放电周期。触发电路输出信号的周期就是电容C1放电或充电的时间常数。
变压器升压电路中,这样交变的脉冲电压经过三个闭合磁环脉冲变压器T2~T4和一个调压变压器T1的逐级升压最终达到输出高压脉冲电的目的。
如图7所示,是高压电源的电路图,6V直流电经过直流变换电路中的双极晶体管Q1和Q3变换成交变的脉冲电压,经过闭合磁环脉冲变压器T5进行升压,然后经过整流桥D3整流,形成直流电,此时触发电路产生脉冲控制信号控制蓄能电路中的单向晶闸管Q2开通和关断,这样实现对蓄能电路中的电容C1的充放电,再经过变压器升压电路的调压变压器T1和闭合磁环脉冲变压器T2~T4产生5~30kV的高压脉冲电,经过电源线实现探头短时输出5~30kV的高压脉冲电。
如图8所示,是本实用新型装置的工作示意图。当发生意外受伤后,将等离子体喷枪1对准胳膊2上的伤口4,通过调节输出电压旋钮和空气泵的转速来调节等离子体强度在1Jcm-2以下,将电流读数维持在100μA左右。处理时间90s左右,可将细菌数量减少6个数量级。
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型,而不是对本实用新型进行限制,在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内,对本实用新型作出的任何修改和改变,都落入本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种利用高电压产生等离子体的伤口处理装置,其特征在于:包括等离子体喷枪(1)和主机(3);
等离子体喷枪(1):包括七根棒状金属电极(11)、绝缘固定盘(12)、绝缘外壳(13)、后端盖(14)和外盖(15);绝缘外壳(13)轴向开有贯通的内腔,绝缘外壳(13)内腔设有凸台,绝缘外壳(13)内腔的凸台处安装有绝缘固定盘(12),凸台靠近绝缘外壳(13)喷口的一侧为锥形腔,锥形腔靠近绝缘外壳(13)喷口一侧的直径小于锥形腔远离绝缘外壳(13)喷口一侧的直径,凸台的台肩上开有8-14个通气孔(16),后端盖(14)固定在绝缘外壳(13)远离喷口的一端上,外盖(15)固定在后端盖(14)上,绝缘外壳(13)内腔轴向装有七根棒状金属电极(11),一根棒状金属电极的一端固定在绝缘固定盘(12)中心的孔中并与高压电缆的一端相连,其余六根棒状金属电极的一端分别固定在绝缘固定盘(12)沿同一圆周等距均布的六个孔中并通过高压电缆接地,七根棒状金属电极(11)的另一端均靠近喷口处;
主机(3):包括空气泵(31)、毫安电流表(32)、气体流量计(33)、散热风扇(34)、高压电源(35)与蓄电池(36);蓄电池(36)分别与主机(3)内的高压电源(35)、空气泵(31)和散热风扇(34)相连,毫安电流表(32)和高压电源(35)相连,气体流量计(33)与空气泵(31)相连;
与固定在绝缘固定盘(12)中心孔的棒状金属电极连接的高压电缆的另一端依次穿过后端盖(14)、外盖(15)后与主机(3)的高压电源(35)相连,空气管的一端伸入到外盖(15)与后端盖(14)之间形成的气室中,高压电缆、空气管均与外盖(15)密封连接,空气管的另一端与主机(3)的空气泵(31)相连。
2.根据权利要求1所述的一种利用高电压产生等离子体的伤口处理装置,其特征在于:所述的七根棒状金属电极(11)通过螺纹固定在绝缘固定盘上(12),绝缘固定盘(12)通过螺纹固定在绝缘外壳(13)的凸台处,后端盖(14)通过内六角螺栓固定在绝缘外壳(13)上。
3.根据权利要求1所述的一种利用高电压产生等离子体的伤口处理装置,其特征在于:所述的高压电源(35)包括直流变换电路、整流电路、触发电路、蓄能电路与变压器升压电路;蓄电池(36)经直流变换电路、整流电路、蓄能电路后与变压器升压电路连接,触发电路分别与蓄能电路和直流变换电路连接。
4.根据权利要求3所述的一种利用高电压产生等离子体的伤口处理装置,其特征在于:所述的直流变换电路,包括双极晶体管Q1、双极晶体管Q3与闭合磁环脉冲变压器T5;双极晶体管Q1和双极晶体管Q3的发射极与蓄电池(36)的正极相连,双极晶体管Q1和双极晶体管Q3的集电极分别与闭合磁环脉冲变压器T5的初级线圈L1与L2相连,双极晶体管Q1和双极晶体管Q3的基极分别与闭合磁环脉冲变压器T5的次级线圈L4和L5相连,闭合磁环脉冲变压器T5的次级线圈L4和L5的非同名端依次经电阻R2后分别与开关S1的一端、电容C2的负极相连,开关S1的另一端与蓄电池(36)的负极相连;
所述的整流电路:包括整流桥D3与电容C2;整流桥D3、闭合磁环脉冲变压器T5的次级线圈L3与电容C2构成桥式整流电路;
所述的蓄能电路:包括单向晶闸管Q2、电容C1与电阻R1;电容C2的正极依次经二极管D1、电阻R1后分别与单向晶闸管Q2、续流二极管D2并联,二极管D1的正极与电容C2的正极连接,二极管D1的负极与电阻R1连接,续流二极管D2的负极与电容C1的正极连接;
所述的变压器升压电路:包括三个闭合磁环脉冲变压器T2~T4与一个调压变压器T1;续流二极管D2与电容C1串联后分别与三个闭合磁环脉冲变压器T2~T4的初级线圈、一个调压变压器T1的初级线圈并联,调压变压器T1、闭合磁环脉冲变压器T2、闭合磁环脉冲变压器T3与闭合磁环脉冲变压器T4的次级线圈依次串联,与固定在绝缘固定盘(12)中心孔的棒状金属电极连接的高压电缆的另一端经毫安电流表(32)后与闭合磁环脉冲变压器T4的次级线圈的同名端连接,调压变压器T1的次级线圈的非同名端与开关S1的一端连接;
所述的触发电路:包括单片机U1、单路反向器U2、光耦U3、电阻R3、电阻R4和电容C3;单片机U1的1脚经单路反向器U2与光耦U3发光器的负极相连,单片机U1的2脚接地,单片机U1的7脚经电容C3后接地,单片机U1的4脚经可变电阻R5接地,光耦U3发光器的正极经电阻R3与5V电源相连,光耦U3受光器的正极与电源电压相连,光耦U3受光器的负极经电阻R4后接地,光耦U3受光器的负极与单向晶闸管Q2的门极相连。
5.根据权利要求4所述的一种利用高电压产生等离子体的伤口处理装置,其特征在于:所述的单片机U1的型号为ATtiny5。
6.根据权利要求4所述的一种利用高电压产生等离子体的伤口处理装置,其特征在于:所述的单路反向器U2的型号为SN74AHCT1G04。
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CN112804808A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-05-14 | 上海交通大学 | 可移动式等离子体发生/将等离子体区域扩大装置及方法 |
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