[發明專利]一種介質噴嘴增強的手持醫療用低功率微波等離子體炬

有效

• 申請號: 202110431269.5
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113194594B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張朝陽;傅文杰;鄢揚;黎曉云
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H05H1/34
• 分類號: H05H1/34;A61B18/18
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發明屬于微波等離子體炬，具體涉及一種介質噴嘴增強的手持醫療用低功率微波等離子體炬。本發明結構為同軸結構，包括金屬外導體，金屬外導體內同軸套設有金屬內導體；等離子管沿等離子噴出方向依次分為第一同軸段、第二同軸段以及第三同軸段；第三同軸段的金屬外導體內壁上設置介質噴嘴，且與金屬內導體不接觸。由于在等離子管中增加了介質噴嘴，結合微波在介質噴嘴內壁和氣流層界面形成的反射，使電極頂端的電場強度得到增強，以實現在瓦級功率下激發等離子體。與現有技術相比，本發明實現了低功率下等離子體射流的激發，具有效率高、穩定性強等優點。

技術領域

本發明屬于醫療器械領域，具體涉及一種介質噴嘴增強的手持醫療用低功率微波等離子體炬。

背景技術

等離子體是物質的第四種形態，在這種狀態下物質被充分電離，主要由游離的電子、離子以及中性粒子等構成。等離子體具有高粒子動能，高化學活性等特點，被廣泛用于材料制備、鍍膜、切割、等離子體天線以及殺菌消毒等領域。等離子體不但可以消毒殺菌，還可以對組織粘膜等進行切割；很多研究表明其具有減小手術出血，降低感染風險，減小傷口愈合時間以及減小愈合疤痕的效果。

微波等離子體炬是一種使用微波能產生等離子體射流的裝置，目前主要的結構是矩形波導開孔采用表面波激發等離子體或者直段式同軸等離子體炬。前者的設備往往體積龐大，需要的微波功率高，即通常為數十萬到數千瓦級；而微波功率高會導致產生的等離子體射流溫度很高，作為醫用器件高溫會灼傷健康組織，影響使用的方便性；后者通常需要增加額外的部件穩定射流，且同樣存在需要微波功高的問題。因此有必要對微波等離子體炬進行研究，使其能更好的應用于醫療領域。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種介質噴嘴增強的手持醫療用低功率微波等離子體炬，以解決現有技術中等離子體炬效率低、體積大、射流不穩定的技術問題。

為實現上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種介質噴嘴增強的手持醫療用低功率微波等離子體炬，包括等離子管和介質噴嘴

所述等離子管為同軸結構，包括金屬外導體，金屬外導體內同軸套設有金屬內導體；金屬內導體作為放電電極，其半徑小于金屬外導體的內半徑，長度與金屬外導體相同或略短于金屬外導體；同軸結構沿等離子噴出方向依次分為第一同軸段、第二同軸段以及第三同軸段；

第一同軸段金屬外導體和金屬內導體的空腔中填滿介質材料；第二同軸段金屬外導體上設進氣口；第三同軸段金屬外導體內壁設有介質噴嘴，介質噴嘴不接觸金屬內導體。

進一步的，所述介質噴嘴為沙漏形結構，介質噴嘴沿等離子噴出方向依次分為收縮段、均直段和擴張段；收縮段連接第二同軸段，其內半徑沿等離子噴出方向逐漸減小；擴張段其內半徑沿等離子噴出方向最逐漸增大。這樣設置可以使微波在介質噴嘴內壁和氣流層介面同時發生反射，實現最低功率下激發等離子體。

進一步的，介質噴嘴6的中均直段內半徑為0.1mm～5mm。

進一步的，所述金屬內導體作為放電電極在第三同軸段中也采用漸變結構，即沿等離子噴出方向半徑逐漸減小，以減小氣流的擾動和等離子體絲在尖端的穩定性。

進一步的，所述第三同軸段采用金屬內導體漸變式結構配合介質噴嘴沙漏形結構的方式，以減小噴嘴出的氣體湍流，提高射流穩定性。