CN220626801U - 接触镜护理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种接触镜护理装置，其特征在于，包括：供气单元与等离子产生单元，所述供气单元用于向所述等离子产生单元提供工作气体，包括储气机构、开关阀；所述等离子产生单元用于产生等离子体，包括电源、控制机构、射频逆变驱动器、射频脉冲变压器、放电器，所述射频逆变驱动器能够产生包含高频基波信号和低频脉冲信号的双频脉冲包络驱动信号。由于产生双频脉冲包络驱动信号，因此，由高频基波信号驱动放电，由低频脉冲信号抑制连续波单次点火失败缺陷。

Description

接触镜护理装置

技术领域

本实用新型涉及一种接触镜护理装置。

背景技术

接触镜用于矫正人眼的近视等，其包括(普通)隐形眼镜和角膜塑形镜等。角膜塑形镜是一种能够控制和减缓近视度数的加深又能够矫正近视的硬性、高透氧性隐形眼镜。镜片的湿润度越好，配戴的舒适感越高。研究界通用的表示湿润度的参数是接触角，接触角较小表示良好的润湿性，同时表明污染脂质的低粘附力。将水滴滴到镜片表面，如果镜片很湿润，水滴会塌在镜面上，反之，水滴会立在镜面上，所以，接触角越小，镜片湿润度越高。由于不用配戴框架眼镜，且只需在夜晚佩戴而不影响白天正常活动等优点，被越来越多的用户所选择。但其价格昂贵且脆弱，对卫生条件要求高，在配戴时，泪液中的蛋白质和脂质会粘在镜片上，所以需要定期给镜片消毒杀菌。

目前市场上，角膜塑形镜的护理设备数量以及种类都很少，传统的护理方式是手洗，但是这种护理方式流程繁琐，还存在会磨损镜片，护理不干净的风险；现有的护理设备主要以自动护理为主，但现有的护理仪器对于有蛋白沉淀的镜片，不仅护理力度小，还需要进行多次护理。例如：公开号为CN 209343070U的中国专利公开了一种角膜塑形镜护理装置，该装置采用脉冲变频冲洗计数，选用不同的有效频段清洁污垢，避开有害共振频率，深入到镜片凹面和弯弧护理，有效延长镜片使用寿命，但该装置需要先用清水护理，再用药液浸泡，再次用水冲洗，最后烘干，整个过程不仅反复麻烦，还存在镜片上的泪蛋白去除不彻底等问题，且积药液盒也需要定期进行护理。

再如：公开号为CN114089548A的中国专利申请公开一种角膜塑形镜护理装置，该装置是利用电机转动带动护理液与镜片充分接触，达到护理的目的，但此方法虽可行，但清洁力度小，清洁时间长，实用性不高。

也就是说，现有的这些护理装置在护理效果上还存在改进的空间。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够提高护理效果的接触镜护理装置。

为达到上述目的，本实用新型提供一种接触镜护理装置，其包括：供气单元与等离子产生单元，所述供气单元用于向所述等离子产生单元提供工作气体，包括储气机构、开关阀；所述等离子产生单元用于产生等离子体，包括电源、控制机构、射频逆变驱动器、射频脉冲变压器、放电器，所述射频逆变驱动器能够产生包含高频基波信号和低频脉冲信号的双频脉冲包络驱动信号。

如此，本实用新型提供了一种能够用等离子体对接触镜片进行护理的接触镜护理装置，与现有技术中水洗等方式相比，可提高护理效果和护理效率。

另外，由于产生双频脉冲包络驱动信号，因此，由高频基波信号驱动放电，由低频脉冲信号抑制连续波单次点火失败缺陷。

作为一个可能的实现方式，还包括运动单元，所述运动单元包括电机控制器、电机、移动机构与工位台，所述工位台用于配置接触镜片，所述电机能够驱动移动机构产生动作而使所述工位台与所述放电器相对移动，所述电机控制器用于控制所述电机。

采用如上结构，可以由运动单元使工位台上的接触镜位于合适的位置，以进行良好的等离子护理。

这里，双频脉冲包络驱动信号的脉冲宽度和脉冲频率可以均可调制，以便于操作者设定以产生良好的放电以及等离子体。

作为一个可能的实现方式，还包括温度检测机构，用于检测所述脉冲功率放大器的功率，该功率用于计算出所述等离子产生单元所产生的等离子体的温度。

采用如上结构，根据脉冲功率放大器的功率来计算等离子体的温度，从而能够精确地获得等离子体的温度，解决了现有技术中等离子体温度难以精确检测的技术问题。

作为一个可能的实现方式，所述温度检测机构设置于所述脉冲功率放大器内。

采用如上结构，温度检测机构内置于脉冲功率放大器内，即温度检测机构集成在脉冲功率放大器中，因此能够便于检测、精确检测。

作为一个可能的实现方式，还包括显示屏，在所述显示屏上显示所述等离子体的温度。

采用如上结构，可以使操作者实时获知等离子体的温度，例如可以提前应对温度异常问题。

作为一个可能的实现方式，还包括检测所述等离子体的温度的温度检测机构，当检测到所述等离子体的温度低于第一温度阈值时，所述控制机构使所述电机停止动作。

当检测到的温度过低时，放电器不工作，因而，当检测到等离子体的温度低于第一温度阈值时，使电机停止动作，能够防止电机空转、做无用功。这里的温度检测机构可以是通过脉冲功率放大器的功率来获得等离子体的温度的温度检测机构。

作为一个可能的实现方式，还包括检测所述等离子体的温度的温度检测机构，当检测到所述等离子体的温度高于第二温度阈值时，所述控制机构使所述放电器停止放电。

当等离子体的温度过高时，容易使接触镜片产生变形等，因而，当检测到等离子体的温度高于第二温度阈值时，使放电器停止放电，能够避免接触镜片产生高温变形、烧伤受损。

作为一个可能的实现方式，所述供气单元还包括流量测量机构，所述流量测量机构用于检测提供给所述等离子产生单元的工作气体的流量，

当检测到所述工作气体的流量低于第一流量阈值或高于第二流量阈值时，所述控制机构使所述放电器停止放电。

当工作气体的流量过低时，容易因温度过高而烧伤接触镜片，因此，采用如上结构，当检测到工作气体的流量低于第一流量阈值时，所述控制机构使放电器停止放电，能够避免接触镜片被烧伤。

另外，当工作气体流量过高时，容易因气流较强而吹起接触镜片，因此，采用如果结构，当检测到所述工作气体的流量高于第二流量阈值时，所述控制机构使所述放电器停止放电，能够避免接触镜片被吹动而偏离最佳的护理位置导致降低护理效果。

作为一个可能的实现方式，所述工位台具有多个工位。当所述工位台上配置有多个接触镜片时，所述控制机构使所述工位台与所述放电器相对移动，而对所述多个接触镜片逐一执行等离子护理。所述移动机构能够使所述工位台在水平方向上进行二维移动。

采用如上结构，由于工位台具有多个工位，因而可以在工位台上一次放置多个接触镜片，从而能够提高护理效率。使接触镜片在水平两个方向上移动，从而能够容易地使其位于适于护理的位置。由于控制机构使所述工位台与所述放电器相对移动，而对所述多个接触镜片逐一执行等离子护理，因此可以实现操作者一次放置而护理多个接触镜片，提高了护理效率。

作为一个可能的实现方式，所述控制机构使所述多个接触镜片被逐一护理第一时间，之后再逐一护理第二时间，所述第二时间小于所述第一时间。

采用如上结构，在执行完基本的护理(第一时间的护理)后，在迅速地“复扫”(二次护理)一次，能够提高护理效果。

作为一个可能的实现方式，还包括箱体，所述放电器配置在所述箱体内，所述运动单元能够使所述工位台在所述箱体的内部和外部之间移动。

采用如上结构，可以使工位台自动移动到箱体之外，从而便于操作者取放接触镜片。

作为一个可能的实现方式，还包括供操作者操作的操作机构，所述操作机构是触控屏。

采用如上结构，能够使操作者通过操作者进行自由设定。

作为一个可能的实现方式，为双频脉冲低温等离子体射流接触镜护理装置。

采用本实用新型的上述各种结构，能够对角膜塑形镜进行效果良好的护理(清洁)。

另外，双频脉冲低温等离子体射流角膜塑形镜护理装置，能够实现通过低温等离子体射流对镜片表面进行杀菌消毒，处理后的水接触角明显减小，同时达到低温等离子体灭菌的目的，有效减少了镜片护理的时间，提高了护理效率。

作为一个可能的实现方式，所述工作气体是氩气。

另外，工作气体可以为单质气体或其混合物，也可以为空气、气态化合物或气态有机物。

作为一个可能的实现方式，所述放电器包括等离子体射流阵列，所述等离子体射流阵列包括多个阵列排布的等离子体射流源。

附图说明

下面参照附图来进一步说明本申请的各个技术特征和它们之间的关系。附图为示例性的，一些技术特征并不以实际比例示出，并且一些附图中可能省略了本申请所属技术领域中惯用的且对于理解和实现本申请并非必不可少的技术特征，或是额外示出了对于理解和实现本申请并非必不可少的技术特征，也就是说，附图所示的各个技术特征的组合并不用于限制本申请。另外，在本申请全文中，相同的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下：

图1是本实用新型具体实施方式涉及的接触镜护理装置结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式涉及的接触镜护理装置的原理图；

图3(a)-图3(d)为本实用新型具体实施方式的等离子体射流产生装置的低温等离子体射流阵列示意图，其中图3(a)、图3(b)为不同表示方式的立体图，图3(c)为俯视图，图3(d)为单个等离子体射流源的示意图；

图4(a)-图4(f)为本实用新型具体实施方式的等离子体射流产生装置的腔体的结构示意图，其中图4(a)为立体图，图4(b)为俯视图，图4(c)为沿(b)中A-A线的剖视图，图4(d)为仰视图，图4(e)为图4(b)中的局部放大图，图4(f)在图4(c)的基础上用箭头线表示工作气体的流动路径，用虚线示意性地示出了等离子体射流阵列100；

图5为本实用新型具体实施方式的等离子体射流产生装置的前壳的示意图，其中，(a)为立体图，(b)为后视图，(c)为俯视图；

图6为本实用新型具体实施方式的等离子体射流产生装置的后壳的立体示意图；

图7为本实用新型具体实施方式的等离子体射流产生装置的固定件的立体示意图；

图8是上述前壳和后壳组装在一起的立体图；

图9中的(a)、(b)、(c)、(d)基于图4(d)示出了几个其他实施方式。

图10为利用本实用新型具体实施方式的装置对角膜塑形镜的处理前后对比照片图，其中(a)为处理前，(b)为处理后。

附图标记说明：

其中，1为操作机构，2为放电器，3为流量测量机构，4为工位台，5为移动机构，6为控制机构，7为电机控制器，8为电源，9为开关阀，10为流量调节阀，11为射频逆变驱动器，12为脉冲功率放大器，13为射频脉冲变压器，14为储气机构，15为减压阀，16为箱体，17为风扇，18为电机，21为供气单元，22为等离子产生单元，23为运动单元；100等离子体射流阵列，101-106为双DBD电极结构的等离子体射流源；107为单DBD电极结构的等离子体射流源；107-1为针电极；107-2为插管；107-3为通管；200为腔体：201为插管孔；202为上进气孔；203为进气孔；204为通管孔；205为螺纹孔；3为前壳：301为通管孔；302为排线孔；303为进气孔；304为螺纹孔；305为螺纹孔；306为螺纹孔；400为后壳：401为高压接线孔；402为接地线孔；403为螺纹孔；404为螺纹孔；405为螺纹孔；5为固定件：501为螺纹孔；502为螺纹孔。

具体实施方式

下面，参照附图对本实用新型的具体实施方式进行详细的说明。

本实用新型具体实施方式提供一种接触镜护理装置，如图1、图2所示的接触镜护理装置1000是双频脉冲低温等离子体射流接触镜护理装置，另外，在本实施方式中，以用于对角膜塑形镜进行等离子护理为例进行说明。如图1、图2所示，接触镜护理装置1000包括供气单元21、等离子产生单元22和运动单元23(图2)，其中，供气单元21用于向等离子产生单元22提供工作气体；等离子产生单元22用于产生等离子体，以能够由该等离子体对接触镜片进行护理；运动单元23用于使接触镜片产生位移以移动到护理工位而被进行等离子护理。

在本实施方式中，供气单元21包括储气机构14、减压阀15、开关阀9、流量调节阀10、流量测量机构3；等离子产生单元22包括电源8、控制机构6、射频逆变驱动器11、射频脉冲变压器13、放电器2(等离子体射流产生装置)、操作机构1；运动单元23包括电机控制器7、电机18、移动机构5、工位台4。

供气单元中各个机构使用气体管路连接；储气机构14用于以一定压力储存工作气体，减压阀15设置在储气机构14上，用于将储气机构14中的工作气体减压放出；开关阀9一端与减压阀15连接，另一端连接流量调节阀10，流量测量机构3输入端连流量调节阀10，输出端连接放电器2。在供气时，工作气体从储气机构14中经减压阀15释放出，然后经开关阀9、流量调节阀10、流量测量机构3而被提供给等离子产生单元22的放电器2。

另外，接触镜护理装置1000还包括箱体16，箱体16呈长方体状，供气单元21、等离子产生单元22和运动单元23所具有的这些机构(除储气机构外)基本都设置在箱体16上，从而组装为一体。

另外，参照图1，在箱体16的后表面上设有风扇17，风扇17有上下两个，一个可以用于向箱体16内吹气，另一个可以用于向箱体16外排气，从而，能够通过空气流通的方式对箱体16内进行冷却，使箱体16内的各机构能够工作良好，另一方面，还能够排出箱体16内产生的臭氧。另外，由于风扇17设置在箱体16的后表面上，因此可以避免排出的臭氧使操作者感到不适。

下面对供气单元21、等离子产生单元22和运动单元23的结构进行更加详细的说明。

<供气单元>

在本实施方式中，工作气体例如是氩气，此时，储气机构14例如是氩气瓶，氩气瓶中的氩气例如可以为99.999％高纯气体，减压阀15可以采用氩气专用气阀。

开关阀9可采用电磁阀，方便长时间待机，节约气体。另外，例如在等离子体温度异常时，控制机构6可关闭开关阀9，即可同步停止放电。

流量调节阀10用于根据控制机构6的指令调节工作气体的流量。

流量测量机构3可采用质量流量计，可用24V直流电源供电，用于检测工作气体的流量。流量测量机构3与控制机构6电连接，当流量测量机构3检测到的气体流量过低或过高时，控制机构6使放电停止。

<等离子体产生单元>

等离子产生单元各机构之间电连接，其中，射频逆变驱动器11输入端连接脉冲功率放大器12，输出端接控制机构6；射频脉冲变压器13输入端接脉冲功率放大器12，输出端接放电器2。

射频逆变驱动器11、脉冲功率放大器12均与控制机构6电连接。

电源8可采用24V直流电源。控制机构6可采用PLC程序控制器。

射频逆变驱动器11放置于屏蔽金属壳内，内部含有24V转15VDC模块，具有STM32单片机，由STM32单片机产生脉冲宽度和脉冲频率均可以调制的双频脉冲包络驱动信号，单片机与控制机构6之间可通过串口线连接，输出端口双线与脉冲功率放大器12连接。

脉冲功率放大器12放置于屏蔽金属壳体内，24V直流电源供电；采用悬浮栅极逆变直驱技术，产生24V双频脉冲包络；信号输入端口与射频逆变驱动器连接；功率输出端口驱动射频脉冲放大器。

另外，脉冲功率放大器12内置有温度检测机构12a，用于分析放电器2用于产生等离子体射流所消耗的功率。预先根据功率值标定等离子体射流的温度，从而能够根据功率(电流或电压)得到等离子温度，由此，本实施方式能够解决等离子体温度难以精确检测的技术问题。在控制机构6的控制下，该温度可显示在操作机构1的显示屏上。另外，根据功率来得到等离子体温度的功能可以设置在脉冲功率放大器12侧，也可以设置在控制机构6侧。

射频脉冲变压器13由脉冲功率放大器12驱动，可采用非晶纳米磁芯，变比为200倍的匝数比制作，产生射频脉冲高压(例如8000V左右)驱动放电器2，使放电器2在工作气体环境下放电产生等离子体。射频脉冲变压器13内部虚浮接地端子，地线高压电容，高压绝缘套管，均已集成完毕，无需重新配置。

<运动单元>

运动单元23的操作机构1、电机控制器7均与控制机构6电连接。移动机构5由电机18带动；电机控制器7与电机18电连接，该电机控制器7可集成在电机18上。工位台4安装在移动机构5上，被移动机构5驱动而产生移动。

在对接触镜片进行等离子护理时，控制机构6向电机控制器7发出指令，电机控制器7使电机18进行驱动，而使移动机构5动作，进而使工位台4进行移动，将其上需要进行等离子护理的接触镜片移动到护理位置(本实施方式中具体为放电器2的正下方)，使这些接触镜片依次被放电器2产生的等离子射流轰击，而进行等离子护理，以去除镜片表面污染物和氧化层等，实现镜片表面活化。

在本实施方式中，工位台4上具有多个用于放置接触镜片的工位，如此工位台4可同时放置多个接触镜片。作为一个具体例子，工位台4具有8个工位，8个工位按照“2行、每行4个”这样的方式排布，因此，工位台4最多可同时放置8个接触镜片。

在本实施方式中，在执行等离子护理时，移动机构5使工位台4移动，将其上放置的多个接触镜片按照一定的时间间隔依次移动到护理位置而被执行等离子护理。

在本实施方式中，电机18包括电机18A和电机18B，二者分别用于使移动机构5产生前后移动动作和左右移动动作(即水平面内的二维移动)，相应的电机控制器7包括电机控制器7A和电机控制器7B，分别控制电机18A和电机18B。在不进行区分时，统称为电机18、电机控制器7。

另外，如图1、图2所示，操作机构1置于箱体16的前表面上，与控制机构6电连接，操作者在操作机构1上可以设置多个微波脉冲放电参数，如驱动信号的频率和脉宽时间、脉冲占空比、护理时间等。在本实施方式中，操作机构1为触控屏。

<动作>

在本实施方式中，接触镜护理装置1000开启时，首先打开总开关(未图示)，经过一定的启动时间后，操作者可点击操作机构1上的“弹出”键，在控制机构6的控制下，工位台4缓慢移出箱体外，操作者将要处理的镜片依次放入工位台4中的多个工位中，之后，在操作机构1上选择要处理的工位，并例如进行如下参数设置：脉冲开关频率初设4kHz(稳定不变)，脉冲占空比初设50％(可调)，微波驱动脉冲频率初设42kHz(可调)，微波脉宽时间初设8kns(可调)。

设置完毕后，操作者点击操作机构1上的“开始”键，电机7带动移动机构5将要处理的接触镜片缓慢移动至放电器2下方，接触镜片距放电器25mm，放电开始；每个镜片的护理时间可以设定为20s，经过20s后，电机7使工位台4移动，切换下一个接触镜片进行护理。当工位台4上的全部接触镜片都完成一次20s的护理(称为首次护理)后，电机7使工位台4移动，使每个镜片再执行一次护理(称为二次护理)，此护理的时间可以设定为1秒。如此，所以每个镜片总的护理时间为21秒。

接触镜片距放电器2的距离可以根据情况自由设定，例如在15mm-30mm的范围内设定，或者在25±2mm的范围内设定。另外，各接触镜片的首次护理时间和二次护理时间可以自由设定，例如可以在10秒以上30秒以下的范围内设定首次护理时间，二次护理时间可以设定为1-2秒。另外，当工位台4上仅有一个接触镜片时，可以省略二次护理。

另外，当流量测量机构3检测到气体流量低于例如1L/min(第一流量阈值)或者高于例如1.8L/min(第二流量阈值)时，使放电停止，同时操作机构1的显示屏上会进行提示，例如显示红色字体“气体流量过低/高，等离子体已自动关闭！请增大/减小气瓶阀和流量阀开度”，操作者点击触控屏上的“复位”按钮，控制机构6控制电机使工位台4回到处理开始前的初始位置，然后操作者可调节气体流量，等流量正常且放电恢复后，可重新处理接触镜片”。

当气体流量过低(例如低于1L/min)时，容易因温度过高而烧伤接触镜片，当气体流量过高(例如高于1.8L/mi)n时，容易因气流较强而吹起接触镜片使其从工位台4上偏离期望位置甚至掉落。因此，在本实施方式中，当检测到气体流量低于1L/min(第一流量阈值)或者高于1.8L/min(第二流量阈值)时，使放电停止，停止产生等离子体，从而能够进行安全可靠的等离子护理。这里的流量阈值是技术人员根据放电器2等的参数来设定的。

温度检测机构受控制机构6控制，预先根据功率值标定等离子体射流的温度，从而能够根据功率值得到等离子体的温度。当检测到温度在10-30度之内正常工作，低于10度(第一温度阈值)表示放电器2未放电，不执行处理，使电机7等不动作，防止空转；大于30度(第二温度阈值)时，使放电停止，防止接触镜片高温变形。

镜片护理结束后，放电同时停止，取出镜片，点击“复位”，工位台4回到初始位置，关闭电源8的开关，整个护理过程结束。

采用本实施方式的接触镜护理装置1000，可较为彻底地去除接触镜片上的泪蛋白。射频逆变驱动器11(STM32单片机)产生低频脉冲为4kHz和高频脉冲为40-50MHz(或者30-50MHz，可调制)双频脉冲包络驱动信号，经过脉冲功率放大器12逆变直驱，产生24V双频脉冲包络信号，作用到射频脉冲变压器13，产生射频脉冲高压，然后驱动放电器2产生大量均匀的等离子体作用于物体表面，达到去除蛋白、杀菌消毒的目的。

这里，高频是40-50MHz的高频基波信号，它是产生放电的驱动高压射频波，具体频率值取决于具体的放电器结构，可以结合放电器调试决定这个频率值；高频信号的脉宽，可以调节放电等离子体的强度(形状、密度和温度)；低频脉冲频率固定在规定值(例如4kHz)，目的在于点火时，每秒例如4000次打火，避免连续波单次点火失败缺陷；低频脉冲的占空比，是根据检测等离子体温度过高时候，采用脉冲放电，降低等离子体射流温度到合适的工作温度的。

另外，采用本实施方式的接触镜护理装置1000，可使镜片的水接触角变小，增大镜片的湿润性。射频脉冲高压驱动放电器2产生均匀等离子体，同时带电粒子被偏置电压进行加速对镜片表面轰击，可以有效去除镜片表面污染物和氧化层，实现镜片表面活化；经过等离子处理过的镜片表面水滴会塌在镜面上，表示镜片表面的水接触角较小，有良好的润湿性，同时表明污染脂质的低粘附力，可以提升配戴的安全度和舒适度。

在上面的描述中，运动单元使工位台4移动而依次对各接触镜片进行护理，然而，也可以使放电器2产生移动来依次对各接触镜片进行护理，也就是说只要工位台4与放电器2产生相对移动即可实现依次对各接触镜片进行护理。

<等离子体射流产生装置的实施方式>

本实用新型具体实施方式中还提供一种等离子体射流产生装置，其结构可以结合在上面实施方式中的放电器中。

下面对该离子体射流产生装置进行说明。

近年来，低温等离子体技术在包括材料表面改性在内的众多领域得到广泛应用。相比于其他材料表面改性技术，低温等离子体技术具有操作简单、处理速度快、改性效果好、环境污染小、能耗低等优点，在材料表面改性方面有巨大的应用前景和实用价值。国内外研究表明，介质阻挡放电等离子体中富含高能活性成分，这些高能活性成分与材料表面相互作用，能够发生一系列物理化学反应，使材料的化学成分和物理形态发生改变，如改善材料的亲水性、粘接性、生物相容性和电性能等性能。

现有的等离子体材料表面改性装置，大多采用介质阻挡放电(DBD)的形式产生等离子体，当施加电压足够高时，两电极间便会形成细丝状放电通道，产生低温等离子体。该低温等离子体温度较低，在材料表面改性时不会损伤材料表面，且等离子体处理仅作用在材料表面最外面的几层分子，不会影响材料的本体性能。比如公开号为CN101925246A的中国专利公开了一种人体可直接触摸的低温等离子体的产生方法，应用一种低温等离子体产生装置产生人体可直接触摸的低温等离子体。但是单根等离子体射流的处理面积通常只有几个平方毫米，过小的处理范围严重限制了等离子体射流在表面处理的应用。基于此，为了扩大等离子体尺度，可以考虑设计在一维和二维尺度上扩展的等离子体射流阵列。比如利用微秒脉冲激励等离子体喷枪阵列装置产生等离子体羽阵列；利用交流电源激励等离子体喷枪装置产生等离子体羽阵列。但是在应用时还会存在一定的缺陷和不足，例如射流气体温度较高、射流长度短、放电分布具有随机性与分散性，不能保证材料处理效果的均匀一致性、放电回火稳定性差。此外，装置处理范围有限及处理均匀性有限，无法保证对材料进行连续、大面积处理。

针对装置所存在的上述技术问题，本实用新型具体实施方式提出了一种等离子体射流产生装置，以解决诸如材料表面改性领域处理面积小效率低下、功能单一、应用范围受限、处理效果不佳等问题。

参照图3(a)-图8，本实施方式提供一种等离子体射流产生装置2A，其为DBD(Dielectric Barrier Discharge，介质阻挡放电)结构低温等离子体射流产生装置，包括等离子体射流阵列100、腔体200、前壳300、后壳400和固定件500。其中，前壳300和后壳400组装在一起构成一个完整的壳体(图8)，固定件500用于将前壳300和后壳400固定在对象结构(例如上述实施方式中的箱体)上，腔体200安装在前壳300和后壳400内，等离子体射流阵列100安装在腔体200内。

等离子体射流阵列100包括多个阵列排布的DBD结构的等离子体射流源，多个等离子体射流源包括单DBD电极结构的等离子体射流源107和双DBD电极结构的等离子体射流源101-106。

其中单独的单DBD电极结构的等离子体射流源107由插管107-2、通管107-3、针电极107-1构成，通管107-3具有中空的内腔且两端开放，中空且两端开放的插管107-2插入到两端开放的通管107-3中，且二者间(即插管的外壁和通管的内壁间)具有间隙，以供工作气体流动，插管107-2中的针电极与电源相连，工作气体从通管107-3的上端口输入。插管107-2可以是毛细管，直径较小，从而能够有利于针电极107-1的配置以及工作气体动作。

与单DBD电极结构的等离子体射流源107相比，双DBD电极结构的等离子体射流源101-106的结构中，插管的一端(插有电极的一端)开放另一端封闭。其他结构皆相同。

等离子体射流阵列100中多个等离子体射流源的针电极相连接后与高压电源(高压射频电源)相连，同时工作气体与通管相连，当通入工作气体，逐渐加大电压，插管尖端开始点燃，产生电晕，随着电压的增加，等离子体开始沿着通管向下扩展，直至喷出通管107-3的下端口，形成均匀的等离子体。另外，在本实施方式中，等离子体射流阵列100的横截面大小与单个接触镜片的大小大致相当，为了保证等离子体射流阵列100在对镜片进行护理时能完全覆盖单个接触镜片，等离子体射流阵列100的横截面大小优选大于单个接触镜片的大小。

由于采用一个单DBD电极结构的等离子体射流源107外围绕多个双DBD电极结构的等离子体射流源106的结构，因此可以保证多个等离子体射流源都能放电，避免放电不均匀；放电等离子体射流是柔和的辉光放电模式，避免丝弧放电。本实施方式的等离子体射流阵列100具有双DBD电极结构等离子体射流阵列，放电均匀高效。

在本实施方式中，等离子体射流阵列100中多个等离子体射流源包括1个单DBD电极结构的等离子体射流源107和6个双DBD电极结构的等离子体射流源101-106，6个双DBD电极结构的等离子体射流源101-106呈正六边形排布，1个单DBD电极结构的等离子体射流源107位于正六边形的中心。

参照图3(a)-图3(d)，在多个等离子体射流源101-107整体的外围套有接地环108，接地环108与接地线(未图示)连接。合理设定接地环108的位置，例如在本实施方式中接地环108到通管下端的距离可以为4-7mm，可以获得良好的放电特性。

采用本实施方式，外围多个等离子体射流源101-106放电模式是双DBD放电，中心1个等离子体射流源107放电模式为单DBD放电，并采用虚地电位引导定向等离子体射流结构，能够产生均匀的一维放电，减少放电在空间上分布的随机性与分散性，有效改善材料性能，保证大面积材料处理效果的一致性，从而能够解决大面积处理材料时改性效果不一致的问题。

这里的虚地电位是指，参照图3(a)-图3(d)，虚地电路连接一个绝缘导线环(接地环)，绝缘导线环套在等离子体射流源101-107组成石英管体组合外围下端，这个环经过一个例如20pF的高压电容与高压电源的一输出端连接，高压电源的这一输出端同时经过一个例如1nF的电容与市电的地相连。

本实施方式的等离子体射流产生装置基于双频脉冲高压激励气体放电产生高电离度、高活性的粒子不断轰击材料表面，可以破坏原有的化学键，引入新的极性基团，从而提高材料表面极性，改善材料表面的亲水性。

这里，“双频脉冲”在上述实施方式的等离子体产生单元的描述中已说明，这里不再展开描述。另外，在本实施方式中，高频的基波信号频率为30-50MHz之间可调，低频脉冲信号的频率固定在例如4kHz。另外，射频脉冲高压范围可为2千伏到10千伏。

参照图4(a)-图4(f)所示，腔体200为长宽高分别为50mm、20mm和50mm的长方体，腔体200的上表面上开有正六边形布局的7孔201(6个在外围，1个在中心)，下表面上开有一个正六边形的孔204，孔201与孔201上下连通，各孔201位置分别与孔204的正六边形的顶点对应。各孔201可以使等离子体射流阵列100的插管嵌入，相应的，双DBD电极结构的等离子体射流源101-106的通管配置在孔204的正六边形的顶点处。另外，孔204的正六边形的顶点不是尖角，而是具有倒角，形成贴合部204a，从而能够与等离子体射流源101-106的圆筒状的通管的外壁形状匹配、贴合。另外，等离子体射流源101-106的通管并未接触孔204的底面(可以理解，由于孔204下端开放，因此其底面位于上端)，与底面保持一定距离。另外，等离子体射流源101-107的通管的下端伸出孔204之外。

采用本实施方式的正六边形布局方式，能够根据待处理材料的宽度串接多个介质阻挡放电结构。之所以采用这种正六边形结构，是考虑到如果把这个正六边形的射流阵列作为子阵列的话，当需要更大面积的射流等离子体时，多个这样的子阵列排列在一起时中间可以基本上不留缝隙。所以这种正六边形结构非常有利于在实际应用中灵活调整排列结构。另外，作为其他实施方式，也可以采用其他正多边形布局，例如正方形、正五边形、正八边形等。

图9中基于图4(d)示出了几个其他实施方式，在图9的(a)中，具有中心一个等离子体射流源和外围4个呈正方形排布的等离子体射流源，相应的，腔体200上设有正方形的孔204A和5个孔201A，5个孔201A中，1个位于中心，4个位于正方形的顶点处；在图9的(b)中，具有中心一个等离子体射流源和外围8个呈正八边形排布的等离子体射流源，相应的，在腔体200上设有正八边形的孔204B和9个孔201B，9个孔201B中，1个位于中心，8个位于正八边形的顶点处。

在图9的(c)中，与上述实施方式相同的是，具有中心一个等离子体射流源和外围6个呈正六边形排列的等离子体射流源，而不同的是，在腔体200上形成一个圆形的孔204C来容纳多个等离子体射流源的通管。

在图9的(d)中，与上述实施方式不同的是，具有中心一个等离子体射流源和外围18个等离子体射流源，并且，这18个等离子体射流源呈内外两圈排布，内圈的6个等离子体射流源呈正六边形排布，外圈的12个等离子体射流源呈正十二边形排布。相应的，在腔体200上形成一个如前所述的圆形的孔(如图9(d)所示)或正十二边形的孔来容纳多个等离子体射流源的通管。

另外，参照图4(a)-图4(f)，从腔体200上表面往下开有例如外径3mm深26mm的上进气孔202，上进气孔202的上端用绝缘胶等封闭(封堵)；从腔体200的一个侧表面开有例如外径3mm深25mm的进气孔203，上进气孔202和进气孔203相交叉连通，形成进气通道，工作气体从进气孔203进入腔体内，并由进气孔203转弯向上流入上进气孔202。上进气孔202的侧方与孔204的正六边形的一个顶点连通(位于此处的贴合部204a的上部的部分材料被去除、打通)，不过，当孔204中配置有等离子体射流源101-106的通管时，由于通管的外壁的阻挡，工作气体需要沿着通管的外壁向上流动到通管和孔204的底壁间的间隙处才能由此进入孔204中。之后，工作气体向下流入全部等离子体射流源101-107，即流入通管的上端口。

这里，可以理解，通管的外壁可视为等离子体射流源101-106的外壁，外围的等离子体射流源101-106中的一个的通管的外壁构成了引导工作气体流动的进气通道的一部分。

采用这样的结构，由于进气孔设置在低于通管上端进气口规定距离(本实施方式中大约5mm)的位置，使工作气体先通过进气通道上行至石英通管顶端，后均匀弥散折返向下进入通管，防止放电过程出现回火情况，一方面稳定放电模式，防止由于热不稳定性导致放电向弧光放电转化，导致处理材料表面不均匀；另一方面防止腐蚀放电电极提高装置的使用寿命。此外，腔体200通过螺纹孔205与壳体相连。

在上面的描述中，在腔体200的上表面开设有上进气孔202，其与进气孔203交叉连通，构成进气通道，然而，作为其他实施方式，也可以省略上进气孔202，而在腔体200的下表面开设下进气孔，其侧方与孔204连通，且使其自下上下至与进气孔203连通后进一步向上延伸。在使用时，封闭下进气孔的下端口。如此，也能够形成进气通道。另外，在形成这样的下进气孔的情况下，还可以不封闭下进气孔的下端口，省略进气孔203，而将气管接在下进气孔的下端口上。

参照图5所示，前壳300开有正六边形的一个孔301可以使等离子体射流阵列100嵌入；前壳300设有接线孔302方便接地线引出；前壳300右侧开有进气孔303,其与进气孔203相连通；前壳300对称开有两个螺纹孔304与螺纹孔205相连通；前壳300对称开有两个螺纹孔305与后壳相连。

参照图6所示，后壳400开有高压接线孔401，接地线孔402和螺纹孔403-405。多个针电极的出线从高压接线孔401引出接高压电源；前壳300接线孔302引出的接地线从接地线孔402引出接地；高压接线孔401与接地线孔402相距规定距离(例如35mm以上)，可有效避免高压击穿；后壳400开有螺纹孔403、405与图3(a)-图3(d)前壳螺纹孔305、306相连；后壳400开有螺纹孔404与固定件相连。

参照图7所示，固定件500开有内嵌式螺纹孔501、502，其中螺纹孔501与后壳400的螺纹孔405相连，螺纹孔502与对象结构相连。

参照图10所示，为利用本实用新型具体实施方式的装置对角膜塑形镜的处理前后对比照片图，其中(a)为处理前，(b)为处理后，处理时间为20s，可以看出处理(即等离子护理)后使得角膜塑形镜的亲水性得到了显著提高。

另外，在本实施方式中，腔体200、前壳300、后壳400和固定件500由塑料制成，例如由聚四氟乙烯材料制成。其上螺纹孔使用的螺丝皆为塑料螺丝。

另外，等离子体射流源101-107的插管、通管可以均为石英管，插管的长度可以为65-75mm，外径可以为1.8-2.2mm，壁厚可以为0.3-0.6mm；通管的长度可以为45-55mm，外径可以为2.8-4.2mm，壁厚可以为0.3-0.8mm；插管的一部分裸漏在通管的上方，裸露部分的尺寸可以为9-19mm；单个针电极的长度可以为75-85mm，多根针电极通过焊点相连；针电极为高压电极，材料可为铜、铝及其它导电材料。通过设定这些构件的尺寸、尺寸关系等参数(包括插管的裸露长度)可以获得良好的特性。

另外，工作气体可以为单质气体或其混合物，也可以为空气、气态化合物或气态有机物。

本实施方式的等离子体射流阵列产生装置，具备高效性、普适性、稳定性、均匀性等特点，这对材料表面改性具有很高的应用价值。此外，双DBD低温等离子体射流阵列产生装置还具有结构简单，稳定性好，成本低廉，安全环保的优点。

另外，本实施方式结构简单，装置设置于开放的大气环境中，不依赖于昂贵的真空室。

在上面的描述中，关于多个等离子体射流源的布局方式，外围的双DBD电极结构的等离子体射流源101-106呈正多边形排列，从而能够有助于灵活调整排列结构。然而，本实用新型并不限于此，双DBD电极结构的多个等离子体射流源可以按照其他方式排列在单DBD电极结构的等离子体射流源外围，例如圆形。另外，在上面的描述中，外围的双DBD电极结构的等离子体射流源101-106围成“一圈”，然而，本实用新型并不限于此，也可以在单DBD电极结构的等离子体射流源外围设置“多圈”双DBD电极结构的等离子体射流源。

另外，在上面的描述中，单个等离子体射流源具有通管、插管和电极，然而，从能够产生等离子体的观点来看，本实用新型并不限于此，可以采用其他结构。

另外，在上面的描述中，腔体200是一体结构的单一构件，然而，本实用新型并不限于此，也可以采用分体结构。

另外，可以理解，在不矛盾的前提下，本实施方式中所描述的内容可以结合到上述实施方式的接触镜护理装置中。

本说明书中描述的装置不限于护理角膜塑形镜，还可以护理其他角膜接触镜、巩膜接触镜，例如普通隐形眼镜(即通常所说的软性隐形眼镜)、硬性角膜接触镜等。

Claims (13)

1.一种接触镜护理装置，其特征在于，包括：供气单元与等离子产生单元，

所述供气单元用于向所述等离子产生单元提供工作气体，包括储气机构、开关阀；

所述等离子产生单元用于产生等离子体，包括电源、控制机构、射频逆变驱动器、射频脉冲变压器、放电器，

所述射频逆变驱动器能够产生包含高频基波信号和低频脉冲信号的双频脉冲包络驱动信号。

2.根据权利要求1所述的接触镜护理装置，其特征在于，还包括运动单元，所述运动单元包括电机控制器、电机、移动机构与工位台，所述工位台用于配置接触镜片，所述电机能够驱动移动机构产生动作而使所述工位台与所述放电器相对移动，所述电机控制器用于控制所述电机。

3.根据权利要求1所述的接触镜护理装置，其特征在于，

还包括脉冲功率放大器，

所述射频逆变驱动器、所述脉冲功率放大器、所述射频脉冲变压器与所述放电器依次电连接，

所述接触镜护理装置还包括温度检测机构，用于检测所述脉冲功率放大器的功率，该功率用于计算出所述等离子产生单元所产生的等离子体的温度。

4.根据权利要求3所述的接触镜护理装置，其特征在于，所述温度检测机构设置于所述脉冲功率放大器内。

5.根据权利要求1所述的接触镜护理装置，其特征在于，还包括显示屏，在所述显示屏上显示所述等离子体的温度。

6.根据权利要求2所述的接触镜护理装置，其特征在于，还包括检测所述等离子体的温度的温度检测机构，当检测到所述等离子体的温度低于第一温度阈值时，所述控制机构使所述电机停止动作。

7.根据权利要求1所述的接触镜护理装置，其特征在于，还包括检测所述等离子体的温度的温度检测机构，当检测到所述等离子体的温度高于第二温度阈值时，所述控制机构使所述放电器停止放电。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的接触镜护理装置，其特征在于，所述供气单元还包括流量测量机构，所述流量测量机构用于检测提供给所述等离子产生单元的工作气体的流量，

当检测到所述工作气体的流量低于第一流量阈值或高于第二流量阈值时，所述控制机构使所述放电器停止放电。

9.根据权利要求2所述的接触镜护理装置，其特征在于，所述工位台具有多个工位，当所述工位台上配置有多个接触镜片时，所述控制机构使所述工位台与所述放电器相对移动，而对所述多个接触镜片逐一执行等离子护理，所述移动机构能够使所述工位台在水平方向上进行二维移动。

10.根据权利要求9所述的接触镜护理装置，其特征在于，所述控制机构使所述多个接触镜片被逐一护理第一时间，之后再逐一护理第二时间，所述第二时间小于所述第一时间。

11.根据权利要求2或6所述的接触镜护理装置，其特征在于，还包括箱体，所述放电器配置在所述箱体内，所述运动单元能够使所述工位台在所述箱体的内部和外部之间移动。

12.根据权利要求1-7中任一项所述的接触镜护理装置，其特征在于，还包括供操作者操作的操作机构，所述操作机构是触控屏。

13.根据权利要求1-7中任一项所述的接触镜护理装置，其特征在于，为双频脉冲低温等离子体射流接触镜护理装置。