CN205142644U - 一种医用低温等离子体大面积射流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种医用低温等离子体大面积射流装置，包括高压脉冲电源、金属软管和等离子体喷枪；高压脉冲电源带电气参数模块和气体流量模块；内部包含高压导线和气管的金属软管由高压脉冲电源的面板引出，并与等离子体喷枪相连；高压脉冲电源外壳、金属软管以及等离子体喷枪表面，都与地线连接；等离子体喷枪内部包含一块接地的泡沫金属，以及按一定阵列排布的套在石英管内的多个高压电极。本实用新型中气体经过等离子体喷枪时，在高压脉冲作用下，电离成等离子体并形成大面积射流，可用于不同的医疗场合，比如医疗器械的消毒灭菌、皮肤的消毒灭菌、血液的凝固、皮肤病的治疗、癌症治疗、大面积伤口特别是烧伤的愈合等。

Description

一种医用低温等离子体大面积射流装置

技术领域

本实用新型属于消毒灭菌及医疗器械技术领域，具体涉及一种医用低温等离子体大面积射流装置。

背景技术

等离子体通常由正离子、中性粒子和电子组成。高温等离子体由于高温而不适合处理敏感类物料，而低温等离子体是部分电离的气体，伴随多种物理化学效应，如光辐射、电磁场、带电粒子、高能电子以及电中性的活性粒子等等。低温等离子体与细胞作用时体现出多样的生物学效应，从而应用在多个领域，包括医疗器械的消毒灭菌、临床医疗、水/空气的净化、食品/包装材料的处理等等。

自1960s以来，低温等离子体对微生物的致死作用就被研究用于消毒灭菌。1990s，美国强生公司研发出商用的低气压过氧化氢等离子体灭菌器，并在医院得到迅速推广，用于一些精密医疗器械和特殊材料的低温快速灭菌。

低气压等离子体的发生由于需要昂贵复杂的真空系统，限制了其应用。近年来，常压等离子体射流的灭菌效应及其在医疗上的其他应用，成为国内外研究的热点。这类等离子体反应器结构小巧、操作方便，且灭菌作用广谱高效快速，得到广泛应用。通过精确控制等离子体的特性，低温等离子体射流可直接作用于人体皮肤和组织，产生一门新的等离子体医疗技术，应用方向包括皮肤的消毒灭菌、伤口的快速愈合、血液的快速凝固、皮肤病的治疗、细胞凋亡和癌症的治疗等等。

常见的低温等离子体射流装置，所形成低温等离子体射流的直径往往为3-5mm，在临床应用上存在一些缺陷，比如用于皮肤消毒时，需要以来回扫描的方式来实现较大面积的处理。如何实现大面积低温等离子体射流的高效发生，是研究中的难点。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种医用低温等离子体大面积射流装置，其在高电压脉冲作用下，能够电离成等离子体并形成大面积射流，可应用在不同的医疗场合。

一种医用低温等离子体大面积射流装置，包括高压脉冲电源和等离子体喷枪，所述的高压脉冲电源通过高压导线与等离子体喷枪连接，所述的等离子体喷枪通过气体软管外接气体储瓶；

所述的等离子体喷枪包括金属外壳、设于金属外壳内部的金属板、绝缘芯、泡沫金属以及多根高压电极；所述的多根高压电极以阵列排布且并接于金属板一侧，金属板的另一侧与高压导线的一端相连，高压导线的另一端与高压脉冲电源的输出端相连；

所述的高压电极贯穿绝缘芯且一端插入泡沫金属中，另一端与金属板相接；所述的绝缘芯与泡沫金属之间存有空腔；所述的气体软管一端与气体储瓶相连，另一端贯穿绝缘芯并导入所述的空腔内；

插入泡沫金属中的高压电极一端套有石英管，所述的石英管一端封闭，另一端开口且开口端位于绝缘芯中。

进一步地，所述高压脉冲电源的壳体表面设有电气参数模块和气体流量模块；所述的电气参数模块由一些关于电压、电流、频率、脉宽及功率的表计构成，所述的气体流量模块由一些关于气体流量及流速的表计构成。

进一步地，所述的等离子体喷枪通过气体软管经气体流量模块外接气体储瓶。

进一步地，所述高压脉冲电源与等离子体喷枪之间外露的高压导线和气体软管共同采用金属软管包裹。

进一步地，所述金属软管内部的高压导线带有绝缘层。

进一步地，所述等离子体喷枪的金属外壳、金属软管、泡沫金属以及高压脉冲电源的壳体均接地。

进一步地，所述等离子体喷枪的金属外壳上设有把手。

本实用新型射流装置中气体经过等离子体喷枪时，在高电压脉冲作用下，电离成等离子体并形成大面积射流，可应用在不同的医疗场合；等离子体喷枪可直接手持，产生的等离子体射流可直接触摸；通过改变本实用新型中等离子体喷枪的尺寸、绝缘芯的尺寸、泡沫金属的尺寸以及高压电极的阵列分布，可以获得不同面积的低温等离子体射流。

本实用新型的有益技术效果如下：

1)本实用新型的高压电极封闭在石英管和绝缘芯内，电气风险小。

2)虽然本实用新型喷枪内部为数千伏高电压，但喷枪的金属外壳接地，可以直接手持，且产生的等离子体可直接触摸。

3)本实用新型采用金属软管使装置有较大的活动范围，还可根据需要改变金属软管的长度，操作灵活。

4)本实用新型采用独特的泡沫金属结构，一方面可以通气，另一方面作为接地电极只与石英管内的高压电极隔了一层石英管壁，石英管附近一定区域内的气体都极易电离成等离子体，从而由电极阵列喷射出大面积等离子体。

5)本实用新型采用金属泡沫的独特结构，使得高压电极阵列可以随金属泡沫很方便的扩大或缩小，获得面积大小可控的等离子体射流。

附图说明

图1为本实用新型射流装置的整体结构示意图。

图2为等离子体喷枪的外观结构示意图。

图3为等离子体喷枪的纵向剖面结构示意图。

图4为等离子体喷枪的横向剖面结构示意图。

其中：1.高压脉冲电源，2.气体流量模块，3.电气参数模块，4.金属软管，5.等离子体喷枪，6.把手，7.金属圆筒外壳，8.喷枪与金属软管的接头，9.带绝缘层的高压导线，10.塑料气体软管，11.泡沫金属，12.绝缘芯，13.石英管，14.高压电极，15.合并金属板。

具体实施方式

为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图1～图4所示，本实用新型射流装置主要包括高压脉冲电源1、金属软管4和等离子体喷枪5。高压脉冲电源1的面板上有气体流量模块2和电气参数模块3，此外还与金属软管4相连。金属软管4中包裹着带绝缘层的高压导线9和塑料气体软管10，带绝缘层的高压导线9与高压脉冲电源1中的高压输出以及等离子体喷枪5中的高压电极14相连，气体软管10与高压脉冲电源中的气体流量模块2相连，并插入等离子体喷枪中。金属软管4通过接头8与等离子体喷枪5中的金属圆筒外壳7相连。等离子体喷枪5内部有圆柱状的泡沫金属11和绝缘芯12，中间有按一定阵列排布的套在石英管13中的高压电极14阵列，石英管13封闭的一端插入泡沫金属11中，石英管13开口的一端插入到绝缘芯12中，高压电极14的一端插入到石英管13封闭端的底部，另一端先连接到高压电极合并金属板15上，然后与带绝缘层的高压导线9相连。绝缘芯12的边缘处有气体通道，气体软管10插在气体通道中。泡沫金属11和绝缘芯12之间有一个气体缓冲空间，使气体可以均匀的进入泡沫金属11中。等离子体喷枪5的金属圆筒外壳7的端部有环形托，用于承托泡沫金属11和绝缘芯12，此外环形托的内径与高压电极14阵列的外径一致，可以将喷出的气流限制在电极阵列范围之内，使等离子体可以更有效的产生。高压脉冲电源1的机箱内可安装小型气体储瓶，或者由外置的储瓶输入气体，储瓶中的气体先通过气体控制流量模块2以达到一定的流量和流速，再经气体软管10输送到等离子体喷枪5中，通过泡沫金属11时发生电离形成等离子体射流。等离子体喷枪5上有把手6，临床应用过程中可抓住把手并通过金属软管在较大的范围内活动。

本实用新型可基于不同的电气参数获得不同的效果，如脉冲电压、脉冲电流、脉冲频率、脉冲宽度、等离子体功率等等；也可通过不同的气体参数获得不同的效果，比如气体流量、气体流速、气体组分等等。不同的气体组分和不同的等离子体功率条件下，获得等离子体射流的温度存在差异。在临床医疗应用中，常采用惰性气体作为气源，比如氩气、氦气、氖气等等，或者在惰性气体中辅以一定比例的其他气体，这样产生的等离子体射流在常温或室温下，可以直接作用于人体，不会产生任何不适感。本低温等离子体大面积射流装置的主要应用包括医疗器械的消毒灭菌、皮肤的消毒灭菌、血液的快速凝固、皮肤病的治疗、细胞凋亡和癌症的治疗、大面积伤口特别是烧伤的愈合等等。

以下以具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案及其技术效果。

实施例1：

高压脉冲电源的输出电压为5kV，脉宽为2μs，脉冲频率为10kHz，氩气的流量为50L/min，从喷枪获得的等离子体射流直径为10cm，长为3-5cm。将等离子体射流喷射在9cm琼脂平板上，平板上的金黄色葡萄球菌密度为10³cfu/cm²，等离子体处理10s后，将琼脂平板过夜培养后观察，平板上细菌的灭菌率为100％。

实施例2：

高压脉冲电源的输出电压为5kV，脉宽为2μs，脉冲频率为20kHz，氩气的流量为50L/min，从喷枪获得的等离子体射流直径为10cm，长为3-5cm。将等离子体射流喷射在手术刀上，手术刀表面的金黄色葡萄球菌密度为10³cfu/cm²，等离子体处理10s后，手术刀上细菌的灭菌率为100％。

实施例3：

高压脉冲电源的输出电压为10kV，脉宽为1μs，脉冲频率为10kHz，氩气的流量为20L/min，从喷枪获得的等离子体射流直径为5cm，长为3-5cm。利用等离子体射流处理猪皮表面的密度为10³cfu/cm²的金黄色葡萄球菌，等离子体处理10s后，猪皮表面的灭菌率达到100％。

实施例4：

高压脉冲电源的输出电压为5kV，脉宽为5μs，脉冲频率为15kHz，氦气的流量为20L/min，从喷枪获得的等离子体射流直径为5cm，长为3-5cm。利用等离子体射流处理猪耳朵上的流血伤口5s后，血液快速凝固。

实施例5：

高压脉冲电源的输出电压为8kV，脉宽为1μs，脉冲频率为30kHz，氩气的流量为20L/min，从喷枪获得的等离子体射流直径为5cm，长为3-5cm。利用等离子体射流处理体外的黑色素瘤细胞20s后，黑色素瘤细胞发生凋亡。

实施例6：

高压脉冲电源的输出电压为8kV，脉宽为1μs，脉冲频率为15kHz，氩气的流量为20L/min，从喷枪获得的等离子体射流直径为5cm，长为3-5cm。利用等离子体射流处理体外的皮肤成纤维细胞20s后，细胞发生快速分化。

上述的对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种医用低温等离子体大面积射流装置，其特征在于：包括高压脉冲电源和等离子体喷枪，所述的高压脉冲电源通过高压导线与等离子体喷枪连接，所述的等离子体喷枪通过气体软管外接气体储瓶；

所述的等离子体喷枪包括金属外壳、设于金属外壳内部的金属板、绝缘芯、泡沫金属以及多根高压电极；所述的多根高压电极以阵列排布且并接于金属板一侧，金属板的另一侧与高压导线的一端相连，高压导线的另一端与高压脉冲电源的输出端相连；

所述的高压电极贯穿绝缘芯且一端插入泡沫金属中，另一端与金属板相接；所述的绝缘芯与泡沫金属之间存有空腔；所述的气体软管一端与气体储瓶相连，另一端贯穿绝缘芯并导入所述的空腔内；

插入泡沫金属中的高压电极一端套有石英管，所述的石英管一端封闭，另一端开口且开口端位于绝缘芯中。

2.根据权利要求1所述的射流装置，其特征在于：所述高压脉冲电源的壳体表面设有电气参数模块和气体流量模块；所述的电气参数模块由一些关于电压、电流、频率、脉宽及功率的表计构成，所述的气体流量模块由一些关于气体流量及流速的表计构成。

3.根据权利要求2所述的射流装置，其特征在于：所述的等离子体喷枪通过气体软管经气体流量模块外接气体储瓶。

4.根据权利要求3所述的射流装置，其特征在于：所述高压脉冲电源与等离子体喷枪之间外露的高压导线和气体软管共同采用金属软管包裹。

5.根据权利要求4所述的射流装置，其特征在于：所述金属软管内部的高压导线带有绝缘层。

6.根据权利要求4所述的射流装置，其特征在于：所述等离子体喷枪的金属外壳、金属软管、泡沫金属以及高压脉冲电源的壳体均接地。

7.根据权利要求1所述的射流装置，其特征在于：所述等离子体喷枪的金属外壳上设有把手。