CN218870455U - 多功能等离子手术系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能等离子手术系统，属于医疗器具领域，交流市电接口与直流电源模块连接，等离子体电源模块和等离子射流电源模块并联连接到直流电源模块上并设置有选通开关，等离子体电源模块、等离子体输出接口和等离子体刀头依次连接，等离子射流电源模块、等离子射流输出接口和射流刀头依次连接；主控模块与液流控制模块、气流控制模块、等离子体电源模块和等离子射流电源模块连接。本实用新型集成了低温等离子体和冷等离子体两种能量系统，在一台设备上既实现了等离子刀切割消融肿瘤组织，又实现了等离子射流诱导残留肿瘤细胞和细菌的凋亡，使用方便，减少了医疗资源和患者经济负担。

Description

多功能等离子手术系统

技术领域

本实用新型涉及医疗器具领域，特别是指一种多功能等离子手术系统。

背景技术

等离子体是由离子、电子以及未电离的中性离子组成的，整体呈中性的物质状态。按照等离子体的温度不同，等离子体可分为高温等离子体和低温等离子体。

低温等离子体可以通过100KHZ的电流激发盐水中的Na⁺、Cl^-、H⁺、OH^-，从而形成等离子体，在较低温度下既能形成高效的组织切割、消融效果，又具有凝固止血效果，由于该等离子体具有“刀”一样的切割效果，临床上又将其称为“等离子体刀”。低温等离子体技术近年来在国内外广泛应用于耳鼻喉科、泌尿外科、脊柱外科、妇科以及肛肠科等疾病的治疗，并被证明有良好的效果，具有低温、安全、高效的特点。

冷等离子体射流是在是在大气压下，通过外加高压使工作气体电离产生的，通常由带电粒子、自由基团、电子、以及各种活性粒子等成分组成。冷等离子体在生物医学领域上的应用受到越来越多关注，诸多研究证实了其能有效地灭活各种细菌、真菌以及病毒等致病微生物，在牙科治疗、美容、止血消炎、伤口愈合、皮肤病治疗以及肿瘤治疗方面已经取得了非常好的研究成果。冷等离子体技术可以作为辅助手术，尤其针对肿瘤治疗。由于等离子体随气流射出，因此称其为“等离子射流”，接近室温，能有效抑制肿瘤细胞的增殖及迁移能力，并诱导其发生凋亡的同时不会损伤正常组织。

目前肿瘤治疗的主要方式为外科手术，尤其是在颅内肿瘤手术中，通过低温等离子体技术切割消融肿瘤组织在目前得到了越来越广泛的应用，为了保证神经、血管、脑干等正常组织与功能，低温等离子体切割消融手术中不可避免的存在肿瘤残留的情形，增加了肿瘤复发的风险；另外细菌可能于术中或术后侵入颅内，从而导致术后颅内感染。而冷等离子体射流能够诱导残留肿瘤细胞和细菌的凋亡的同时不会损伤正常组织，因此可以使用冷等离子体技术辅助低温等离子体切割消融手术。

低温等离子体技术的手术设备为等离子体刀头，冷等离子体射流技术的手术设备为射流刀头，但是，等离子体刀头和射流刀头使用的电源不同；并且，等离子体刀头使用时需要盐水，射流刀头使用时需要惰性气体流，导致等离子体刀头和射流刀头的配套设施也不同。因此，等离子体刀头和射流刀头只能在各自的等离子能量系统上使用，需要为一台手术配备两个不同的等离子能量系统，使用不方便。

实用新型内容

本实用新型提供一种多功能等离子手术系统，集成了低温等离子体和冷等离子体射流两种能量系统，能够在一台设备上使用低温等离子体刀头和射流刀头，既可以实现等离子刀切割消融肿瘤组织，又可以实现等离子射流诱导残留肿瘤细胞和细菌的凋亡，使用方便，减少了医疗资源的负担，减少了患者经济负担。

本实用新型提供技术方案如下：

一种多功能等离子手术系统，包括交流市电接口、直流电源模块、等离子体电源模块、等离子射流电源模块、等离子体输出接口、等离子射流输出接口、主控模块、液流控制模块、气流控制模块、等离子体刀头和射流刀头，其中：

所述交流市电接口与所述直流电源模块连接，所述等离子体电源模块和等离子射流电源模块并联连接到所述直流电源模块上，所述等离子体电源模块和等离子射流电源模块与所述直流电源模块之间设置有选通开关，所述等离子体输出接口和等离子射流输出接口分别连接在所述等离子体电源模块和等离子射流电源模块上，所述等离子体刀头和射流刀头分别与所述等离子体输出接口和等离子射流输出接口连接；

所述主控模块与所述液流控制模块、气流控制模块、等离子体电源模块和等离子射流电源模块连接。

进一步的，所述主控模块连接有等离子体控制板和等离子射流控制板，所述等离子体控制板和等离子射流控制板分别与所述等离子体电源模块和等离子射流电源模块连接。

进一步的，所述主控模块连接有控制开关和显示模块，所述控制开关为脚踏开关，所述脚踏开关包括两个脚踏按键；所述交流市电接口连接有辅助电路模块，所述辅助电路模块与所述主控模块连接。

进一步的，所述主控模块包括处理单元，所述处理单元连接有辅助电路模块接口、液流控制模块接口、气流控制模块接口、控制开关状态检测接口、等离子体刀头检测接口、显示模块接口、功能选择接口和档位信号接口；

所述辅助电路模块接口、液流控制模块接口、气流控制模块接口、控制开关状态检测接口和显示模块接口分别与所述辅助电路模块、液流控制模块、气流控制模块、控制开关和显示模块连接，所述等离子体刀头检测接口用于与等离子体刀头连接，所述功能选择接口和档位接口均与所述等离子体控制板和等离子射流控制板连接。

进一步的，所述选通开关为单刀双掷直流接触器，所述单刀双掷直流接触器设置在所述直流电源模块的输出端，所述单刀双掷直流接触器与所述主控模块连接。

进一步的，所述直流电源模块包括电源开关、第一滤波单元、全桥整流单元和第二滤波单元，所述第一滤波单元与所述交流市电接口连接，所述电源开关设置在所述第一滤波单元与所述交流市电接口之间，所述全桥整流单元与所述第一滤波单元的输出连接，所述第二滤波单元与所述全桥整流单元的输出连接。

进一步的，所述等离子射流电源模块包括半桥开关单元和第一变压单元，所述半桥开关单元与所述直流电源模块的输出连接，所述第一变压单元与所述半桥开关单元的输出连接，所述半桥开关单元连接有控制所述半桥开关单元的第一PWM控制器。

进一步的，所述等离子体电源模块包括第三滤波单元、全桥开关单元和第二变压单元，所述第三滤波单元与所述直流电源模块的输出连接，所述全桥开关单元与所述第三滤波单元的输出连接，所述第二变压单元与所述全桥开关单元的输出连接，所述全桥开关单元连接有控制所述全桥开关单元的第二PWM控制器。

进一步的，所述等离子体刀头包括等离子体手柄，所述等离子体手柄前端设置有刀杆组件，所述等离子体手柄上设置有电源线组件、进水管和吸水管，所述刀杆组件内设置有工作电极，所述电源线组件的一端与所述等离子体输出接口连接，另一端穿过所述等离子体手柄内部与所述刀杆组件内的工作电极连接，所述进水管和吸水管的一端与所述液流控制模块连接，另一端穿过所述等离子体手柄内部和所述刀杆组件内部并到达所述刀杆组件前端。

进一步的，所述射流刀头包括等离子射流手柄，所述等离子射流手柄前端设置有刀头组件，所述等离子射流手柄上设置有电源接线、进气管和负压吸气管，所述刀头组件内设置有高压电极和地电极，所述电源接线的一端与所述等离子射流输出接口连接，另一端穿过所述等离子射流手柄内部与所述高压电极和地电极连接，所述进气管的一端与所述气流控制模块连接，另一端穿过所述等离子射流手柄与所述刀头组件内的等离子体通道连接，所述负压吸气管的一端与所述气流控制模块连接，另一端穿过所述等离子射流手柄与所述刀头组件外壁上的吸引通道连接。

进一步的，所述刀头组件包括管状的绝缘外壁，所述绝缘外壁内设置有绝缘介质管，所述等离子体通道开设在所述绝缘介质管内并贯通所述绝缘介质管前后两端；

所述高压电极为针状高压电极，所述地电极为环形地电极，所述针状高压电极设置在所述绝缘介质管的等离子体通道内，所述环形地电极套在所述绝缘介质管的外壁上，所述环形地电极位于所述针状高压电极前方，所述针状高压电极前端与所述环形地电极后端间隔设定距离；

或者，所述高压电极为环形高压电极，所述地电极为环形地电极，所述环形高压电极和所述环形地电极套在所述绝缘介质管的外壁上，所述环形地电极位于所述环形高压电极前方，所述环形高压电极前端与所述环形地电极后端间隔设定距离。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的多功能等离子手术系统集成了低温等离子体和冷等离子体射流两种能量系统，能够在一台设备上使用低温等离子体刀头和射流刀头，既可以实现等离子刀切割消融肿瘤组织，又可以实现等离子射流诱导残留肿瘤细胞和细菌的凋亡，使用方便，减少了医疗资源的负担，减少了患者经济负担。

附图说明

图1为本实用新型的多功能等离子手术系统的示意图；

图2为直流电源模块、等离子体电源模块和等离子射流电源模块的连接示意图；

图3为主控模块的示意图；

图4为等离子体刀头的示意图；

图5为射流刀头一个示例的示意图；

图6为图5所示的射流刀头的内部结构示意图；

图7为射流刀头另一个示例的示意图；

图8为图7所示的射流刀头的内部结构示意图；

图9、10为不同条件的等离子射流处理对大鼠垂体瘤细胞活性的影响；

图11为等离子射流处理对大鼠垂体瘤细胞凋亡的影响；

图12为等离子射流处理对大鼠垂体瘤细胞周期的影响。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种多功能等离子手术系统，如图1-12所示，包括交流市电接口1、直流电源模块2、等离子体电源模块3、等离子射流电源模块4、等离子体输出接口5、等离子射流输出接口6、主控模块7、液流控制模块8、气流控制模块9、等离子体刀头10和射流刀头11，其中：

交流市电接口1与直流电源模块2连接，交流市电接口1接收单相220V交流市电，提供给直流电源模块2，直流电源模块2将220V交流市电转换为直流电后输出。

等离子体电源模块3和等离子射流电源模块4并联连接到直流电源模块2上，直流电源模块2为等离子体电源模块3和等离子射流电源模块4提供直流电。等离子体输出接口5和等离子射流输出接口6分别连接在等离子体电源模块3和等离子射流电源模块4上，等离子体刀头10和射流刀头11分别与等离子体输出接口5和等离子射流输出接口6连接。

等离子体电源模块3接收直流电源模块2提供的直流电，向等离子体输出接口5输出可供调节的100kHz的高频交流信号，供等离子体刀头10使用。等离子射流电源模块4接收直流电源模块2提供的直流电，向等离子射流输出接口6输出5KHz-30KHz的高频交流信号，供射流刀头11使用。

等离子体电源模块3和等离子射流电源模块4与直流电源模块2之间设置有选通开关39。选通开关用于在等离子体电源模块3和等离子射流电源模块4之间进行切换，选通开关是二选一模式，等离子体电源模块3和等离子射流电源模块4可以分别独立工作，但是不会同时工作。

主控模块7与液流控制模块8、气流控制模块9、等离子体电源模块3和等离子射流电源模块4直接或间接连接，通过主控模块7控制相应各个模块的工作。主控模块7工作后根据控制指令直接调节液流控制模块8、气流控制模块9，间接调节等离子体电源模块3和等离子射流电源模块4的工作状态，最终将能量输出给等离子体刀头10或射流刀头11。

等离子体电源模块3通过等离子体输出接口5与等离子体刀头10的电源线组件连接，为等离子体刀头10供电，液流控制模块8对提供给等离子体刀头10的生理盐水的通断和流量进行控制，实现等离子体刀头10的使用。

等离子射流电源模块4通过等离子射流输出接口6与射流刀头11的电源线连接，为射流刀头11供电，气流控制模块9对提供给射流刀头11的惰性气体的通断和流量进行控制，实现射流刀头11的使用。

气流控制模块9可以采用气体流量控制器，其调节流速范围为1-3slm，通过气动电磁阀控制，具有数显功能，流速通过旋钮调节。

本实用新型的多功能等离子手术系统集成了低温等离子体和冷等离子体射流两种能量系统，能够在一台设备上使用低温等离子体刀头10和射流刀头11，既可以实现等离子刀切割消融肿瘤组织，又可以实现等离子射流诱导残留肿瘤细胞和细菌的凋亡，使用方便，减少了医疗资源的负担，减少了患者经济负担。

目前虽然已经具有一些关于冷等离子体技术的理论研发，但是还没有关于冷等离子体在垂体瘤等颅底肿瘤中的应用报道，因为颅底解剖的特殊性，颅底肿瘤常穿行于颅底重要血管、神经间，侵袭、包绕颅底重要结构，肿瘤全切困难，残留肿瘤容易复发。本实用新型将冷等离子体应用在垂体瘤等颅底肿瘤中，在通过低温等离子体切除肿瘤之后，用冷等离子体技术处理可能残留于颅底重要血管、神经表面的肿瘤，诱导残留肿瘤细胞和细菌的凋亡的同时不会损伤正常组织，提高肿瘤切除效率的同时，有效减少肿瘤复发和术后感染。

作为本实用新型实施例的一种改进，主控模块7连接有等离子体控制板13和等离子射流控制板14，等离子体控制板13和等离子射流控制板14分别与等离子体电源模块3和等离子射流电源模块4连接。

主控模块7还可以连接有控制开关12和显示模块15。

控制开关12可以为脚踏开关，脚踏开关包括左、右两个脚踏按键。当等离子体电源模块3工作时，左脚踏按键和右脚踏按键分别对应消融切割功能和凝固止血功能的控制。当等离子体射流电源模块4工作时，左脚踏按键空白，右脚踏按键控制启动或者停止。

脚踏开关12提供开关量信号，给主控模块7进行采样，主控模块7采集到脚踏开关的状态信号后进行判断，根据软件设定的程序，对特定状态执行设定的动作。

等离子体电源模块3的消融切割档位调节设置为0-50档，凝固止血档位调节为0-50档。档位调节通过主控模块7实现，主控模块7分别提供50个档位的控制信号，该信号对应输出功率。

档位的设置可以通过显示模块15进行，显示模块15采用触摸屏的形式，显示界面可以作为输入调节界面。

主控模块7可以和显示模块15通讯，显示模块15上设定档位的大小决定了主控模块7控制信号的大小，控制信号的大小又影响PWM波的输出从而产生不同的电源输出。将控制信号提供给等离子体控制板13，等离子体控制板13产生PWM波控制等离子体电源模块3的输出。

控制信号为电压信号，一般为0-5V，该控制信号的改变可以使PWM波的占空比发生改变，从而改变等离子体电源模块3的输出。主控模块7接收档位信号给到主控模块7上的单片机，单片机根据内部烧写的程序给出0-5V不同的信号到产生电路，使之产生不同的控制信号。

等离子射流电源模块4的频率范围为5KHz-30KHz，优选为5KHz，正弦波输出，电压峰值为10kV。其功率调节档位为50档，主控模块7提供50档位的控制信号，该信号对应输出功率。等离子射流电源模块4的不同档位控制与等离子体电源模块3类似，不再赘述。

本实用新型的主控模块7及其附属的各个模块可以采用额外电源供电，也可以将交流市电接口1的交流市电通过辅助电路模块16对主控模块7供电。此时，交流市电接口1连接有辅助电路模块16，辅助电路模块16与主控模块7连接。

前述的直流电源模块2包括电源开关17、第一滤波单元18、全桥整流单元19和第二滤波单元20，第一滤波单元18与交流市电接口1连接，电源开关17设置在第一滤波单元18与交流市电接口1之间，全桥整流单元19与第一滤波单元18的输出连接，第二滤波单元20与全桥整流单元19的输出连接。第一滤波单元18可以是共模电感，第二滤波单元20可以是滤波电容。

直流电源模块2通过电源开关17控制通断，然后到第一滤波单元18，第一滤波单元18相当于EMI滤波器，增强电源的抗干扰能力，然后给到全桥整流单元19，最后通过第二滤波单元20整流后滤波使直流更加稳定。

前述的选通开关为单刀双掷直流接触器，单刀双掷直流接触器设置在直流电源模块2的输出端，单刀双掷直流接触器与主控模块7连接。直流电源模块2的输出切换问题，主要通过以下两种措施叠加实现：

1、主控模块7通过指令控制单刀双掷直流接触器的线圈来实现直流电源模块2的输出切换。

2、当切换到某一种电源输出后，比如切换到等离子体电源模块3，主控模块7给出启动指令，等离子体控制板13开始提供PWM波形，实现开始工作，反之，则等离子体控制板13停止输出PWM波，则工作停止。

只有当以上两点同时满足时，才会真正实现直流电源模块2的输出切换。

本实用新型的主控模块7包括处理单元21，处理单元21为由单片机和一些辅助电路组成的信号接收和处理系统，处理单元21连接有辅助电路模块接口22、液流控制模块接口23、气流控制模块接口24、控制开关状态检测接口25、等离子体刀头检测接口26、显示模块接口27、功能选择接口28、档位信号接口29、声音大小调节接口30和声音信号输出接口31。

辅助电路模块接口22、液流控制模块接口23、气流控制模块接口24控制开关状态检测接口25、和显示模块接口27分别与辅助电路模块16、液流控制模块8、气流控制模块9、控制开关12和显示模块15连接。控制开关状态检测接口25和控制开关信号接口26与控制开关12连接。等离子体刀头检测接口26用于与等离子体刀头10连接，检测等离子体刀头10的状态。

功能选择接口28和档位信号接口29均与等离子体控制板13和等离子射流控制板14连接，功能选择接口28用于选通等离子体控制板13或等离子射流控制板14，档位信号接口29用于向等离子体控制板13或等离子射流控制板14发送档位的控制信号。

声音大小调节接口30和声音信号输出接口31用于连接扬声器，输出声音提示。

主控模块7内置可升级的软件程序，通过修改显示模块15上的设置，可以实现对以上各个接口的功能的编程调整。

本实用新型的等离子射流电源模块5KHz-30KHz提供的高频交流信号，供射流刀头11工作。本实用新型不限制等离子射流电源模块4的具体形式，在其中一个示例中，等离子射流电源模块4包括半桥开关单元32和第一变压单元33，半桥开关单元32与直流电源模块2的输出连接(即与第二滤波单元20的输出连接)，第一变压单元33与半桥开关单元32的输出连接，半桥开关单元32连接有控制半桥开关单元32的第一PWM控制器34。

半桥开关单元32元接受前级直流电源模块2提供的直流供电，同时半桥开关单元32接受第一PWM控制器34的控制，按照特定的通断逻辑有序实现开关动作，输出高频交流信号。第一变压单元33主要包括高频变压器，高频变压器将调压后的高频信号通过等离子射流输出接口6供给射流刀头11。

第一PWM控制器34可以是位于等离子射流控制板14内，等离子射流控制板14的第一PWM控制器34受主控模块7控制。

本实用新型的等离子体电源模块3提供可供调节的100kHz信号，匹配不同等离子体刀头10工作。本实用新型不限制等离子体电源模块3的具体形式，在其中一个示例中，等离子体电源模块3包括第三滤波单元35、全桥开关单元36和第二变压单元37，第三滤波单元35与直流电源模块2的输出连接(即与第二滤波单元20的输出连接)，全桥开关单元36与第三滤波单元35的输出连接，第二变压单元37与全桥开关单元36的输出连接，全桥开关单元36连接有控制全桥开关单元36的第二PWM控制器38。

第三滤波单元35接受前级直流电源模块2提供的直流供电，并进行滤波、抗干扰等处理，后提供给全桥开关单元36，全桥开关单元36接受第二PWM控制器38的控制，按照特定的通断逻辑有序实现开关动作，输出高频交流信号提供给第二变压单元37，第二变压单元37将调压后的高频信号通过等离子体输出接口5供给等离子体刀头10。

第三滤波单元35可以是共模电感，第二变压单元37可以是高频变压器，第二PWM控制器38可以是位于等离子体控制板13内，等离子体控制板13的第二PWM控制器38受主控模块7控制。

本实用新型不限制等离子体刀头10的形式，在其中一个示例中，如图4所示，其包括等离子体手柄39，等离子体手柄39前端设置有刀杆组件40，等离子体手柄39上设置有电源线组件41、进水管42和吸水管43，刀杆组件40前端设置有工作电极44，电源线组件41的一端与等离子体输出接口5连接，另一端穿过等离子体手柄39内部和刀杆组件40内部与工作电极44连接，进水管42和吸水管43的一端与液流控制模块8连接，另一端穿过等离子体手柄39内部和刀杆组件40内部并到达刀杆组件40前端。

生理盐水通过等离子体刀头10的进水管42进入等离子体刀头10内部到达前端，液流控制模块8对生理盐水的通断和流量进行控制，等离子体输出接口5通过电源线组件41对工作电极44供电，通过工作电极44的电流激发生理盐水中的Na⁺、Cl^-、H⁺、OH^-，形成等离子体。吸水管43将手术切除的组织和液体一同吸走。

本实用新型不限制射流刀头11的形式，在其中一个示例中，如图5-8所示，其包括等离子射流手柄45，等离子射流手柄45前端设置有刀头组件46，等离子射流手柄45上设置有电源接线47、进气管48和负压吸气管49。刀头组件46内设置有高压电极50或50’和地电极51，电源接线47的一端与等离子射流输出接口6连接，另一端穿过等离子射流手柄45内部，电源接线47的两组导线分别与高压电极50或50’和地电极51连接，进气管48的一端与气流控制模块9连接，另一端穿过等离子射流手柄45与刀头组件46内的等离子体通道52连接，负压吸气管49的一端与气流控制模块9连接，另一端穿过等离子射流手柄45与刀头组件46外壁上的吸引通道53连接。

惰性气体通过射流刀头11的进气管48进入射流刀头11内部的等离子体通道52，气流控制模块9对惰性气体的通断和流量进行控制，等离子射流输出接口6通过电源接线47对高压电极50、50’供电，惰性气体在高压电极50、50’的高压下电离，产生冷等离子体，并随气流射出，形成等离子射流。通过吸引通道53和负压吸气管49排出手术过程中的废气。

本实用新型中，刀头组件46包括管状的绝缘外壁54，绝缘外壁54内设置有绝缘介质管55，绝缘介质管55的前端伸出绝缘外壁54前端设定距离。等离子体通道52开设在绝缘介质管55内并贯通绝缘介质管55前后两端。等离子射流手柄45内设置有手柄空腔61，刀头组件46的后端从等离子射流手柄45前端插在手柄空腔61前端内。吸引通道53设置在绝缘外壁54外侧，并且吸引通道53前端在绝缘介质管55前端的后方一定距离，吸引通道53前后贯通。电源接线47、进气管48和负压吸气管49设置在等离子射流手柄45后端，电源接线47的高压导线56和地导线57分别与针状高压电极50和环形地电极51连接。

本实用新型不限制高压电极50、50’的具体结构形式，在其中一个示例中，如图5、6所示，高压电极为环形高压电极50，地电极为环形地电极51，环形高压电极50和环形地电极51套在绝缘介质管55的外壁上，环形地电极51位于环形高压电极50前方，并且环形高压电极50前端与环形地电极51后端间隔设定距离，该距离可以为0.5-1.5cm，环形地电极51前端与绝缘介质管55前端距离为0.5-1.5cm。

与上述环形高压电极50与环形地电极51对应的，绝缘外壁54包括第一绝缘管58和第二绝缘管59，绝缘介质管55位于第一绝缘管58内部，绝缘介质管55的前端伸出第一绝缘管58前端设定距离，环形地电极51位于第一绝缘管58前方的绝缘介质管55上。

绝缘介质管55的前端外周以及环形地电极51的前端外周上设置有一周绝缘填充结构60，绝缘填充结构60使得刀头组件46的前端为锥形结构。第二绝缘管59包覆在第一绝缘管58和绝缘填充结构60的外侧，绝缘介质管55的前端伸出第二绝缘管59前端设定距离。

第一绝缘管58、第二绝缘管59和绝缘填充结构60用于固定绝缘介质管55及绝缘保护，绝缘外壁54、绝缘介质管55、第一绝缘管58和第二绝缘管59均为圆管状结构，绝缘填充结构60整体为圆锥形结构，并且在圆锥形结构内部开设有圆柱形空腔，通过圆柱形空腔套在绝缘介质管55前端的外周上。

优选的，第二绝缘管59为热缩管，第二绝缘管59热缩包覆在第一绝缘管58和绝缘填充结构60的外侧。设置第二绝缘管59时，将第二绝缘管59套在第一绝缘管58和绝缘填充结构60的外侧，然后对第二绝缘管59进行加热，由于热缩管的性质，第二绝缘管59产生不可逆的收缩，紧密将第一绝缘管58和绝缘填充结构60包覆，第二绝缘管59冷却后，不会可逆恢复，而是保持收缩状态。

电源接线47连接在等离子射流手柄45后端，电源接线47从等离子射流手柄45后端进入手柄空腔17内并向前穿到手柄空腔17前端，电源接线47的高压导线56穿在绝缘介质管55和第一绝缘管58之间的空间内并与环形高压电极50连接，电源接线47的地导线57穿过第一绝缘管58和第二绝缘管59之间的缝隙后与环形地电极51连接。

进气管48连接在等离子射流手柄45后端，进气管48从等离子射流手柄45后端进入手柄空腔61内并向前穿到手柄空腔61前端，进气管46前端通过进气通道62与绝缘介质管55的等离子体通道52后端连接。

负压吸气管49连接在等离子射流手柄45后端，负压吸气管49从等离子射流手柄45后端进入手柄空腔61内并向前穿到手柄空腔61前端，负压吸气管49前端与吸引通道53后端连接。

为固定绝缘介质管和密封，第一绝缘管58、第二绝缘管59和绝缘填充结构60与绝缘介质管55和进气通道62之间的空间内填充有密封胶63。

环形高压电极50和环形地电极51的材质为固体金属，包括但不限于铝、铜、不锈钢、钨及其合金等。绝缘介质管的材质为陶瓷或玻璃等。第一绝缘管和绝缘填充结构的材质为陶瓷，包括但不限于氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等。第二绝缘管的材质为热缩材料，包括但不限于聚偏氟乙烯、PET或PVC等。吸引通道和进气通道的材质为高分子材料，包括但不局限于PEEK、PI、PVC等。密封胶的材质为环氧树脂结构胶。

在其中另一个示例中，如图7、8所示，高压电极为针状高压电极50’，地电极为环形地电极51，针状高压电极50’设置在绝缘介质管55的等离子体通道52内，环形地电极51套在绝缘介质管55的外壁上，环形地电极51位于针状高压电极50’前方，针状高压电极50’前端与环形地电极51后端间隔设定距离，该距离可以为0.5-1.5cm，环形地电极前端与绝缘介质管前端距离为0.5-1.5cm。

与上述针状高压电极50’与环形地电极51对应的，绝缘外壁54包括第一绝缘管58’和第二绝缘管59’，绝缘介质管55位于第一绝缘管58’内部，绝缘介质管55的前端伸出第一绝缘管58’前端设定距离，环形地电极51位于第一绝缘管58’前方的绝缘介质管55上。第二绝缘管59’包覆在第一绝缘管58的外侧，绝缘介质管55的前端伸出第二绝缘管59’前端第一距离。

环形地电极51前方的绝缘介质管55与第二绝缘管59’之间设置有管状绝缘结构60’，管状绝缘结构60’的前端伸出第二绝缘管59’前端设定距离，并且管状绝缘结构60’的前端在绝缘介质管55前端的后方一定距离。

第一绝缘管58’、第二绝缘管59’和管状绝缘结构60’用于固定绝缘介质管55及绝缘保护，绝缘外壁54、绝缘介质管55、第一绝缘管58’、第二绝缘管59’和管状绝缘结构60’均为圆管状结构。

为固定绝缘介质管55和填充密封，绝缘介质管55与第一绝缘管58’之间通过第一密封胶密封粘接，绝缘介质管55与第二绝缘管59’之间通过第二密封胶密封填充。

电源接线47连接在等离子射流手柄45后端，电源接线47从等离子射流手柄45后端进入手柄空腔61内并向前穿到手柄空腔61前端，第一绝缘管58’后端设置有密封塞64，针状高压电极50’穿在密封塞64上固定，并且针状高压电极50’的前端和后端分别位于密封塞64的前后两侧，电源接线47的高压导线56通过接线端子65与针状高压电极50’后端连接。电源接线47的地导线57穿过第一绝缘管58’和第二绝缘管59’之间的缝隙后与环形地电极51连接。

进气管48连接在等离子射流手柄45后端，进气管48从等离子射流手柄45后端进入手柄空腔61内并向前穿到手柄空腔61前端，第一绝缘管58’内设置有气腔67，绝缘介质管55的等离子体通道52后端与气腔67连通，进气管48前端设置有进气插管66，进气插管66穿过密封塞64后与气腔67连通。

负压吸气管49连接在等离子射流手柄45后端，负压吸气管49从等离子射流手柄45后端进入手柄空腔61内并向前穿到手柄空腔61前端，等离子射流手柄45前端与吸引通道53后端连接。

针状高压电极6和环形地电极7的材质为固体金属，包括但不限于不锈钢、钨及其合金等。绝缘介质管的材质为陶瓷或玻璃等。第一绝缘管、第二绝缘管和管状绝缘结构的材质为陶瓷或塑料，包括但不限于氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、聚偏氟乙烯、PVC管、PET等。吸引通道和进气插管的材质为高分子材料，包括但不局限于PEEK、PI、PVC等。密封塞的材质为软质材料，包括但不限于医用硅胶、医用聚氨酯、医用橡胶等。接线端子的材质为固体金属，包括但不局限于铝、铜及其合金等。第一密封胶和第二密封胶的材质为环氧树脂结构胶。

下面以大鼠垂体瘤GH3细胞系的具体试验示例验证等离子射流(即射流刀头)对肿瘤细胞的抑制效果：

1、GH3细胞采用DMEM/F12K+10％FBS培养基进行培养，生长到对数期后分别按10000个/孔和250000个/孔的密度传代到6孔板及96孔板中。继续培养24小时后进行等离子体处理。

2、采用99.999％氦气作为工作气体，流速为1400sccm，分别进行5.6kV，5kHz和5.6kV，30kHz的正弦交流电压激励放电产生等离子射流，对GH3细胞进行处理，处理后更换培养基继续培养24小时。

3、采用CCK-8法进行细胞活性检测，结果如图9、10所示。图9中，高压电极电压Vpp＝5.6kV，频率f＝30kHz，氦气流量＝1400sccm，图10中，高压电极电压Vpp＝5.6kV，频率f＝5kHz，氦气流量＝1400sccm。由图9、10可知，等离子射流对大鼠垂体瘤GH3细胞系具有明显的抑制作用。其中，图9、10中，横坐标为冷等离子体处理时间(0s-160s)，纵坐标为各组GH3细胞相对无处理(0s)对照组的相对细胞活性，对应的值越高，表明细胞活性越好。结果显示，随着处理时间的增加，两个频率(30kHz和5kHz)放电产生的冷等离子体均可以有效的抑制GH3细胞活性，只需约10s的处理就能够基本全部杀死GH3细胞。考虑到5kHz放电产生的等离子体更加温和，优选5kHz作为主要的射流刀头治疗参数。

4、在正常活细胞中，磷脂酰丝氨酸(PS)只分布在细胞膜脂质双层的内侧，而在细胞发生凋亡时，细胞膜中的PS由脂膜内侧翻向外侧。磷脂结合蛋白V(Annexin V)是一种钙依赖性的磷脂结合蛋白，它与PS有很高的亲和力，故可通过细胞外侧暴露的磷脂酰丝氨酸与凋亡早期细胞的胞膜结合。

因此通过将Annexin V进行荧光素(如FITC、EGFP等)标记，以标记了的Annexin V作为荧光探针，检测外翻到细胞膜外测的PS，再利用荧光显微镜或流式细胞仪可检测细胞凋亡的发生，可作为检测细胞早期凋亡的指标之一。碘化丙啶(Propidium Iodide,PI)是一种核酸染料，它不能透过正常活细胞的细胞膜，但对坏死细胞和凋亡晚期的细胞，细胞膜遭到破坏而不再完整，PI能够透过细胞膜而使细胞核染红，根据细胞内荧光的不同可以将坏死、晚期凋亡的细胞与活细胞、早期凋亡的细胞区分开。因此将Annexin V与PI联合使用，就可以将处于不同凋亡时期的细胞区分开来。

本实用新型通过射流刀头对孔板中的GH3细胞处理后(处理条件为电压Vpp＝5.6kV，频率f＝5kHz，氦气流量＝1400sccm)，继续培养24小时，收集细胞，采用Annexin V-FITC/PI染色后，进行流式检测细胞凋亡率。结果如图11所示，左上象限为坏死细胞(Annexin V阴性/PI阳性)，右上象限是凋亡晚期细胞(Annexin V阳性/PI阳性)，左下象限显示活细胞(Annexin V阴性/PI阳性)，右下象限为早期凋亡细胞(Annexin V阳性/PI阴性)。由图11可知，等离子射流处理明显增加了GH3细胞凋亡，细胞凋亡率最高达到41％。

5、流式细胞术对细胞周期的分析是依据细胞内DNA的含量(横坐标)，统计DNA含量不同的细胞数(纵坐标)，并计算其在细胞总数中的比例。细胞在G1期时，DNA复制还没有开始，也是DNA含量最少的，即流式检测结果图的第一个峰；细胞进入S期后，细胞开始复制，到完成复制，是一个一倍DNA到二倍DNA的过程，在流式分析结果图中显示期跨度特别大(第二个不高但很宽的峰)；当细胞完成DNA复制后就进入了G2期，此时细胞内的DNA复制完成至分裂的一段时间，细胞内含二倍DNA，在流式结果图中的第二个峰；但是细胞处于M期时，此时细胞内也是二倍DNA，用DNA含量的方法是无法与G2期分开，所以在流式的结果图上，通常表示为G2/M期。

本实用新型通过射流刀头对孔板中的GH3细胞处理后(处理条件为电压Vpp＝5.6kV，频率f＝30kHz，氦气流量＝1400sccm)，继续培养24小时，收集细胞，采用细胞周期检测试剂盒对细胞进行染色，流式细胞仪检测细胞周期变化，结果如图12所示。由图12可知，等离子射流处理使GH3的G2期细胞比例明显增加，表明细胞发生G2/M期阻滞。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种多功能等离子手术系统，其特征在于，包括交流市电接口、直流电源模块、等离子体电源模块、等离子射流电源模块、等离子体输出接口、等离子射流输出接口、主控模块、液流控制模块、气流控制模块、等离子体刀头和射流刀头，其中：

所述交流市电接口与所述直流电源模块连接，所述等离子体电源模块和等离子射流电源模块并联连接到所述直流电源模块上，所述等离子体电源模块和等离子射流电源模块与所述直流电源模块之间设置有选通开关，所述等离子体输出接口和等离子射流输出接口分别连接在所述等离子体电源模块和等离子射流电源模块上，所述等离子体刀头和射流刀头分别与所述等离子体输出接口和等离子射流输出接口连接；

所述主控模块与所述液流控制模块、气流控制模块、等离子体电源模块和等离子射流电源模块连接。

2.根据权利要求1所述的多功能等离子手术系统，其特征在于，所述主控模块连接有等离子体控制板和等离子射流控制板，所述等离子体控制板和等离子射流控制板分别与所述等离子体电源模块和等离子射流电源模块连接。

3.根据权利要求2所述的多功能等离子手术系统，其特征在于，所述主控模块连接有控制开关和显示模块，所述控制开关为脚踏开关，所述脚踏开关包括两个脚踏按键；所述交流市电接口连接有辅助电路模块，所述辅助电路模块与所述主控模块连接。

4.根据权利要求2所述的多功能等离子手术系统，其特征在于，所述主控模块包括处理单元，所述处理单元连接有辅助电路模块接口、液流控制模块接口、气流控制模块接口、控制开关状态检测接口、等离子体刀头检测接口、显示模块接口、功能选择接口和档位信号接口；

所述辅助电路模块接口、液流控制模块接口、气流控制模块接口、控制开关状态检测接口和显示模块接口分别与所述辅助电路模块、液流控制模块、气流控制模块、控制开关和显示模块连接；所述等离子体刀头检测接口用于与等离子体刀头连接，所述功能选择接口和档位接口均与所述等离子体控制板和等离子射流控制板连接。

5.根据权利要求2所述的多功能等离子手术系统，其特征在于，所述选通开关为单刀双掷直流接触器，所述单刀双掷直流接触器设置在所述直流电源模块的输出端，所述单刀双掷直流接触器与所述主控模块连接。

6.根据权利要求2所述的多功能等离子手术系统，其特征在于，所述直流电源模块包括电源开关、第一滤波单元、全桥整流单元和第二滤波单元，所述第一滤波单元与所述交流市电接口连接，所述电源开关设置在所述第一滤波单元与所述交流市电接口之间，所述全桥整流单元与所述第一滤波单元的输出连接，所述第二滤波单元与所述全桥整流单元的输出连接。

7.根据权利要求6所述的多功能等离子手术系统，其特征在于，所述等离子射流电源模块包括半桥开关单元和第一变压单元，所述半桥开关单元与所述直流电源模块的输出连接，所述第一变压单元与所述半桥开关单元的输出连接，所述半桥开关单元连接有控制所述半桥开关单元的第一PWM控制器。

8.根据权利要求6所述的多功能等离子手术系统，其特征在于，所述等离子体电源模块包括第三滤波单元、全桥开关单元和第二变压单元，所述第三滤波单元与所述直流电源模块的输出连接，所述全桥开关单元与所述第三滤波单元的输出连接，所述第二变压单元与所述全桥开关单元的输出连接，所述全桥开关单元连接有控制所述全桥开关单元的第二PWM控制器。

9.根据权利要求1-8任一所述的多功能等离子手术系统，其特征在于，所述等离子体刀头包括等离子体手柄，所述等离子体手柄前端设置有刀杆组件，所述等离子体手柄上设置有电源线组件、进水管和吸水管，所述刀杆组件前端设置有工作电极，所述电源线组件的一端与所述等离子体输出接口连接，另一端穿过所述等离子体手柄内部和所述刀杆组件内部与所述工作电极连接，所述进水管和吸水管的一端与所述液流控制模块连接，另一端穿过所述等离子体手柄内部和所述刀杆组件内部并到达所述刀杆组件前端。

10.根据权利要求1-8任一所述的多功能等离子手术系统，其特征在于，所述射流刀头包括等离子射流手柄，所述等离子射流手柄前端设置有刀头组件，所述等离子射流手柄上设置有电源接线、进气管和负压吸气管，所述刀头组件内设置有高压电极和地电极，所述电源接线的一端与所述等离子射流输出接口连接，另一端穿过所述等离子射流手柄内部与所述高压电极和地电极连接，所述进气管的一端与所述气流控制模块连接，另一端穿过所述等离子射流手柄与所述刀头组件内的等离子体通道连接，所述负压吸气管的一端与所述气流控制模块连接，另一端穿过所述等离子射流手柄与所述刀头组件外壁上的吸引通道连接。

11.根据权利要求10所述的多功能等离子手术系统，其特征在于，所述刀头组件包括管状的绝缘外壁，所述绝缘外壁内设置有绝缘介质管，所述等离子体通道开设在所述绝缘介质管内并贯通所述绝缘介质管前后两端；

所述高压电极为针状高压电极，所述地电极为环形地电极，所述针状高压电极设置在所述绝缘介质管的等离子体通道内，所述环形地电极套在所述绝缘介质管的外壁上，所述环形地电极位于所述针状高压电极前方，所述针状高压电极前端与所述环形地电极后端间隔设定距离；

或者，所述高压电极为环形高压电极，所述地电极为环形地电极，所述环形高压电极和所述环形地电极套在所述绝缘介质管的外壁上，所述环形地电极位于所述环形高压电极前方，所述环形高压电极前端与所述环形地电极后端间隔设定距离。

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