[發明專利]等離子體活性粒子在人體組織空間分布的檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202210417404.5
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114732365A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 何桐桐;何燕鵬;鄭躍勝
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01N21/84
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種等離子體活性粒子在人體組織空間分布的檢測方法及裝置。該方法：采用明膠水凝膠模擬人體組織，并在其中添加活性粒子顯色劑，經等離子體處理后，活性粒子和顯色試劑發生顯色反應使明膠水凝膠顯色，對顯色明膠水凝膠進行圖像采集與圖像處理，獲得明膠水凝膠的灰度圖。根據灰度值與相應活性粒子濃度的對應關系繪制出灰度?濃度標準曲線。通過獲取等離子體處理后的明膠水凝膠的灰度圖，對照標定的灰度?濃度標準曲線即可定量測量活性粒子在模型人體組織中的濃度空間分布。本發明直觀、便捷地測量等離子體活性粒子在模型人體組織中的空間分布，裝置操作簡單、成本低、便攜，可以在多種應用場合實現快速精確測量。

技術領域

本發明涉及一種等離子體活性粒子在人體組織空間分布的檢測方法及裝置。

背景技術

近年來，隨著放電技術的發展，可以在大氣壓下產生高化學活性并且溫度接近于室溫的等離子體，即大氣壓冷等離子體。因為大氣壓冷等離子體放電均勻、氣體溫度低，能夠與人體組織友好接觸，使得冷等離子體在生物醫學領域的應用具有獨特優勢，進而產生了“等離子醫學”這門新型交叉學科。

大量研究表明，大氣壓冷等離子體在凝血、癌細胞處理、慢性傷口愈合等應用中都具有顯著的治療效果。在凝血方面，等離子體處理幾秒鐘便能使血液迅速凝結，縮短血液凝結的時間，且疼痛程度較輕微。在癌細胞處理方面，等離子體與癌細胞的相互作用使得細胞內氧化應激增強，最后達到誘導癌細胞凋亡的目的。在慢性傷口愈合方面，傷口處經等離子體處理后細菌數有明顯下降，且等離子體與活體細胞的相互作用能加快纖維細胞的增殖，促進傷口愈合。

等離子體通過氣體高壓放電產生大量活性粒子，如O₃、H₂O₂、N₂O₅、HNO₂和HNO₃等。這些活性粒子與人體組織接觸后生成多種液相活性粒子，如H⁺、和等。等離子體產生的活性粒子在生命體中會參與到數量眾多的生化反應中，從而產生重要的生物醫學效應，如使微生物失活、促進細胞增殖和誘導細胞凋亡等。

等離子體生成的活性粒子能夠與人體組織相互作用產生重要的生物醫學效應，因此可以通過精準調控這些活性粒子的濃度來實現對人體組織的精確治療。為實現這一目標，需要先獲取等離子體活性粒子在人體組織中的空間分布。受限于當前試驗技術水平與倫理要求限制，目前無法直接獲取等離子體活性粒子在人體組織中的空間分布，因此目前相關研究主要以模型人體組織作為代替。由于人體組織中含有大量的水，因此當前主要以水溶液作為模型人體組織，并在其中添加化學顯色試劑，用等離子體對其進行處理后，通過顏色變化來獲得活性粒子的濃度和空間分布。但該檢測方法存在以下缺點：

1.由于溶液流動性，目前只能檢測水溶液中活性粒子的平均濃度，對于活性粒子在其中的空間分布，只能粗略估計。

2.由于人體組織的生物大分子會抑制活性粒子在其中的擴散，且活性粒子與生物大分子的反應速率高于水分子，所以在水溶液中活性粒子的擴散范圍會顯著大于人體組織。

3.用水溶液模擬模型人體組織與真實的人體組織相比有較大差異，且無法根據實驗需求改變相應的物理參數，實現模擬不同人體組織的目的，來滿足不同實驗的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有檢測的方法的缺陷，提供一種等離子體活性粒子在人體組織空間分布的檢測方法及裝置，該方法采用醫學研究中常用的明膠水凝膠模擬人體組織，并在其中添加活性粒子顯色劑(本發明以H⁺、O₃三種代表正離子、負離子以及中性粒子)，通過圖像采集與圖像分析，實現對活性粒子在模型人體組織空間分布的定量診斷。