[發明專利]一種便捷式大氣壓常溫等離子體射流產生裝置

在審

• 申請號: 201610910409.6
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN106658931A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 吳淑群;武菲;董熙;張潮海
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于氣體放電與放電等離子體技術領域，特別涉及了一種常溫等離子體射流產生裝置。

背景技術

等離子體是由電子、離子等帶電粒子以及中性粒子組成的，宏觀上呈中性。在目前氣體放電等離子體技術中，按照電子溫度與離子溫度，放電等離子體可分為:高溫等離子體和低溫等離子體。其中，電子溫度和離子溫度相等則稱為高溫等離子體，反之，稱為低溫等離子體。

因為低溫等離子體中富含活性粒子（如帶電粒子、O、OH、NO和O₃等），所以近年來被廣泛應用于材料表面處理、廢氣處理、納米催化等諸多領域。特別是，大氣壓常溫等離子體射流的出現，極大的促進了低溫等離子體在生物醫學領域的應用，如殺菌消毒、傷口愈合、牙齒根管治療、癌細胞處理等，并促使形成了一門新興學科?等離子體醫學。相比于傳統低溫等離子體產生方式，如火花放電、電暈放電和介質阻擋放電，大氣壓常溫等離子體射流具有無需昂貴真空環境、溫度低至室溫、放電穩定和能夠處理三維復雜物體的突出優點，使得其特別適合于生物醫學應用。

以下是幾種典型的低溫等離子體射流裝置：

（1） 一種基于大氣壓低溫等離子體的牙齒根管消毒裝置，見中國專利申請1 （申請公布號 CN 105726140 A），此專利申請公開了一種基于大氣壓低溫等離子體的牙齒根管消毒裝置，如圖1所示，包括手柄11a、微電弧等離子體發生器1a、導引管4a和高壓電源2a，其中，所述微電弧等離子體1a發生器固定在手柄11a上，其高壓極5a和地極6a分別通過導線連接高壓電源2a，產生的等離子體射流噴射入導引管4a中；導引管4a的尖端一端深入牙根管的內部進行殺菌消毒。該裝置能夠快速有效殺滅細菌及生物膜，無毒、無刺激、無異味，有效避免氫氧化鈣等藥物時間長、耐藥性及無法到達根管分支的缺點，同時大氣壓低溫空氣等離子體技術裝置耗能低，操作簡便，安全性好，導引管可更換，有效降低治療成本。該裝置產生電弧等離子體，放電不穩定，能量消耗大，發熱嚴重，而且產生的等離子體容易使高壓極與地極相連，使得裝置能耗高；且地極需與大地相連才能使該發明絕緣層被損壞后仍處于安全狀態，但接大地不僅會消耗成本，而且攜帶使用不便利。

（2）一種可手持的醫用低溫等離子體射流裝置，見中國專利2（授權公告號 CN 205142645 U），本專利公開了一種可手持的醫用低溫等離子體射流裝置，如圖2所示，等離子體噴槍內部有圓柱狀的絕緣芯8b，絕緣芯8b的軸心處插入了一端封閉的石英管12b，石英管中插入了高壓電極13b。絕緣芯8b的邊緣處有氣體通道，塑料氣體軟管11b插在其中。本實用新型中氣體經過等離子體噴槍時，在高電壓脈沖作用下，電離成等離子體并形成射流 ；等離子體噴槍可直接手持，并通過金屬軟管較大的活動范圍，用于不同的醫療場合，比如皮膚的消毒滅菌、齲齒的處理、血液的凝固、傷口的愈合、皮膚病的治療以及癌癥治療等等。該裝置不足之處在于導電金屬構成的高壓脈沖電源外殼、金屬軟管以及金屬材質的等離子體噴槍表面多處都需要與大地相連使接地處電勢為零確保觸碰安全，但手持處是金屬，一旦接地出問題將會帶來很大的安全隱患；且多處接地使得該裝置攜帶使用不方便。

（3） 一種手持式低溫等離子體射流裝置，見中國專利3（授權公告號 CN 205265988 U），此專利公開了一種手持式等離子體發生裝置，如圖3所示，包括等離子體腔、絕緣保護套管6c、硬導氣管4c、外部電源3c和外部氣源5c ；所述等離子體腔包括小口徑銅管電極1c和帶絕緣層電極2c，所述帶絕緣層電極2c為漆包線或帶絕緣包層的導線，該電極可纏繞在銅管1c上或纏繞在所述硬導氣管4c上距離銅管10mm 以內位置形成放電回路，由于放電回路在腔內形成而受外界干擾較小 ；所述硬導氣管4c可直接套在銅管1c電極外面 ；所述絕緣保護套管6c為內徑10~14mm 外徑 14~18mm 的硅膠管或 PU 管，能夠把等離子體腔及氣管緊密牢固的裝入其中，并且所述保護套管能夠起到安全隔離作用及便于手持操作。此裝置能在大氣壓下穩定工作，并保持等離子體溫度為室溫或僅略高于室溫。此裝置產生的等離子體射流面積、長度、強度可通過電源電壓及頻率進行調節，針對不同的處理對象可提供不同的工作模式。該裝置的不足之處在于板板介質阻擋放電相對針板介質阻擋放電能耗更大，而且該裝置地極需與大地相連才能夠保證其安全性，不便于攜帶使用。