RU2740502C1 - Method for producing plasma-activated sterile liquids - Google Patents

Method for producing plasma-activated sterile liquids Download PDF

Info

Publication number
RU2740502C1
RU2740502C1 RU2020121209A RU2020121209A RU2740502C1 RU 2740502 C1 RU2740502 C1 RU 2740502C1 RU 2020121209 A RU2020121209 A RU 2020121209A RU 2020121209 A RU2020121209 A RU 2020121209A RU 2740502 C1 RU2740502 C1 RU 2740502C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
plasma
liquid
vessel
grounding
Prior art date
Application number
RU2020121209A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Намик Гусейнага оглы Гусейн-заде
Леонид Викторович Колик
Евгений Михайлович Кончеков
Татьяна Ивановна Павлик
Владимир Дмитриевич Степахин
Николай Николаевич Богачев
Дмитрий Валерьевич Малахов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук"
Priority to RU2020121209A priority Critical patent/RU2740502C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2740502C1 publication Critical patent/RU2740502C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/14Plasma, i.e. ionised gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing plasma-activated sterile liquids consisting in supplying high-voltage for time of plasma activation of liquid to working and grounding electrodes. Method is characterized by that, according to the invention, prior to supply of high-voltage, grounding electrode is fixed on outer side of vessel bottom with sterile liquid, and the working electrode is fixed on the outer side wall of the vessel at the level of the surface of the liquid and is made in form of a ring or electrically connected to each other, enclosing the vessel in place of their installation of electrically conducting tabs, wherein variable high-voltage between grounding and working electrodes is set to value from 2 to 10 kV and supplied in form of high-voltage pulses with frequency of 20-60 kHz, duration of 100 ns - 20 mcs and amplitude of 2-10 kV.
EFFECT: obtaining plasma-activated liquids with preservation of their sterility and expansion on this basis of the arsenal of technical means which can be used to produce plasma-activated sterile liquids.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и биологии и может быть использовано для получения плазменно-активированных стерильных жидкостей с применением низкотемпературной (холодной) плазмы, формирующейся с помощью диэлектрического барьерного разряда.The invention relates to the field of medicine and biology and can be used to produce plasma-activated sterile liquids using low-temperature (cold) plasma formed by a dielectric barrier discharge.

Способ может быть применен, в частности, для физиологических растворов с целью придания им различных свойств, которые могут быть использованы для профилактики и лечения заболеваний (в том числе онкологических), стерилизации инфицированных тканей, инактивации микроорганизмов, ускорения заживления ран, регенерации кожи и свертывания крови.The method can be used, in particular, for saline solutions in order to impart them various properties that can be used for the prevention and treatment of diseases (including cancer), sterilization of infected tissues, inactivation of microorganisms, acceleration of wound healing, skin regeneration and blood coagulation ...

Неравновесная низкотемпературная плазма атмосферного давления в последние годы привлекает исследователей в различных областях медицины и биологии. Такая холодная плазма позволяет обрабатывать жидкостные среды и теплочувствительные материалы, такие как биологические мишени, не выдерживающие повышенную температуру (>40-41°С) и пониженное давление. С этой целью используют газовые разряды различных типов. При этом, можно выделить два основных направления - это создание холодной плазмы с использованием протока рабочего газа/смеси газов (обычно это аргон или гелий), что позволяет увеличить размер плазменной струи и ее однородность, и генерация низкотемпературной плазмы при атмосферном давлении в воздухе (без протока).In recent years, nonequilibrium low-temperature atmospheric pressure plasma has attracted researchers in various fields of medicine and biology. This cold plasma can handle fluids and heat-sensitive materials such as biological targets that cannot withstand high temperatures (> 40-41 ° C) and low pressures. For this purpose, gas discharges of various types are used. At the same time, two main directions can be distinguished - this is the creation of cold plasma using a flow of a working gas / gas mixture (usually argon or helium), which makes it possible to increase the size of the plasma jet and its uniformity, and the generation of low-temperature plasma at atmospheric pressure in air (without duct).

Одним из распространенных способов создания низкотемпературной плазмы атмосферного давления является диэлектрический барьерный разряд, в котором разрядный ток ограничен десятками микроампер и не должен приводить к сильному нагреву и высоким температурам обрабатываемой поверхности. Синергетический эффект при воздействии потока электронов и радикалов электромагнитного поля, а также сопутствующего разряду ультрафиолетового излучения приводит не только к модификации поверхности, но и изменению свойств, обрабатываемых биологических и жидкостных сред, что нашло применение в медицине и биотехнологиях.One of the widespread methods of creating a low-temperature plasma at atmospheric pressure is a dielectric barrier discharge, in which the discharge current is limited to tens of microamperes and should not lead to strong heating and high temperatures of the treated surface. The synergistic effect when exposed to the flow of electrons and radicals of the electromagnetic field, as well as the accompanying discharge of ultraviolet radiation, leads not only to surface modification, but also to a change in the properties of processed biological and liquid media, which has found application in medicine and biotechnology.

В последнее время активизировалась работа по выяснению возможности расширения области применения холодной плазмы в области профилактики и лечения онкологические заболевания. Интерес представляют результаты воздействия низкотемпературной плазмы как непосредственно на клеточную среду, так и на культуральные жидкости для воздействия на раковые клетки и иммунитет в живом организме. Каскад химических реакций с участием активных частиц, генерируемых в плазме, происходит на границе раздела жидкость - газ, основной эффект при этом состоит в обогащении жидкости активными формами кислорода (reactive oxygen species - ROS), такими как гидроксильный, пероксильный и супероксидный радикалы, а также активными формами азота (reactive nitrogen species - RNS), такими как нитраты, нитриты, монооксид азота и пероксинитрит. В последние несколько лет появилось новое направление исследований - плазменная фармация. Плазменная активация жидкостей (ее насыщение активными азото- и кислородосодержащими радикалами) вызвала интерес в использовании для создания новых лекарственных средств, а также непосредственно для воздействия на живой организм. Исследования показывают, что плазменно-обработанные жидкости могут достаточно долго сохранять свои вновь приобретенные свойства.Recently, work has intensified to clarify the possibility of expanding the field of application of cold plasma in the prevention and treatment of oncological diseases. Of interest are the results of the effect of low-temperature plasma both directly on the cellular environment and on culture liquids to influence cancer cells and immunity in a living organism. A cascade of chemical reactions involving active particles generated in the plasma occurs at the liquid-gas interface, the main effect being the enrichment of the liquid with reactive oxygen species (ROS), such as hydroxyl, peroxyl and superoxide radicals, as well as reactive nitrogen species (RNS) such as nitrates, nitrites, nitrogen monoxide and peroxynitrite. In the past few years, a new line of research has emerged - plasma pharmacy. Plasma activation of liquids (its saturation with active nitrogen- and oxygen-containing radicals) has aroused interest in using it to create new drugs, as well as directly to affect a living organism. Studies show that plasma-treated fluids can retain their newly acquired properties for a long time.

Известна система для получения плазменно-активированных жидких сред [US 20190076537 А1, A61K 47/46, 14.03.2019], в которой с помощью ионизирующего газа создается плазма, обрабатывающая жидкую среду в специальном контейнере. Причем в качестве жидкой среды может быть использована денонсированная вода, раствор электролита на водной основе, физиологический раствор с фосфатным буфером, раствор глюкозы и т.д.A known system for producing plasma-activated liquid media [US 20190076537 A1, A61K 47/46, 03/14/2019], in which with the help of an ionizing gas, a plasma is created that processes a liquid medium in a special container. Moreover, denounced water, water-based electrolyte solution, physiological solution with phosphate buffer, glucose solution, etc. can be used as a liquid medium.

Недостатком этой системы является невозможность обеспечить стерильность жидкой среды.The disadvantage of this system is the inability to ensure the sterility of the liquid medium.

Известен способ [RU 2702594, C1, C02F 1/00, 08.10.2019], согласно которому на воду или водный раствор воздействие плазмой осуществляют в режиме бесконтактной активации, для чего на воду или водный раствор воздействуют непрерывным безэлектродным плазменным факелом, который создают факельным СВЧ плазмотроном, генерирующим в парогазовой среде при атмосферном давлении направленную струю низкотемпературной плазмы.There is a known method [RU 2702594, C1, C02F 1/00, 08.10.2019], according to which water or an aqueous solution is exposed to plasma in a non-contact activation mode, for which water or an aqueous solution is exposed to a continuous electrodeless plasma torch, which is created by a microwave torch a plasmatron generating a directed jet of low-temperature plasma in a vapor-gas medium at atmospheric pressure.

Из этого технического решения известно также устройство для осуществления бесконтактной плазменной активации воды или водных растворов, которое содержит факельный СВЧ плазмотрон с емкостной связью, включающий магнетрон, прямоугольный и коаксиальный волноводы, коаксиальный волновод герметично изолированный от прямоугольного волновода радиопрозрачной кварцевой трубкой-изолятором, при этом, центральный проводник коаксиального волновода представляет собой медную трубку, служащую для подачи плазмообразующего газа, и заканчивается соплом с отверстием диаметром 1,5 мм для формирования направленной струи плазмообразующего газа, а рабочая часть факельного СВЧ плазмотрона помещена через уплотнение в герметичную камеру, содержащую сосуд с обрабатываемой жидкостью, закрепленный на штоке-лифте.From this technical solution, it is also known a device for the implementation of contactless plasma activation of water or aqueous solutions, which contains a torch microwave plasmatron with capacitive coupling, including a magnetron, rectangular and coaxial waveguides, a coaxial waveguide hermetically isolated from a rectangular waveguide by a radio-transparent quartz tube-insulator, while, The central conductor of the coaxial waveguide is a copper tube that serves to supply the plasma-forming gas, and ends with a nozzle with a hole 1.5 mm in diameter to form a directed jet of plasma-forming gas, and the working part of the microwave torch plasmatron is placed through a seal into a sealed chamber containing a vessel with the liquid to be processed mounted on the lift rod.

Недостатком этой системы является невозможность обеспечить стерильность жидкости (воды или водных растворов), а также относительно высокая сложность, вызванная использованием мощного СВЧ плазмотрона.The disadvantage of this system is the impossibility of ensuring the sterility of the liquid (water or aqueous solutions), as well as the relatively high complexity caused by the use of a powerful microwave plasmatron.

Наиболее близким о технической сущности к предложенному является способ получения плазмоактивированного физиологического раствора [US 20190279849, 12.09.2019], включающий стадию погружения катода в физиологический раствор в контейнере, стадию размещения анода на фиксированном расстоянии от поверхности указанного физиологического раствора в указанном контейнере и стадию приложения электрической энергии к указанному аноду в течение фиксированного периода времени, причем, указанное фиксированное расстояние и указанный фиксированный период времени выбираются таким образом, чтобы вызвать самоорганизующуюся плазменную картину на поверхности указанного физиологического раствора с атмосферным разрядом между указанным анодом и указанным катодом.The closest to the technical essence of the proposed one is a method for producing a plasma-activated saline solution [US 20190279849, 12.09.2019], including the stage of immersing the cathode in a saline solution in a container, the stage of placing the anode at a fixed distance from the surface of the specified saline solution in the specified container and the stage of applying an electric energy to the specified anode for a fixed period of time, moreover, the specified fixed distance and the specified fixed period of time are selected so as to cause a self-organizing plasma pattern on the surface of the specified saline solution with atmospheric discharge between the specified anode and the specified cathode.

Недостатками наиболее близкого технического решения является сложность обеспечения стерильности обработанных жидкостей и стабильности режима плазменной обработки.The disadvantages of the closest technical solution are the complexity of ensuring the sterility of the treated liquids and the stability of the plasma treatment regime.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения плазменно-активированных стерильных жидкостей с сохранением их стерильности и с заданными параметрами для использования в различных медико-биологических применениях, в том числе в лечении онкологических заболеваний, и расширения на этой основе арсенала технических средств, которые могут быть использованы для получения плазменно-активированных жидкостей.The objective of the present invention is to develop a method for producing plasma-activated sterile fluids while maintaining their sterility and with specified parameters for use in various biomedical applications, including in the treatment of oncological diseases, and on this basis to expand the arsenal of technical means that can be used for obtaining plasma-activated liquids.

Требуемый технический результат заключатся в получении плазменно-активированных жидкостей с сохранением их стерильности и расширении на основе этого арсенала технических средств, которые могут быть использованы для получения плазменно-активированных стерильных жидкостей.The required technical result consists in obtaining plasma-activated liquids while maintaining their sterility and expanding on the basis of this arsenal of technical means that can be used to obtain plasma-activated sterile liquids.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, подают высоковольтное переменное напряжение на время плазменной активации жидкости на рабочий и заземляющий электроды, согласно изобретению, перед подачей высоковольтного напряжения заземляющий электрод закрепляют на внешней стороне дна сосуда (ампулы, флакона и т.п.) со стерильной жидкостью, а рабочий электрод закрепляют на внешней боковой стенке сосуда на уровне поверхности жидкости и выполняют его в виде кольца или электрически соединенных между собой охватывающих сосуд в месте их установки одного или нескольких электропроводящих лепестков.The problem is solved, and the required technical result is achieved by supplying a high-voltage alternating voltage for the time of plasma activation of the liquid to the working and grounding electrodes, according to the invention, before applying the high-voltage voltage, the grounding electrode is fixed on the outer side of the bottom of the vessel (ampoule, bottle, etc.) with sterile liquid, and the working electrode is fixed on the outer side wall of the vessel at the level of the liquid surface and is made in the form of a ring or one or more electrically conductive petals, electrically connected to each other, covering the vessel in the place of their installation.

Требуемый технический результат достигается тем, что переменное высоковольтное напряжение между заземляющим и рабочим электродами устанавливают величиной от 2 до 10 кВ.The required technical result is achieved by the fact that the alternating high-voltage voltage between the grounding and working electrodes is set in the range from 2 to 10 kV.

Требуемый технический результат достигается тем, что переменное высоковольтное напряжение между заземляющим и рабочим электродами подают в виде переменного синусоидального напряжения или высоковольтных импульсов с частотой 20-60 кГц, длительностью 100 нс - 20 мкс и амплитудой 2-10 кВ.The required technical result is achieved by the fact that the alternating high-voltage voltage between the grounding and working electrodes is supplied in the form of an alternating sinusoidal voltage or high-voltage pulses with a frequency of 20-60 kHz, a duration of 100 ns - 20 μs and an amplitude of 2-10 kV.

Требуемый технический результат достигается тем, что переменное высоковольтное напряжение между заземляющим и рабочим электродами подают одновременно на группу сосудов со стерильной жидкостью, установленных в кассету.The required technical result is achieved by the fact that the alternating high-voltage voltage between the grounding and working electrodes is fed simultaneously to a group of vessels with sterile liquid installed in the cassette.

На чертеже представлены:The drawing shows:

на фиг. 1 - схема получения плазменно-активированных стерильных жидкостей при использовании рабочего электрода в виде кольца;in fig. 1 is a diagram of obtaining plasma-activated sterile liquids using a working electrode in the form of a ring;

на фиг. 2 - схема получения плазменно-активированных стерильных жидкостей при использовании рабочего электрода в виде электрически соединенных между собой охватывающих сосуд в месте их установки электропроводных лепестков;in fig. 2 is a diagram of obtaining plasma-activated sterile liquids using a working electrode in the form of electrically connected electrically conductive petals covering the vessel at the place of their installation;

на фиг. 3 - пример получения плазменно-активированных стерильных жидкостей с для сосудов с жидкостью, установленных в кассеты (фиг. 3а - вид сверху, фиг. 3б - вид снизу);in fig. 3 - an example of obtaining plasma-activated sterile liquids for vessels with liquid installed in cassettes (Fig. 3a - top view, Fig. 3b - bottom view);

на фиг. 4 - график изменений оптической плотности жидкости (физраствора) после добавления в нее реагента Грисса, где увеличение оптической плотности физраствора соответствует увеличению концентрации NOx (контроль 1 - физраствор в стеклянной ампуле без обработки холодной плазмой, контроль 2 - физраствор в пластиковой ампуле без обработки холодной плазмой, обработка 1 - физраствор в стеклянной ампуле после обработки холодной плазмой, обработка 2 - физраствор в пластиковой ампуле после обработки холодной плазмой, объем физраствора в ампулах - 5 мл., время обработки - 15 минут).in fig. 4 is a graph of changes in the optical density of a liquid (saline) after adding the Griss reagent to it, where an increase in the optical density of a saline solution corresponds to an increase in the concentration of NOx (control 1 - saline in a glass ampoule without cold plasma treatment, control 2 - saline in a plastic ampoule without cold plasma treatment , treatment 1 - saline in a glass ampoule after treatment with cold plasma, treatment 2 - saline in a plastic ampoule after cold plasma treatment, the volume of saline in ampoules is 5 ml, treatment time is 15 minutes).

На чертеже обозначены: 1 - сосуд с жидкостью; 2 - рабочий электрод; 3 - клемма подачи рабочего напряжения; 4 - заземляющий электрод; 5 - клемма заземления; 6 - уровень поверхности жидкости в сосуде; 7 - кассета для установки сосудов с жидкостью.The drawing shows: 1 - a vessel with a liquid; 2 - working electrode; 3 - operating voltage supply terminal; 4 - grounding electrode; 5 - grounding terminal; 6 - the level of the surface of the liquid in the vessel; 7 - cassette for installation of vessels with liquid.

Предложенный способ получения плазменно-активированных стерильных жидкостей реализуется следующим образом.The proposed method for producing plasma-activated sterile liquids is implemented as follows.

На внешней стороне дна сосуда 1 (ампулы, флакона и т.п.) со стерильной жидкостью закрепляют заземляющий электрод 4, а на внешней боковой стенке сосуда 1 на уровне 6 поверхности жидкости закрепляют рабочий электрод 2 в виде кольца или электрически соединенных между собой охватывающих сосуд в месте их установки одного или нескольких электропроводящих лепестков и на клемму подачи рабочего напряжения подают переменное высоковольтное напряжение на время плазменной активации жидкости.On the outer side of the bottom of the vessel 1 (ampoule, vial, etc.) with a sterile liquid, the ground electrode 4 is fixed, and on the outer side wall of the vessel 1 at the level 6 of the liquid surface, the working electrode 2 is fixed in the form of a ring or electrically connected to each other covering the vessel at the place of their installation, one or more electrically conductive petals and an alternating high-voltage voltage is applied to the operating voltage supply terminal for the time of plasma activation of the liquid.

Переменное высоковольтное напряжение между заземляющим 4 и рабочим 2 электродами устанавливают величиной от 2 до 10 кВ, с частотой 20-60 кГц. В случае импульсного напряжения, его подают в виде высоковольтных импульсов с частотой 20-60 кГц, длительностью 100 нс -20 мкс и амплитудой 2-10 кВ.The alternating high-voltage voltage between the grounding 4 and the working 2 electrodes is set in the range from 2 to 10 kV, with a frequency of 20-60 kHz. In the case of a pulse voltage, it is supplied in the form of high-voltage pulses with a frequency of 20-60 kHz, a duration of 100 ns -20 μs and an amplitude of 2-10 kV.

Эффективность диэлектрического барьерного разряда, возникающего внутри обрабатываемого объема, связана с материалом диэлектрика, частотой и величиной задаваемого высокого напряжения. Для материалов, из которых созданы емкости (ампулы, флаконы и т.д.) для стерильных жидкостей, а также размеров этих емкостей, оптимальными являются частоты 20-60 кГц. Как установлено экспериментально, при более низких и при более высоких частотах падает эффективность обработки. Величина напряжения связана с возможностью получения ДБ разряда (около 2 кВ) и уменьшением вероятности поверхностного пробоя (10 кВ). При этом, в каждом конкретном случае получения ПАЖ (типа жидкости, материала и объемов емкости (ампулы, флаконы и т.д.) для стерильных жидкостей и газа внутри этой емкости) необходимо подбирать оптимальный режим обработки и ограничение тока разряда. Для импульсных источников ситуация аналогична, так как в результате ДБР при переменном напряжении обработка жидкости идет возникающими импульсами длительностью 100 нс -20 мкс.The efficiency of the dielectric barrier discharge that occurs inside the treated volume is related to the dielectric material, frequency and value of the specified high voltage. For materials from which containers are created (ampoules, vials, etc.) for sterile liquids, as well as the sizes of these containers, frequencies of 20-60 kHz are optimal. It has been found experimentally that at lower and higher frequencies, the processing efficiency decreases. The voltage value is associated with the possibility of obtaining a DB discharge (about 2 kV) and a decrease in the probability of surface breakdown (10 kV). At the same time, in each specific case of obtaining PAZh (type of liquid, material and container volumes (ampoules, vials, etc.) for sterile liquids and gas inside this container), it is necessary to select the optimal processing mode and limiting the discharge current. For pulsed sources, the situation is similar, since as a result of the DBR at an alternating voltage, the liquid is processed by arising pulses with a duration of 100 ns -20 μs.

Режимы подачи напряжения определяются видом жидкости и газа, которые находятся в сосуде, материалом, из которого изготовлен сосуд (стекло, полипропилен, поликарбонат, полиэтилен высокого давления и/или его сплав с полиэтиленом низкого давления) и требуемых параметров жидкостей после их плазменной активации.Voltage supply modes are determined by the type of liquid and gas that are in the vessel, the material from which the vessel is made (glass, polypropylene, polycarbonate, high pressure polyethylene and / or its alloy with low pressure polyethylene) and the required parameters of the liquids after their plasma activation.

Плазменная активация происходит за счет использования диэлектрического барьерного разряда, когда диэлектрическим барьером является стенка сосуда с обрабатываемой жидкостью, что позволяет осуществить плазменную активацию, не открывая сосуда, используя разряд в атмосфере остаточного газа.Plasma activation occurs due to the use of a dielectric barrier discharge, when the wall of the vessel with the processed liquid is the dielectric barrier, which allows plasma activation without opening the vessel, using a discharge in the residual gas atmosphere.

Плазменную активацию жидкостей можно достичь и тем, что переменное высоковольтное напряжение между заземляющим и рабочим электродами подать одновременно на группу сосудов 1 со стерильной жидкостью, установленных в кассету 7 (фиг. 3). Этим повышается производительность активации.Plasma activation of liquids can also be achieved by applying a high-voltage alternating voltage between the grounding and working electrodes simultaneously to a group of vessels 1 with sterile liquid installed in a cassette 7 (Fig. 3). This improves activation performance.

Для удобства реализации способа при использовании кассет заземляющий и рабочий электроды могут быть выполнены подпружиненными.For the convenience of implementing the method, when using cassettes, the ground and working electrodes can be made spring-loaded.

В качестве источника высокого переменного напряжения могут быть использованы пьезотрансформаторы различных типов, позволяющие получить высокочастотное 20кГц - 60 кГц высоковольтное 2кВ - 10 кВ напряжение на электродах плотно прилегающих к сосудам с жидкостью.As a source of high alternating voltage, piezotransformers of various types can be used, which make it possible to obtain a high-frequency 20 kHz - 60 kHz high-voltage 2 kV - 10 kV voltage on the electrodes tightly adjacent to the vessels with liquid.

Электроды для обработки могут быть в виде металлических колец или нескольких лепестков, находящихся на уровне 6, являющейся границей жидкость-газ в сосуде (фиг. 1). Для обработки нескольких ампул их можно объединить в кассеты с системой электродов, к которым подводится рабочее напряжение (рис. 3).The electrodes for treatment can be in the form of metal rings or several petals located at level 6, which is the liquid-gas interface in the vessel (Fig. 1). To process several ampoules, they can be combined into cassettes with a system of electrodes, to which the operating voltage is applied (Fig. 3).

Реализуемость и эффективность предложенного способа иллюстрируется графиком (фиг. 4), где представлены результаты изменений оптической плотности жидкости (физраствора) после добавления в нее реагента Грисса, где увеличение оптической плотности физраствора соответствует увеличению концентрации NOx (контроль 1 - физраствор в стеклянной ампуле без обработки холодной плазмой, контроль 2 - физраствор в пластиковой ампуле без обработки холодной плазмой, обработка 1 - физраствор в стеклянной ампуле после обработки холодной плазмой, обработка 2 - физраствор в пластиковой ампуле после обработки холодной плазмой, объем физраствора в ампулах - 5 мл., время обработки - 15 минут).The feasibility and efficiency of the proposed method is illustrated by the graph (Fig. 4), which shows the results of changes in the optical density of the liquid (saline solution) after adding the Griss reagent to it, where an increase in the optical density of the saline solution corresponds to an increase in the NOx concentration (control 1 - saline solution in a glass ampoule without cold treatment plasma, control 2 - saline in a plastic ampoule without cold plasma treatment, treatment 1 - saline in a glass ampoule after cold plasma treatment, treatment 2 - saline in a plastic ampoule after cold plasma treatment, the volume of saline in ampoules is 5 ml, processing time - 15 minutes).

Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям, достигается требуемый технический результат, заключающийся в получении плазменно-активированных жидкостей с сохранением их стерильности и расширении на основе этого арсенала технических средств, которые могут быть использованы для получения плазменно-активированных стерильных жидкостей.Thus, thanks to the introduced improvements, the required technical result is achieved, which consists in obtaining plasma-activated liquids while maintaining their sterility and expanding on the basis of this arsenal of technical means that can be used to obtain plasma-activated sterile liquids.

Claims (2)

1. Способ получения плазменно-активированных стерильных жидкостей, заключающийся в том, что подают высоковольтное напряжение на время плазменной активации жидкости на рабочий и заземляющий электроды, отличающийся тем, что, согласно изобретению, перед подачей высоковольтного напряжения заземляющий электрод закрепляют на внешней стороне дна сосуда со стерильной жидкостью, а рабочий электрод закрепляют на внешней боковой стенке сосуда на уровне поверхности жидкости и выполняют его в виде кольца или электрически соединенных между собой, охватывающих сосуд в месте их установки электропроводящих лепестков, при этом переменное высоковольтное напряжение между заземляющим и рабочим электродами устанавливают величиной от 2 до 10 кВ и подают в виде высоковольтных импульсов с частотой 20-60 кГц, длительностью 100 нс - 20 мкс и амплитудой 2-10 кВ.1. A method for producing plasma-activated sterile liquids, which consists in supplying a high-voltage voltage for the time of plasma activation of the liquid to the working and grounding electrodes, characterized in that, according to the invention, before applying the high-voltage voltage, the grounding electrode is fixed on the outer side of the bottom of the vessel with sterile liquid, and the working electrode is fixed on the outer side wall of the vessel at the level of the liquid surface and is made in the form of a ring or electrically connected to each other, covering the vessel at the place of their installation of electrically conductive petals, while the alternating high-voltage voltage between the grounding and working electrodes is set to a value of 2 to 10 kV and supplied in the form of high-voltage pulses with a frequency of 20-60 kHz, a duration of 100 ns - 20 μs and an amplitude of 2-10 kV. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что переменное высоковольтное напряжение между заземляющим и рабочим электродами подают одновременно на группу сосудов со стерильной жидкостью, установленных в кассету.2. The method according to claim 1, characterized in that the alternating high-voltage voltage between the grounding and working electrodes is supplied simultaneously to a group of vessels with sterile liquid installed in the cassette.
RU2020121209A 2020-06-19 2020-06-19 Method for producing plasma-activated sterile liquids RU2740502C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121209A RU2740502C1 (en) 2020-06-19 2020-06-19 Method for producing plasma-activated sterile liquids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121209A RU2740502C1 (en) 2020-06-19 2020-06-19 Method for producing plasma-activated sterile liquids

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2740502C1 true RU2740502C1 (en) 2021-01-14

Family

ID=74183981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020121209A RU2740502C1 (en) 2020-06-19 2020-06-19 Method for producing plasma-activated sterile liquids

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2740502C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2780453C1 (en) * 2021-11-26 2022-09-23 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Красноярский Государственный Медицинский Университет Имени Профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого" Министерства Здравоохранения Российской Федерации Solution for aspiration-puncture treatment of ovarian endometrioma and method for its preparation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA200901385A1 (en) * 2007-04-11 2010-02-26 Александр Борисович Заика METHOD FOR TREATING WATER AND WATER SOLUTIONS BY A PLASMA GAS DISCHARGE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
CN101745301A (en) * 2009-12-25 2010-06-23 赵岳虎 Plasma generating device
RU2443433C1 (en) * 2010-12-30 2012-02-27 Михаил Ильич Воронин Method for material antiseptisation
RU2702594C1 (en) * 2018-11-28 2019-10-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН) Method for plasma activation of water or aqueous solutions and device for its implementation
RU2709032C1 (en) * 2019-03-14 2019-12-13 Алексей Васильевич Софронов Disinfection device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA200901385A1 (en) * 2007-04-11 2010-02-26 Александр Борисович Заика METHOD FOR TREATING WATER AND WATER SOLUTIONS BY A PLASMA GAS DISCHARGE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
CN101745301A (en) * 2009-12-25 2010-06-23 赵岳虎 Plasma generating device
RU2443433C1 (en) * 2010-12-30 2012-02-27 Михаил Ильич Воронин Method for material antiseptisation
RU2702594C1 (en) * 2018-11-28 2019-10-08 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН) Method for plasma activation of water or aqueous solutions and device for its implementation
RU2709032C1 (en) * 2019-03-14 2019-12-13 Алексей Васильевич Софронов Disinfection device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2780453C1 (en) * 2021-11-26 2022-09-23 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Красноярский Государственный Медицинский Университет Имени Профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого" Министерства Здравоохранения Российской Федерации Solution for aspiration-puncture treatment of ovarian endometrioma and method for its preparation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Park et al. Atmospheric-pressure plasma sources for biomedical applications
Georgescu et al. Tumoral and normal cells treatment with high-voltage pulsed cold atmospheric plasma jets
EP2135625B1 (en) Microwave plasma sterilizing device and method
Kaneko et al. Gas-liquid interfacial plasmas producing reactive species for cell membrane permeabilization
US6113851A (en) Apparatus and process for dry sterilization of medical and dental devices and materials
Kostov et al. Study of cold atmospheric plasma jet at the end of flexible plastic tube for microbial decontamination
WO2006096716A2 (en) Plasma generator
US11771770B2 (en) Compositions for treatment of cancer, methods and systems for forming the same
KR101320291B1 (en) Handpiece-type plasma apparatus for local sterilization and disinfection
Morent et al. Inactivation of bacteria by non-thermal plasmas
Kenari et al. Therapeutic effect of cold atmospheric plasma and its combination with radiation as a novel approach on inhibiting cervical cancer cell growth (HeLa cells)
Kang et al. Atmospheric-pressure cold plasma jet for medical applications
RU2638569C1 (en) Method for sterilisation using gas-discharge plasma of atmospheric pressure and device for its implementation
RU2705791C1 (en) Source of nonequilibrium argon plasma based on volumetric glow discharge of atmospheric pressure
RU2740502C1 (en) Method for producing plasma-activated sterile liquids
WO2003085155A1 (en) Method for plasma charging a probe
Khanikar et al. Cold atmospheric pressure plasma technology for biomedical application
Kawasaki et al. Visualization of the two-dimensional distribution of ROS supplied to a water-containing target by a non-thermal plasma jet
KR20180057809A (en) Low temperature and atmospheric pressure plasma generator
RU2702594C1 (en) Method for plasma activation of water or aqueous solutions and device for its implementation
Ni et al. Plasma inactivation of Escherichia coli cells by atmospheric pressure air brush-shape plasma
RU2102084C1 (en) Method for sterilizing objects
Xiong et al. Atmospheric pressure low temperature plasma jets and their biomedical applications
Babij et al. Atmospheric pressure plasma jet for mass spectrometry
US20200229867A1 (en) Low-temperature plasma catheter for less-invasive, localized treatment of endocarditis and atherosclerosis