RU113445U1

RU113445U1 - SOURCE OF LOW TEMPERATURE PLASMA OF ATMOSPHERIC PRESSURE

Info

Publication number: RU113445U1
Application number: RU2011134619/07U
Authority: RU
Inventors: Ирина Владимировна Кузнецова; Сергей Александрович Волков
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2012-02-10

Abstract

Полезная модель относится к плазменной технике, а точнее к устройствам для генерации низкотемпературной плазмы, и может быть использована в медицине и биологии. Задачей полезной модели является получение полного спектра от потока плазмы. Источник низкотемпературной плазмы атмосферного давления, состоящий из корпуса, рабочий торец которого имеет форму сопла, канала подачи газа, расположенного внутри корпуса вдоль его оси, электрода, выполненного в виде стальной трубки и закрепленного на рабочем торце корпуса, и оптоволокна, которое жестко закреплено внутри канала подачи газа, при этом проксимальный торец оптоволокна углублен в электрод. 1 ил. The utility model relates to plasma technology, and more specifically to devices for generating low-temperature plasma, and can be used in medicine and biology. The objective of the utility model is to obtain the full spectrum from the plasma flow. A source of low-temperature atmospheric pressure plasma, consisting of a housing, the working end of which is in the form of a nozzle, a gas supply channel located inside the housing along its axis, an electrode made in the form of a steel tube and fixed to the working end of the housing, and an optical fiber that is rigidly fixed inside the channel gas supply, while the proximal end of the optical fiber is recessed into the electrode. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к плазменной технике, а точнее к устройствам для генерации низкотемпературной плазмы, и может быть использована в медицине и биологии.The utility model relates to plasma technology, and more specifically to devices for generating low-temperature plasma, and can be used in medicine and biology.

Известно устройство, основанное на генерации низкотемпературной плазмы, предназначенное для обработки объектов. Оно состоит из высокочастотного источника питания, плазменной камеры, разрядного электрода, расположенного в плазменной камере, и канала для подачи газа (патент Нидерландов № WO 2005/125287 А2 МПК H05H 1/24, опубликованный 29.12.2005). Недостатком данного устройства является то, что в устройстве не предусмотрено средств для контроля химических процессов протекающих в потоке плазмы, которые выполняют одну из ключевых функций при обработке биообъектов.A device based on the generation of low-temperature plasma, designed to process objects. It consists of a high-frequency power source, a plasma chamber, a discharge electrode located in the plasma chamber, and a gas supply channel (Netherlands patent No. WO 2005/125287 A2 IPC H05H 1/24, published on December 29, 2005). The disadvantage of this device is that the device does not provide means for monitoring the chemical processes occurring in the plasma stream, which perform one of the key functions in the processing of biological objects.

Известен переносной источник низкотемпературной плазмы атмосферного давления (патент США №5977715 МПК H05B 31/26, опубликованный 02.11.1999), выбранный авторами в качестве прототипа, состоящий из корпуса, канала подачи газа, расположенного внутри корпуса вдоль его оси, электрода, выполненного в виде стальной трубки и закрепленного на рабочем торце корпуса, и оптоволокна, расположенного над корпусом источника плазмы параллельно центральной оси распространения потока плазмы. Проксимальный торец оптоволокна направлен на область генерации потока низкотемпературной плазмы, а дистальный торец оптоволокна отдален от источника плазмы и может быть подсоединен к различным дополнительным устройствам. С помощью оптоволокна осуществляется передача информации о спектре от потока плазмы от проксимального торца к дистальному для дальнейшей регистрации внешними устройствами. С помощью внешних устройств производится идентификация спектра, после этого исследуется зависимость образования активных частиц от прикладываемого напряжения к корпусу источника плазмы и от газа, проходящего через газовый канал. Исследование спектров позволяет выделить те напряжения, прикладываемые к корпусу источника плазмы и те смеси газов, которые позволяют получить требуемый эффект при воздействии на обрабатываемую биоткань, что в свою очередь позволяет автоматизировать процесс управления работой устройства. Недостатком данного источника низкотемпературной плазмы является то, что данное расположение оптоволокна не дает возможности получения полной информации о спектре от потока плазма, что вызывает недостаток информации о параметрах важных при обработке биообъектов, таких как, наличие химически активных радикалов и зависимость их образования от прикладываемой мощности к электроду источника плазмы и от газа, проходящего через газовый канал.Known portable source of low-temperature atmospheric pressure plasma (US patent No. 5977715 IPC H05B 31/26, published 02.11.1999), selected by the authors as a prototype, consisting of a housing, a gas supply channel located inside the housing along its axis, an electrode made in the form steel tube and attached to the working end of the housing, and optical fiber located above the housing of the plasma source parallel to the Central axis of the propagation of the plasma flow. The proximal end of the optical fiber is directed to the region where the low-temperature plasma flow is generated, and the distal end of the optical fiber is distant from the plasma source and can be connected to various additional devices. Using optical fiber, information about the spectrum is transmitted from the plasma stream from the proximal end to the distal end for further recording by external devices. Using external devices, the spectrum is identified, after which the dependence of the formation of active particles on the applied voltage to the body of the plasma source and on the gas passing through the gas channel is investigated. The study of the spectra makes it possible to single out the voltages applied to the plasma source body and those gas mixtures that make it possible to obtain the desired effect when exposed to the processed biological tissue, which in turn makes it possible to automate the process of controlling the operation of the device. The disadvantage of this source of low-temperature plasma is that this arrangement of the optical fiber does not make it possible to obtain complete information about the spectrum from the plasma flow, which causes a lack of information on the parameters of biological objects important in processing, such as the presence of chemically active radicals and the dependence of their formation on the applied power to the electrode of the plasma source and from the gas passing through the gas channel.

Задачей полезной модели является получение полного спектра от потока плазмы, за счет обеспечения возможности осуществлять регистрацию данных от корня потока плазмы. По мере распространения потока регистрации данных от корня потока плазмы. По мере распространения потока плазмы активные частицы разлетаются в разные стороны, поэтому регистрация спектра именно от корня потока плазмы дает возможность получить информацию о всех активных частицах образующихся в потоке плазмы. Исследуя этот спектр от корня плазмы можно точнее задавать параметры воздействия на биообъект и автоматизировать процесс обработки с выделением режимов обработки.The objective of the utility model is to obtain the full spectrum from the plasma stream, by providing the ability to record data from the root of the plasma stream. As the data log stream spreads from the root of the plasma stream. As the plasma stream propagates, the active particles scatter in different directions; therefore, recording the spectrum from the root of the plasma stream makes it possible to obtain information about all active particles formed in the plasma stream. Examining this spectrum from the plasma root, it is possible to more accurately set the parameters of the effect on the biological object and automate the processing process with the selection of processing modes.

Поставленная задача решается за счет того, что в источнике низкотемпературной плазмы атмосферного давления, состоящего из корпуса, канала подачи газа, расположенного внутри корпуса вдоль его оси, электрода, выполненного в виде стальной трубки и закрепленного на рабочем торце корпуса, и оптоволокна, рабочий торец корпуса имеет форму сопла, а оптоволокно, расположенного внутри канала подачи газа, при этом проксимальный полированный торец оптоволокна углублен в электрод не менее чем на 1 мм, а дистальный отдален от источника и может быть подсоединен к внешним устройствам. Расположение проксимального торца волокна вблизи образования плазмы позволяет получить полный спектр от потока плазмы. С помощью оптоволокна осуществляется передача информации о спектре от потока плазмы от проксимального торца к дистальному для дальнейшей регистрации внешними устройствами. С помощью этих устройств производится идентификация спектра, после этого исследуется зависимость образования активных частиц от мощности, прикладываемой к электроду источника плазмы, и от газа, проходящего через газовый канал.The problem is solved due to the fact that in the source of low-temperature atmospheric pressure plasma, consisting of a housing, a gas supply channel located inside the housing along its axis, an electrode made in the form of a steel tube and mounted on the working end of the housing, and optical fiber, the working end of the housing has the shape of a nozzle, and the optical fiber located inside the gas supply channel, while the proximal polished end of the optical fiber is deepened into the electrode by at least 1 mm, and the distal one is distant from the source and can be below connected to external devices. The location of the proximal end of the fiber near the plasma formation allows you to get the full spectrum of the plasma flow. Using optical fiber, information about the spectrum is transmitted from the plasma stream from the proximal end to the distal end for further recording by external devices. Using these devices, the spectrum is identified, after which the dependence of the formation of active particles on the power applied to the plasma source electrode and on the gas passing through the gas channel is investigated.

Корпус источника низкотемпературной плазмы атмосферного давления выполнен из диэлектрического материала, например, поликарбоната.The body of the source of low-temperature atmospheric pressure plasma is made of a dielectric material, for example, polycarbonate.

Сущность изобретения поясняется чертежом: где на фиг. изображена схема полезной модели. Источник плазмы состоит из 1 - корпуса, выполненного в виде полого цилиндра, рабочий торец которого имеет форму сопла, 2 - канала подачи газа, расположенного внутри корпуса вдоль его оси, 3 - электрода, выполненного в виде стальной трубки, 4 - оптоволокна и 5 - кабеля. Канал подачи газа 2 расположен внутри корпуса 1 вдоль его оси и закреплен с обоих торцов корпуса 1. На рабочем торце корпуса 1 внутри канала подачи газа 2 установлен электрод 3, выполненный в виде стальной трубки. На другом торце корпуса 1 установлен разъем, который позволяет закрепить оптоволокно 4 внутри канала подачи газа 2. Оптоволокно 4 проходит через канал подачи газа 2, который поставляет газ к электроду 3, при этом проксимальный полированный торец оптоволокна 4 углублен в электрод 3 на не менее чем 1 мм. Оптоволокно выполнено из кварцевого стекла.The invention is illustrated by the drawing: where in FIG. shows a diagram of a utility model. The plasma source consists of 1 - a housing made in the form of a hollow cylinder, the working end of which has the shape of a nozzle, 2 - a gas supply channel located inside the housing along its axis, 3 - an electrode made in the form of a steel tube, 4 - optical fiber and 5 - cable. The gas supply channel 2 is located inside the housing 1 along its axis and is fixed from both ends of the housing 1. At the working end of the housing 1 inside the gas supply channel 2, an electrode 3 is made in the form of a steel tube. A connector is installed on the other end of the housing 1, which allows the optical fiber 4 to be fixed inside the gas supply channel 2. The optical fiber 4 passes through the gas supply channel 2, which supplies gas to the electrode 3, while the proximal polished end of the optical fiber 4 is recessed into the electrode 3 by at least 1 mm. The optical fiber is made of quartz glass.

Работа полезной модели заключается в следующем. От источника питания низкого напряжения (на фигуре не показан) с помощью кабеля 5 на электрод 3 подается напряжение. Канал подачи газа 2, соединен с газовым баллоном (на фигуре не показан). Возможно использование множества газов для поддержания потока плазмы, например аргон, гелий и их смеси. По каналу подачи газа 2 пропускается газ. Плазма появится на конце электрода 3 приблизительно на 5 ваттах. Мощность плазмы увеличивается до тех пор, пока длина потока плазмы не достигнет 5-8 мм. Плазма образуется на торце электрода 3, в который углублен проксимальный торец волокна 4, что позволяет получить полный спектр от потока плазмы, а также обеспечить возможность создания плазмы непосредственно около поверхности ткани органа человека или животного. Для контроля процесса обработки с помощью оптоволокна 4 информация о спектре от потока плазмы передается на внешние устройства, с помощью которых производится идентификация спектра, а затем эти спектры исследуются. Оптоволокно 4 проходит через газовый канал 2, который поставляет газ к электроду 3, проходящий по каналу газ охлаждает волокно 4 в области формирования плазмы, тем самым, защищает волокно от повреждения. Полированный торец волокна 4 углублен в электрод 3 не менее чем на 1 мм, что обеспечивает сохранность торца волокна при зажигании разряда и длительной работе. Такое внутреннее строение источника низкотемпературной плазмы позволяет избежать зажигания плазмы внутри источника плазмы.The utility model is as follows. From the low voltage power source (not shown in the figure), voltage is applied to the electrode 3 using cable 5. The gas supply channel 2 is connected to a gas cylinder (not shown in the figure). You can use many gases to maintain the flow of plasma, such as argon, helium and mixtures thereof. Gas is passed through the gas supply channel 2. Plasma will appear at the end of electrode 3 at approximately 5 watts. The plasma power increases until the plasma flow reaches 5-8 mm. Plasma is formed at the end of the electrode 3, into which the proximal end of the fiber 4 is recessed, which makes it possible to obtain the full spectrum from the plasma flow, as well as provide the possibility of creating plasma directly near the surface of the tissue of a human or animal organ. To control the processing process using fiber optic 4, information about the spectrum from the plasma stream is transmitted to external devices that identify the spectrum, and then these spectra are studied. The optical fiber 4 passes through the gas channel 2, which delivers gas to the electrode 3, the gas passing through the channel cools the fiber 4 in the plasma formation region, thereby protecting the fiber from damage. The polished end face of the fiber 4 is recessed into the electrode 3 by at least 1 mm, which ensures the safety of the end of the fiber during ignition of the discharge and long-term operation. Such an internal structure of the source of low-temperature plasma avoids ignition of the plasma inside the plasma source.

На основании вышеизложенного заявляемая совокупность признаков позволяет создать источник низкотемпературной плазмы, позволяющий обеспечить получение полного спектра от потока плазмы, что в свою очередь позволит точнее контролировать процесс обработки биообъектов.Based on the foregoing, the claimed combination of features allows you to create a source of low-temperature plasma, which allows to obtain the full spectrum from the plasma flow, which in turn will allow more precise control of the processing of biological objects.

Claims

A source of low-temperature atmospheric pressure plasma, consisting of a housing, a gas supply channel located inside the housing along its axis, an electrode made in the form of a steel tube and fixed to the working end of the housing, and an optical fiber, characterized in that the optical fiber is rigidly fixed inside the gas supply channel, in this case, the proximal end face of the optical fiber is recessed into the electrode, and the working end face of the body has the shape of a nozzle.