TWI766301B

TWI766301B - 包括二進氣口之電漿裝置

Info

Publication number: TWI766301B
Application number: TW109121732A
Authority: TW
Inventors: 王震南
Original assignee: 永進生物科技股份有限公司
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2022-06-01
Also published as: CN112638471A; EP3986543A4; WO2020259578A1; TWM609279U; EP3986543A1; US11412605B2; US20200404771A1; JP7333973B2; TW202110489A; JP2022539070A

Abstract

本發明提供一種用於醫療和消毒目的的電漿產生裝置，其包括一控制元件和連接至該控制元件的一電漿產生器。該電漿產生器包括具有一第一端和一第二端的一電漿管；一第一介電質層設置在該電漿管的內表面上，一第一電極設置在該第一介電層上，而一第二介電層設置在該第一電極上；一第二電極設置在該第二介電層上；以及一電漿噴嘴設置在該電漿管之第二端的底蓋上。

Description

包括二進氣口之電漿裝置

本發明係有關於一種用於使微生物或病毒失去活性且能幫助血液微循環的電漿裝置。更特定而言，本發明是一種具有包括二進氣口之電漿裝置，以用於輸入的不同氣體。

大氣熱電漿存在於自然界中。因為其具有高能量，因此熱電漿被用於各種應用中，包括表面塗層和顯示設備。冷電漿加工程序在本領域中也是廣為人知的。藉由正電極到負電極的配置讓來自各種氣體放電以產生冷電漿，其中各種氣體可以是大氣或是稀有氣體。由於冷電漿的溫度相對較低且可用於人體治療，因此許多種電漿治療的方法已被報告於先前技術中。電漿治療方法必須能夠有效殺死包括孢子在內的所有生物而不會損害被治療的人體。

電漿的配置必須滿足電漿治療方法的參數，例如：不同種類的氣體或是組合氣體的輸入、氣體輸入的流量與施加於氣體上的電能。此外，由於電漿的特性會根據所輸入的不同氣體或是組合氣體的輸入，因此其治療的功效也會有所不同。先前技術-美國專利US 20110112522 A1與美國專利US 10121638 B1公開了一種具有一進氣口之電漿裝置。然而在先前技術-歐洲專利EP2160081 A1公開的裝置需要一種氣體當作載體，並且至少有一種添加劑作為消毒或是改善傷口癒合，並進一步需要一混合器以混合載體氣體與添加劑。

因此本領域亟需開發一種電漿裝置，該電漿裝置可以在特定時間內藉由單一進氣口輸入單一氣體以進行特定的處理或是同時藉由兩種進氣口輸入兩種不同氣體以產生預期之氣體組合，並根據所輸入的氣體種類產生具有特定特性的電漿。利用配置以控制和測量氣體輸入並相應地產生電漿，而該電漿可以用於傷口癒合的改善、滅菌和其他預期目的的。

本發明包含一系統，該系統提供：(1)空氣；(2)一無腐蝕性氣體；(3)一種由空氣與無腐蝕性氣體的組合氣體。

本發明是一種可以利用冷空氣電漿使微生物或病毒失去活性且能幫助血液微循環的裝置。該裝置是用於非侵入式治療以及促進傷口癒合、減輕疼痛以及減少發炎。該裝置可以適用於外傷或是內傷。

本裝置可用於表面清潔之用途。本裝置亦有殺菌及消毒功效，可用於表面清潔、消毒、或個人或環境衛生、以及防止傳染，特別是院內感染或健康照護相關感染。

本發明之目的是提供一種具有二進氣口之裝置，包含：一控制元件；連接該控制元件之一電漿產生器。該控制元件包含：一第一氣體模組、一第二氣體模組、一總氣體流量感測器、以及一高電壓產生器。該第一氣體模組包括：一第一進器口與一第一氣體控制器。該第二氣體模組包括：一第二氣進氣口與一第二氣體控制器。該電漿產生器包括：具有一第一端與一第二端之一電漿管；一第一介電層設置於該電漿管的一內表面；一第一電極設置於該第一介電層上；一第二介電層設置於該第一電極上；一第二電極則設置於該第二介電層上；以及一電漿噴嘴設置於該電漿管的第二端。

在一特定實施例中，其中電漿產生器包括實質上呈旋轉對稱的形狀的第二電極。

在一特定實施例中，其中該第二電極為呈現為內部具有多個中空圓柱體的圓形。

在一特定實施例中，其中第二電極為呈現為內部具有多個中空葉片形的圓形。

在一特定實施例中，其中電漿產生器還包括分別設置在該第一端和該第二端上的一頂蓋和一底蓋；該頂蓋通過連接器連接到該控制元件以及該電漿噴嘴位於該底蓋上。

在一特定實施例中，其中該控制元件還包括：一可編程邏輯控制器(PLC)；一蜂鳴器；一AC/DC轉換器；以及人機界面(HMI)。

在一特定實施例中，其中控制元件連接到一電源。

10:控制單元

11:第一氣體模組

111:第一進氣口

112:第一氣體控制器

12:第二氣體模組

121:第二進氣口

122:第二氣體控制器

13:總氣體流量感測器

14:高電壓產生器

15:人機介面

16:鳴聲器

17:AC/DC轉換器

18:可程式化邏輯控制器

20:連接器

30:電漿產生器

311:第一端

3111:頂蓋

312:第二端

3121:底蓋

3122:噴嘴

31:電漿管

32:第一介電層

33:第一電極

34:第二介電層

35:第二電極

當結合附圖閱讀時，將更清楚地理解前述發明內容以及本發明以下的詳細描述。在附圖中：

圖1所示為本發明之裝置的示意圖。

圖2所示為本發明之第一與第二氣體模組的示意圖。

圖3所示為本發明之電漿產生器之剖面圖。

圖4所示為本發明之電漿產生器之部分剖面圖。

圖5(A)與(B)所示為替代實施例中的第二電極的俯視圖(省略了其他組件)。

圖6所示為培養基接種大腸桿菌(E.coli)後經電漿處理之結果以及其生長抑制圈。

當以下實施例與附圖一起閱讀時能夠清楚地展示出本揭露的上述和其他技術內容、特徵和效果。藉由具體實施方式的說明，人們將進一步理解為了實現上述目的而採用的本發明的技術手段和效果。此外，由於本領域之技術人員可以容易地理解和實施本發明所公開的內容，因此，在不背離本發明概念的所有等同改變或修改均由所附之請求項涵蓋。

此外，於說明書以及請求項中所述的序數如「第一」、「第二」等，僅為描述所主張的元件，並非暗示或表示元件具有先後順序，且不暗示或表示一個元件與另一元件間或是在製造方法上是有前後步驟順序的。這些特定序數的使用僅單純將具有特定名稱的元件與另一具有特定名稱的元件區分。

此外，於說明書以及請求項中所述的術語「以上」、「之上」以及「在...之上」等詞，代表不僅僅是與其他元件直接接觸，也可代表於其他元件間接接觸。

本發明涉及一種用於醫療、衛生和消毒目的之設備。

本發明之裝置能夠使用直接的冷空氣電漿使微生物或是病毒失去活性，同時改善血液微循環。本發明之目的旨在促進傷口癒合、減輕疼痛與減少發炎。

本裝置亦有殺菌、殺病毒、及消毒功效，可用於表面清潔及消毒、或環境衛生。

在一實施例中，本發明所公開之裝置所產生之電漿，其來源為空氣、非腐蝕性氣體，或是兩者的組合，以滿足上述療效與其他要求。在一個較佳的實施例中，本發明所述裝置產生的電漿源自空氣，惰性氣體或兩者的組合。

在一實施例中，本揭露之裝置可以被用於動物或是人體上。

在一實施例中，本揭露之裝置可以針對內傷或是外傷。

請參考圖1。本揭露之裝置包括一控制元件10以及一電漿產生器30。該控制元件10經由一連接器20與該電漿產生器相連。該控制元件10用於控制氣體的輸入以及用於控制氣體流量和電力。

該控制元件10包括：一第一氣體模組11、一第二氣體模組12、一總氣體流量感測器13、以及一高電壓產生器14。

於一特定實施例，該控制元件10另包括：一人機介面(HMI)15、一鳴聲器16、一AC/DC轉換器17、和一可程式化邏輯控制器(PLC)18。

參照圖2，該第一氣體模組11包括：一第一進氣口111和一第一氣體控制器112；該第二氣體模組12包括：一第二進氣口121和一第二氣體控制器122。該些氣體模組11,12將氣體輸入本揭露之裝置並將氣體運輸至該電漿產生器30。

該些進氣口111,121連接不同外部氣缸(圖式未揭露)。於一實施立，該些進氣口111,121個別地藉由該些控制器112,122而操作。於另一特定實施例，可選擇開啟二進氣口111,121其中一者一設定時間以輸入氣體，或同時開啟二進氣口111,121以輸入二種不同氣體，進而輸入混合氣體。

由該第一進氣口111提供之氣體相異於由該第二進氣口121提供之氣體。例如，該第一進氣口111輸入空氣，以及該第一進氣口111輸入另一飛腐蝕性氣體。該些進氣口111,121所提供之氣體可為單一物質或氣體混合物。

該些控制器112,122係設置用於控制進氣以及氣體之流速。該總氣體流量感測器13係設置用於偵測氣體輸入之流速。

該控制元件10連接一電源，以提供電力至本揭露之裝置。

一可程式化邏輯控制器(PLC)18設置於該控制元件10，用於控制本揭露之裝置之構件之執行及效能。藉由該PLC 18所控制之構件包括但不限於下列構件至少一者：計時器(圖式未揭露)、氣體控制器112,122、總氣體流量感測器13、高電壓產生器14、鳴聲器16、和主電源開關。於一特定實施例，該PLC 18由該開關所控制，亦控制該電漿產生器30，以啟動或停止電漿治療。

該些進氣口111,121可連接不同來源之氣體，提供本揭露之裝置產生不同性質之電漿。於一較佳實施例，該第一進氣口111所提供之氣體相異於該第二進氣口121所提供之氣體。供應至該些進氣口111,121之氣體係由該些氣體控制器112,122所控制並感應。

於一特定實施例，藉由該些進氣口111,121所提供之氣體合併於單一通道，該單一通道提供氣體至該電漿產生器30，以及該總氣體流量感測器13可偵測合併之氣流。

於使用不同氣體產生電漿之一特定實施例，如圖1所示，本揭露之裝置包括：一第一氣體模組11和一第二氣體模組12。但於使用單一氣體產生電漿之一替代實施例(圖式未揭露)，本揭露之裝置僅包括一氣體模組。

請參照圖3。該電漿產生器30較佳地具有一圓管外觀，輸入氣體以及所產生之電漿流經該圓管。該電漿產生器30包括一電漿管31，該電漿管31具有一第一端311和一第二端312。該電漿管31之第一端311連接該控制元件10。一頂蓋3111設置於該第一端311上，其為高電壓電流供應電纜以及該控制元件10所提供之外部氣體流經之一頭。該頂蓋3111可螺設於該電漿管31。一底蓋3121設置於該第二端312上。於該底蓋3121之表面設有鎖定手段，用於鎖定一次性間隔件和/或其他不同尺寸之配件，並且組態為固定於該底蓋3121並且用於保護、調整治療面積、以及消毒用途。該底蓋3121可螺設於該電漿管31。

該底蓋3121上設有一噴嘴3122。該噴嘴3122係該底蓋3121之突出部分，以及該噴嘴3122之直徑係介於1釐米(mm)至15mm。於一較佳實施例，該噴嘴3122之直徑係介於1釐米(mm)至10mm。該噴嘴3122之表面設有鎖定手段，用於鎖定一次性間隔件和/或其他不同尺寸之配件，並且組態為固定於該底蓋3121並且用於保護、調整治療面積、以及消毒用途。

請參照圖4。圖4揭露本揭露之電漿產生器30依圖3A-A’線之部分剖面圖。

該電漿管31具有一內表面。一第一介電層32設置於該電漿管31之內表面。一第一電極33設置於該第一介電層32上。一第二介電層34設置於該第一電極33上。一第二電極35設置於該第二介電層34上。如圖4所示，該些介電層32,34直接接觸該些電極33,35，但本揭露不限於此，本揭露亦可為替代實施例，其中該些介電層32,34不直接接觸該些電極33,35，如圖3所示。

應注意的是，雖圖4揭露該第二介電層34設置於該第一電極33上，但於另一替代實施例，如圖3所示，該第二介電層34部分地重疊於該第一電極33以及部分地面對該第一介電層32。因此，於本揭露之另一實施例，該些介電層32,34和該些電極33,35部分地重疊。於一特定實施例，該第一電極33係陰極以及該第二電極35係陽極。

圖5揭露該第二電極35之俯視圖(其他元件省略)。該第二電極35係設置於該電漿產生器30之中，並且具旋轉對稱外觀。

於一實施例，該第二電極35具有圈形外觀，包括複數個中空圓柱於其中，如圖5(A)所示。於一替代實施例，該第二電極35具有圈形外觀，包括複數個葉片形中空圓柱於其中，如圖5(B)所示。

但該第二電極35之中空圓柱或葉片形圓柱之數量不限於圖式所揭露，該數量可為1或任何適當之數量。

本揭露之裝置藉由洋菜培養基上的濕潤固態培養基測試，並且於培養基上接種微生物。

試驗係使用本揭露之裝置於接種培養盤上進行時序依賴(time-dependent)以及局部化點形電漿處理，面對目標微生物之一點進行且不一定裝置之噴嘴。

試驗方法包括下列步驟：1.自TSB培養盤上選擇單一微生物生長菌落，將其繼代培養於包括TSB培養基的5ml試管，再將微生物接種於搖動培養台，於30℃培養14-24小時；2.取100μl培養液並稀釋10倍，再使用光譜儀偵測OD₆₀₀吸光值(1 OD=1x10⁹cfu/ml)；3.使用水進行序列稀釋，將微生物稀釋至10⁵倍(約8.67x10⁵cfu/ml)；4.取500μl稀釋後的微生物培養液，培養於TSB培養基； 5.使用本揭露之裝置所產生之電漿處理培養基上的微生物，噴嘴開口距離培養基5mm；以及6.於30℃培養微生物1-2日，再觀察生長抑制圈。

微生物之生長抑制圈係定義為大腸桿菌無可視生長之圓形區域。

實驗依據下列不同設計而進行，其中使用空氣及氬氣產生電漿：

電漿處理依據處理實驗方法而有所差異，例如氣體種類、處理時間、噴嘴開口與培養盤之間距。

培養盤上的微生物以不同比例之空氣及氬氣處理，結果揭示於圖6。

如圖6所示，使用100%氬氣、100%空氣、以及75%氬氣和25%空氣等組別之治療各自造成直徑11mm之生長抑制圈。

於本說明書實施例揭示之內容，本揭露所屬領域具有通常知識者可明顯得知前述實施例僅為例示而組合地實施；具本揭露所屬技術領域通常知識者可藉由諸多變換、替換而實施，並不與本揭露之技術特徵有所差異。依據說明書實施例，本揭露可有多種變換仍無礙於實施。本說明書提供之請求項界定本揭露之範圍，該範圍涵蓋前述方法與結構及與其相等之創作。