一種刷狀低溫等離子體射流裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種刷狀低溫等離子體射流裝置，包括高壓脈沖電源、金屬軟管和等離子體刷。金屬軟管內(nèi)部包含高壓導(dǎo)線和氣管，由高壓脈沖電源的面板引出，并與等離子體刷相連；高壓脈沖電源的金屬外殼、金屬軟管以及等離子體刷的金屬外殼都與地連接；等離子體刷內(nèi)部包含絕緣子、方形片狀高壓電極、內(nèi)絕緣介質(zhì)套以及外絕緣介質(zhì)套，高壓電極插入內(nèi)絕緣介質(zhì)套中；氣體經(jīng)過(guò)等離子體刷時(shí)，在高電壓脈沖作用下，電離形成刷狀等離子體射流。本實(shí)用新型等離子體刷可直接手持，并通過(guò)金屬軟管較大的活動(dòng)范圍，用于不同的場(chǎng)合，比如醫(yī)療器械的消毒滅菌、癌癥治療、血液的凝固、皮膚的消毒滅菌、皮膚病的治療、大面積傷口特別是燒傷的愈合等醫(yī)療領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種刷狀低溫等離子體射流裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于消毒滅菌及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種刷狀低溫等離子體射流裝置。【背景技術(shù)】
[0002]低溫等離子體是部分電離的氣體，伴隨多種物理化學(xué)效應(yīng)，如光輻射、電磁場(chǎng)、帶電粒子、高能電子以及電中性的活性粒子等等。等離子體與細(xì)胞作用時(shí)體現(xiàn)出多樣的生物學(xué)效應(yīng)，從而應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，包括醫(yī)療器械的消毒滅菌、臨床醫(yī)療、水/空氣的凈化、食品/ 包裝材料的處理等等。
[0003]自1960s以來(lái)，低溫等離子體對(duì)微生物的致死作用就被研究用于消毒滅菌。1990s， 美國(guó)強(qiáng)生公司研發(fā)出商用的低氣壓過(guò)氧化氫等離子體滅菌器，并在醫(yī)院得到迅速推廣，用于一些精密醫(yī)療器械和特殊材料的低溫快速滅菌。低氣壓等離子體的發(fā)生由于需要昂貴復(fù)雜的真空系統(tǒng)，限制了其應(yīng)用。近年來(lái)，常壓等離子體射流的滅菌效應(yīng)及其在醫(yī)療上的其他應(yīng)用，成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。這類(lèi)等離子體反應(yīng)器結(jié)構(gòu)小巧、操作方便，且滅菌作用廣譜高效快速，得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)精確控制等離子體的特性，低溫等離子體射流可直接作用于人體皮膚和組織，產(chǎn)生一門(mén)新的等離子體醫(yī)療技術(shù)，應(yīng)用方向包括皮膚的消毒滅菌、傷口的快速愈合、血液的快速凝固、皮膚病的治療、細(xì)胞凋亡和癌癥的治療等等。
[0004]傳統(tǒng)的低溫等離子體射流裝置，由于受內(nèi)部結(jié)構(gòu)限制，其所形成低溫等離子體的發(fā)生效率一般較低且噴射長(zhǎng)度也較短，所形成低溫等離子體射流的直徑往往為3-5mm，在臨床應(yīng)用上存在一些缺陷，比如用于皮膚消毒時(shí)，需要以來(lái)回掃描的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)較大面積的處理。如何實(shí)現(xiàn)大面積低溫等離子體射流的高效發(fā)生，是研究中的難點(diǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種刷狀低溫等離子體射流裝置，能夠使等離子體射流實(shí)現(xiàn)安全高效的發(fā)生，其射流面積較大且可控。
[0006]—種刷狀低溫等離子體射流裝置，包括高壓脈沖電源和等離子體刷，所述的高壓脈沖電源通過(guò)高壓導(dǎo)線與等離子體刷連接，所述的等離子體刷通過(guò)氣體軟管外接氣體儲(chǔ)瓶；
[0007]所述的等離子體刷包括金屬外殼、絕緣子、設(shè)于金屬外殼內(nèi)部的外絕緣介質(zhì)套、內(nèi)絕緣介質(zhì)套以及方形片狀的高壓電極;其中:所述絕緣子的一端從金屬外殼頂部引入與外絕緣介質(zhì)套的一端接合并與其成為一體，所述外絕緣介質(zhì)套的另一端開(kāi)口并從金屬外殼底部引出；所述的高壓電極設(shè)于內(nèi)絕緣介質(zhì)套內(nèi)，所述的內(nèi)絕緣介質(zhì)套設(shè)于外絕緣介質(zhì)套內(nèi)， 其一端封閉，另一端開(kāi)口以供高壓電極插入；
[0008]所述高壓導(dǎo)線的一端貫穿絕緣子并深入內(nèi)絕緣介質(zhì)套中與高壓電極連接，另一端與高壓脈沖電源的輸出端相連；
[0009]所述的氣體軟管一端與氣體儲(chǔ)瓶相連，另一端貫穿絕緣子至外絕緣介質(zhì)套中，使得氣體通過(guò)內(nèi)外兩絕緣介質(zhì)套之間的空隙經(jīng)高壓電極電離形成等離子體，并從外絕緣介質(zhì)套開(kāi)口端噴出形成射流。
[0010]進(jìn)一步地，所述高壓脈沖電源的殼體表面設(shè)有電氣參數(shù)模塊和氣體流量模塊;所述的電氣參數(shù)模塊由一些關(guān)于電壓、電流、頻率、脈寬及功率的表計(jì)構(gòu)成，所述的氣體流量模塊由一些關(guān)于氣體流量及流速的表計(jì)構(gòu)成。
[0011]進(jìn)一步地，所述的等離子體刷通過(guò)氣體軟管經(jīng)氣體流量模塊外接氣體儲(chǔ)瓶。
[0012]進(jìn)一步地，所述高壓脈沖電源與等離子體刷之間外露的高壓導(dǎo)線和氣體軟管共同采用金屬軟管包裹。
[0013]進(jìn)一步地，所述的高壓導(dǎo)線表面帶有絕緣層。
[0014]進(jìn)一步地，所述的金屬外殼、金屬軟管以及高壓脈沖電源的殼體均接地。
[0015]進(jìn)一步地，所述的外絕緣介質(zhì)套開(kāi)口端截面為長(zhǎng)方形，所述的金屬外殼底部開(kāi)有與外絕緣介質(zhì)套開(kāi)口端尺寸配合的長(zhǎng)方形通孔;從而能夠形成刷狀的等離子體。
[0016]進(jìn)一步地，所述的外絕緣介質(zhì)套與金屬外殼之間存有空隙，金屬外殼底部的通孔孔壁與外絕緣介質(zhì)套開(kāi)口端貼合密封。
[0017]進(jìn)一步地，所述的金屬外殼底部長(zhǎng)方形通孔所形成的環(huán)形接地極與高壓電極末端錯(cuò)開(kāi)一段距離。
[0018]進(jìn)一步地，所述等離子體刷的金屬外殼上帶有把手，使得等離子體刷可直接手持。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益技術(shù)效果:
[0020](1)本實(shí)用新型高壓電極封閉在一端封閉的內(nèi)絕緣介質(zhì)套和絕緣子內(nèi)，電氣風(fēng)險(xiǎn)小；
[0021](2)雖然等離子體刷內(nèi)部為數(shù)千伏高電壓，但等離子體刷的金屬外殼接地，可以直接手持，且產(chǎn)生的等離子體可直接觸摸；
[0022](3)采用金屬軟管使裝置有較大的活動(dòng)范圍，還可根據(jù)需要改變金屬軟管的長(zhǎng)度， 操作靈活；
[0023](4)外絕緣介質(zhì)套的存在，使內(nèi)外絕緣介質(zhì)套間隙的氣體發(fā)生電離產(chǎn)生等離子體， 且等離子體在外絕緣介質(zhì)套的內(nèi)表面不斷積累，等離子體射流的發(fā)生率顯著提高；[〇〇24](5)外絕緣介質(zhì)套延伸出金屬外殼底部方孔一段距離，可避免沿面放電，等離子體射流更穩(wěn)定。
[0025](6)方形片狀高壓電極的末端與金屬外殼底部方孔所形成的環(huán)形接地極之間錯(cuò)開(kāi)一段距離，使等離子體移動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能和電動(dòng)勢(shì)增大，產(chǎn)生的等離子體射流更長(zhǎng)?！靖綀D說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型等離子體射流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本實(shí)用新型等離子體刷的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3為本實(shí)用新型等離子體刷的橫向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖4為本實(shí)用新型等離子體刷的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖5為本實(shí)用新型等離子體刷的端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]其中:1.高壓脈沖電源，2.氣體流量模塊，3.電氣參數(shù)模塊，4.金屬軟管，5.等離子體刷，6.塑料氣體軟管，7.帶絕緣層的高壓導(dǎo)線，8.絕緣子，9.等離子體刷與金屬軟管的接頭，10.金屬外殼，11.外絕緣介質(zhì)套，12.方形片狀高壓電極，13.—端封閉的內(nèi)絕緣介質(zhì)套， 14.產(chǎn)生等離子體的氣體間隙。【具體實(shí)施方式】
[0032]為了更為具體地描述本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型等離子體射流裝置主要包括高壓脈沖電源1、金屬軟管4和等離子體刷5。其中:高壓脈沖電源1的面板上有氣體流量模塊2和電氣參數(shù)模塊3,此外還與金屬軟管4相連。金屬軟管4中包裹著帶絕緣層的高壓導(dǎo)線7和塑料氣體軟管6,帶絕緣層的高壓導(dǎo)線7與高壓脈沖電源1中的高壓輸出以及等離子體刷5中的方形片狀高壓電極 12相連，氣體軟管6與高壓脈沖電源1中的氣體流量模塊2相連，并插入等離子體刷5中與外絕緣介質(zhì)套為一體的絕緣子8中。金屬軟管4通過(guò)接頭9與等離子體刷5中的金屬外殼10相連。方形片狀高壓電極與絕緣子8的軸心處的帶絕緣層的高壓導(dǎo)線相連，并套在一端封閉的內(nèi)絕緣介質(zhì)套13中，內(nèi)絕緣介質(zhì)套13再套在外絕緣介質(zhì)套11中，外絕緣介質(zhì)套11從金屬外殼10的底部方孔中穿出且延伸一段距離。塑料氣體軟管6從絕緣子8中穿過(guò)延伸到外絕緣介質(zhì)套11內(nèi)。氣體流過(guò)內(nèi)絕緣介質(zhì)套13與外絕緣介質(zhì)套11之間的氣體間隙14后從外絕緣介質(zhì)套11的端部噴出。方形片狀高壓電極12與金屬外殼10的底部方孔所形成的環(huán)形接地電極之間錯(cuò)開(kāi)一段距離，等離子體移動(dòng)過(guò)程中的電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)能增大，產(chǎn)生的等離子體射流更長(zhǎng)。夕卜絕緣介質(zhì)套11延伸出金屬外殼10底部接地方孔一段距離后，可以避免沿面放電，發(fā)生的等離子體射流更加穩(wěn)定。高壓脈沖電源1的機(jī)箱內(nèi)可安裝小型氣體儲(chǔ)瓶，或者由外置的儲(chǔ)瓶輸入氣體，儲(chǔ)瓶中的氣體先通過(guò)氣體流量模塊2以達(dá)到一定的流量和流速，再經(jīng)塑料氣體軟管 6輸送到等離子體刷5中發(fā)生電離形成等離子體射流。
[0034]本實(shí)用新型可基于不同的電氣參數(shù)獲得不同的效果，如脈沖電壓、脈沖寬度、脈沖頻率、等離子體功率等等;也可通過(guò)不同的氣體參數(shù)獲得不同的效果，比如氣體流量、氣體組分等等。不同的氣體組分和不同的等離子體功率條件下，獲得等離子體射流的溫度存在差異。在臨床醫(yī)療應(yīng)用中，常采用惰性氣體作為氣源，比如氬氣、氦氣、氖氣等等，或者在惰性氣體中輔以一定比例的其他氣體。通過(guò)控制電氣參數(shù)、氣體參數(shù)等，使產(chǎn)生的等離子體射流在常溫或室溫下，可以直接作用于人體，不會(huì)產(chǎn)生任何不適感。本實(shí)用新型等離子體射流裝置的主要應(yīng)用包括醫(yī)療器械的消毒滅菌、細(xì)胞凋亡和癌癥的治療、血液的快速凝固、皮膚的消毒滅菌、皮膚病的治療、大面積傷口特別是燒傷的愈合等等。
[0035]以下以具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其技術(shù)效果。[〇〇36] 實(shí)施例1:[〇〇37] 高壓脈沖電源的輸出電壓為20kV，脈寬為10ys，脈沖頻率為30kHz，氬氣的流量為 20L/min，從等離子體刷獲得的低溫等離子體射流寬度為10cm，長(zhǎng)為3-5cm。用等離子體射流以0.lcm/s的速度掃描手術(shù)刀表面，手術(shù)刀表面的金黃色葡萄球菌密度為104cfu/cm2,手術(shù)刀上細(xì)菌的滅菌率為99.99%。[〇〇38] 實(shí)施例2:[〇〇39] 高壓脈沖電源的輸出電壓為20kV，脈寬為5ys，脈沖頻率為15kHz，氬氣的流量為 30L/min，從等離子體刷獲得的等離子體射流寬度為10cm，長(zhǎng)為3-5cm。利用等離子體射流處理體外的黑色素瘤細(xì)胞20s后，黑色素瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡。
[0040]實(shí)施例3:[〇〇411高壓脈沖電源的輸出電壓為10kV，脈寬為5ys，脈沖頻率為15kHz，氦氣的流量為 20L/min，從等離子體刷獲得的等離子體射流寬度為10cm，長(zhǎng)為3-5cm。利用等離子體射流處理豬耳朵上的流血傷口 5s后，血液快速凝固。[〇〇42]實(shí)施例4:[〇〇43]高壓脈沖電源的輸出電壓為15kV，脈寬為10ys，脈沖頻率為20kHz，氬氣的流量為20L/min，從等離子體刷獲得的等離子體射流寬度為10cm，長(zhǎng)為3-5cm。利用刷狀等離子體射流以lcm/s的速度掃描豬皮，豬皮表面的密度為103cfu/cm2的金黃色葡萄球菌，豬皮表面的滅菌率達(dá)到99%。
[0044]實(shí)施例5:[〇〇45]高壓脈沖電源的輸出電壓為15kV，脈寬為5ys，脈沖頻率為20kHz，氬氣的流量為20L/min，從等離子體刷獲得的等離子體射流寬度為10cm，長(zhǎng)為3-5cm。利用等離子體射流處理體外的皮膚成纖維細(xì)胞l〇s后，細(xì)胞發(fā)生快速分化。
[0046]上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實(shí)用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)上述實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，對(duì)于本實(shí)用新型做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種刷狀低溫等離子體射流裝置，其特征在于:包括高壓脈沖電源和等離子體刷，所 述的高壓脈沖電源通過(guò)高壓導(dǎo)線與等離子體刷連接，所述的等離子體刷通過(guò)氣體軟管外接 氣體儲(chǔ)瓶；所述的等離子體刷包括金屬外殼、絕緣子、設(shè)于金屬外殼內(nèi)部的外絕緣介質(zhì)套、內(nèi)絕緣 介質(zhì)套以及方形片狀的高壓電極;其中:所述絕緣子的一端從金屬外殼頂部引入與外絕緣 介質(zhì)套的一端接合并與其成為一體，所述外絕緣介質(zhì)套的另一端開(kāi)口并從金屬外殼底部引 出;所述的高壓電極設(shè)于內(nèi)絕緣介質(zhì)套內(nèi)，所述的內(nèi)絕緣介質(zhì)套設(shè)于外絕緣介質(zhì)套內(nèi)，其一 端封閉，另一端開(kāi)口以供高壓電極插入；所述高壓導(dǎo)線的一端貫穿絕緣子并深入內(nèi)絕緣介質(zhì)套中與高壓電極連接，另一端與高 壓脈沖電源的輸出端相連；所述的氣體軟管一端與氣體儲(chǔ)瓶相連，另一端貫穿絕緣子至外絕緣介質(zhì)套中，使得氣 體通過(guò)內(nèi)外兩絕緣介質(zhì)套之間的空隙經(jīng)高壓電極電離形成等離子體，并從外絕緣介質(zhì)套開(kāi) 口端噴出形成射流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體射流裝置，其特征在于:所述高壓脈沖電源的殼體表 面設(shè)有電氣參數(shù)模塊和氣體流量模塊;所述的電氣參數(shù)模塊由一些關(guān)于電壓、電流、頻率、 脈寬及功率的表計(jì)構(gòu)成，所述的氣體流量模塊由一些關(guān)于氣體流量及流速的表計(jì)構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體射流裝置，其特征在于:所述的等離子體刷通過(guò)氣體 軟管經(jīng)氣體流量模塊外接氣體儲(chǔ)瓶。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體射流裝置，其特征在于:所述高壓脈沖電源與等離子 體刷之間外露的高壓導(dǎo)線和氣體軟管共同采用金屬軟管包裹。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體射流裝置，其特征在于:所述的高壓導(dǎo)線表面帶有絕緣層。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體射流裝置，其特征在于:所述的金屬外殼、金屬軟管 以及高壓脈沖電源的殼體均接地。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體射流裝置，其特征在于:所述的外絕緣介質(zhì)套開(kāi)口端 截面為長(zhǎng)方形，所述的金屬外殼底部開(kāi)有與外絕緣介質(zhì)套開(kāi)口端尺寸配合的長(zhǎng)方形通孔。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體射流裝置，其特征在于:所述的外絕緣介質(zhì)套與金屬 外殼之間存有空隙，金屬外殼底部的通孔孔壁與外絕緣介質(zhì)套開(kāi)口端貼合密封。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體射流裝置，其特征在于:所述的金屬外殼底部長(zhǎng)方形 通孔所形成的環(huán)形接地極與高壓電極末端錯(cuò)開(kāi)一段距離。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體射流裝置，其特征在于:所述等離子體刷的金屬外 殼上帶有把手。
【文檔編號(hào)】H05H1/26GK205584605SQ201620306704
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】鄭超, 劉振, 寇艷芹, 姜紅強(qiáng), 黃逸凡, 閆克平
【申請(qǐng)人】浙江省醫(yī)療器械不良事件監(jiān)測(cè)和安全研究中心