[发明专利]一种便捷式大气压常温等离子体射流产生装置

说明书

技术领域

本发明属于气体放电与放电等离子体技术领域，特别涉及了一种常温等离子体射流产生装置。

背景技术

等离子体是由电子、离子等带电粒子以及中性粒子组成的，宏观上呈中性。在目前气体放电等离子体技术中，按照电子温度与离子温度，放电等离子体可分为:高温等离子体和低温等离子体。其中，电子温度和离子温度相等则称为高温等离子体，反之，称为低温等离子体。

因为低温等离子体中富含活性粒子（如带电粒子、O、OH、NO和O₃等），所以近年来被广泛应用于材料表面处理、废气处理、纳米催化等诸多领域。特别是，大气压常温等离子体射流的出现，极大的促进了低温等离子体在生物医学领域的应用，如杀菌消毒、伤口愈合、牙齿根管治疗、癌细胞处理等，并促使形成了一门新兴学科−等离子体医学。相比于传统低温等离子体产生方式，如火花放电、电晕放电和介质阻挡放电，大气压常温等离子体射流具有无需昂贵真空环境、温度低至室温、放电稳定和能够处理三维复杂物体的突出优点，使得其特别适合于生物医学应用。

以下是几种典型的低温等离子体射流装置：

（1） 一种基于大气压低温等离子体的牙齿根管消毒装置，见中国专利申请1 （申请公布号 CN 105726140 A），此专利申请公开了一种基于大气压低温等离子体的牙齿根管消毒装置，如图1所示，包括手柄11a、微电弧等离子体发生器1a、导引管4a和高压电源2a，其中，所述微电弧等离子体1a发生器固定在手柄11a上，其高压极5a和地极6a分别通过导线连接高压电源2a，产生的等离子体射流喷射入导引管4a中；导引管4a的尖端一端深入牙根管的内部进行杀菌消毒。该装置能够快速有效杀灭细菌及生物膜，无毒、无刺激、无异味，有效避免氢氧化钙等药物时间长、耐药性及无法到达根管分支的缺点，同时大气压低温空气等离子体技术装置耗能低，操作简便，安全性好，导引管可更换，有效降低治疗成本。该装置产生电弧等离子体，放电不稳定，能量消耗大，发热严重，而且产生的等离子体容易使高压极与地极相连，使得装置能耗高；且地极需与大地相连才能使该发明绝缘层被损坏后仍处于安全状态，但接大地不仅会消耗成本，而且携带使用不便利。

（2）一种可手持的医用低温等离子体射流装置，见中国专利2（授权公告号 CN 205142645 U），本专利公开了一种可手持的医用低温等离子体射流装置，如图2所示，等离子体喷枪内部有圆柱状的绝缘芯8b，绝缘芯8b的轴心处插入了一端封闭的石英管12b，石英管中插入了高压电极13b。绝缘芯8b的边缘处有气体通道，塑料气体软管11b插在其中。本实用新型中气体经过等离子体喷枪时，在高电压脉冲作用下，电离成等离子体并形成射流 ；等离子体喷枪可直接手持，并通过金属软管较大的活动范围，用于不同的医疗场合，比如皮肤的消毒灭菌、龋齿的处理、血液的凝固、伤口的愈合、皮肤病的治疗以及癌症治疗等等。该装置不足之处在于导电金属构成的高压脉冲电源外壳、金属软管以及金属材质的等离子体喷枪表面多处都需要与大地相连使接地处电势为零确保触碰安全，但手持处是金属，一旦接地出问题将会带来很大的安全隐患；且多处接地使得该装置携带使用不方便。

（3） 一种手持式低温等离子体射流装置，见中国专利3（授权公告号 CN 205265988 U），此专利公开了一种手持式等离子体发生装置，如图3所示，包括等离子体腔、绝缘保护套管6c、硬导气管4c、外部电源3c和外部气源5c ；所述等离子体腔包括小口径铜管电极1c和带绝缘层电极2c，所述带绝缘层电极2c为漆包线或带绝缘包层的导线，该电极可缠绕在铜管1c上或缠绕在所述硬导气管4c上距离铜管10mm 以内位置形成放电回路，由于放电回路在腔内形成而受外界干扰较小 ；所述硬导气管4c可直接套在铜管1c电极外面 ；所述绝缘保护套管6c为内径10~14mm 外径 14~18mm 的硅胶管或 PU 管，能够把等离子体腔及气管紧密牢固的装入其中，并且所述保护套管能够起到安全隔离作用及便于手持操作。此装置能在大气压下稳定工作，并保持等离子体温度为室温或仅略高于室温。此装置产生的等离子体射流面积、长度、强度可通过电源电压及频率进行调节，针对不同的处理对象可提供不同的工作模式。该装置的不足之处在于板板介质阻挡放电相对针板介质阻挡放电能耗更大，而且该装置地极需与大地相连才能够保证其安全性，不便于携带使用。