一种可用于伤口愈合的常压冷等离子体发生装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种可用于伤口愈合的等离子体发生装置，包括接地的不锈钢筒帽，该筒帽内壁紧贴一层绝缘介质，顶部开口，底部安装有圆柱形绝缘底座，套有石英介质管的高压电极通过绝缘底座中心置于不锈钢筒帽内，高压电极前端作为放电端，后端与高压电源相连接，在高压电极后端连接着绝缘底座安装可调装置，并连接着绝缘底座安装绝缘介质外壳，所述的不锈钢筒帽一侧开有工作气体进气通道；所述石英介质管两端敞口，所述的可调装置调节高压电极与筒帽地电极间的放电间距。本发明易制作，使用简单方便安全，放电气体范围广，可以解决空气，氮气放电问题，等离子体温度低，粒子密度高，活性成分多，可用于伤口愈合，进一步拓展了常压等离子体应用范围。
【专利说明】—种可用于伤口愈合的常压冷等离子体发生装置
【技术领域】
[0001]本发明属于常压冷等离子体发生装置，具体涉及一种可用于伤口愈合的大气压低温等离子体发生装置。
【背景技术】
[0002]常压非平衡等离子体由于其不需要真空系统，并且其等离子体空间富集离子、电子、激发态原子、分子及自由基等都是活泼的反应性物种，这些活性粒子数量大、种类多、活性强，易于和所接触的材料表面发生反应。因此常压非平衡等离子体在航天、环境、生物医疗、材料的表面处理、食品杀菌、废水处理等方面的有很大的应用前景。
[0003]现有技术中，常压等离子体按等离子体温度与电子温度的关系，主要有常压平衡等离子体和常压非平衡等离子体。这两种常压等离子体由于等离子体特性的不同，有着不同的应用。常压平衡等离子体常指等离子体温度在几千开尔文以上的热等离子体，这类等离子体具有高温、高密度的特性常被用于等离子体材料合成、等离子体喷涂及金属熔融焊接等领域。而常压非平衡等离子体由于等离子体温度远小于电子温度，使得等离子体在保持丰富的活性粒子成分的同时，等离子温度只有几百开尔文。这种非平衡特性常用于非耐高温表面材料的处理以及生物医学的应用。
[0004]常规的常压非平衡等离子体多采用介质阻挡放电形式以及工作气体多为惰性工作气体如氩气和氦气产生。而这些工作气体一般价格昂贵，所以采用较为便宜的氮气、氧气、空气作为工作气体也就变得更具有实际意义。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种可用于伤口愈合的常压非平衡冷等离子体发生装置，可采用惰性气体如氦气、氩气及其掺氧气体，也可以是成本较低的氮气(氮掺氧)、氧气和空气等作为工作气体。
[0006]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
一种可用于伤口愈合的常压冷等离子体发生装置，包括接地的不锈钢筒帽，该筒帽内壁紧贴一层聚四氟材料的绝缘介质，顶部开口，底部安装有圆柱形绝缘底座，套有石英介质管的高压电极通过圆柱形绝缘底座中心置于不锈钢筒帽内，高压电极前端作为放电端，处在不锈钢筒帽顶部区域，后端与高压电源相连接，在高压电极后端连接着绝缘底座安装可调装置，所述的可调装置由绝缘圆柱块和旁侧装有带刻度的标尺的组成，并连接着绝缘底座安装聚四氟材料的绝缘介质外壳，所述的不锈钢筒帽一侧开有工作气体进气通道；所述石英介质管两端敞口，使所述的高压电极放电端与不锈钢筒帽顶部开口间无介质层阻挡，通过所述的可调装置调节高压电极与筒帽地电极间的放电间距。
[0007]所述高压电极的放电端的形状可以为平面状结构或者圆锥状结构。
[0008]所述高压电极材料可以是铜、钨等导电耐腐蚀材料。
[0009]所述的高压电源可以是交流电源或直流电源，其内部具有限流功能，以保证常压等离子体发生装置的低温特性。
[0010]所述的高压交流电源输出电压从0-25KV可调，输出频率从IOkHz到50kHz可调。
[0011]在固定所述高压电源输出电压、频率及固定气流量条件下，通过调节放电间距，可改变发生长度和温度。
[0012]在固定放电间距及固定气流量条件下，通过调节所述高压电源输出电压和频率，可改变发生长度和温度。
[0013]在固定所述高压电源输出电压、频率及固定放电间距条件下，通过改变气体流量，可改变发生长度和温度。
[0014]所述的高压电极放电端作用于工作气体可产生大量能快速促进伤口愈合的氮氧化物，活性氧等活性粒子成分。
[0015]本发明具有如下显著优点:
(I)、由于在常压条件下产生等离子体，无需昂贵的真空设备，结构简单方便，易于制作，成本低。
[0016](2)、由于高压电极至于不锈钢筒内，外有绝缘介质以及接地保护，安全可靠，可接触。
[0017](3)、电极间无介质阻挡层，电源具有限流功能，等离子体活性粒子密度高，同时具有低温特性。
[0018](4)、通过调节放电间距来调节等离子体放电强度，可改变等离子体温度及活性粒子密度，可用于不同的应用领域如等离子体医学和表面清洗等，拓展了应用范围
(5)、可以采用氮气(氮气掺氧)、氧气、空气作为工作气体可大大降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明(平面状电极)结构示意图。
[0020]图2为本发明(圆锥状电极)结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]如图1、2所示，一种可用于伤口愈合的常压冷等离子体发生装置，包括接地的不锈钢筒帽5，该筒帽内壁紧贴一层聚四氟材料的绝缘介质，顶部开口，底部安装有圆柱形绝缘底座9，套有石英介质管3的高压电极4穿过圆柱形绝缘底座中心置于不锈钢筒帽5内，高压电极前端作为放电端，处在不锈钢筒帽顶部区域6，后端与高压电源I相连接，在高压电极后端连接着绝缘底座安装可调装置，所述的可调装置由绝缘圆柱块和旁侧装有带刻度的标尺10的组成，并连接着绝缘底座安装聚四氟材料的绝缘介质外壳11，所述的不锈钢筒帽一侧开有工作气体进气通道2，进气通道通过流量计连接气瓶；所述石英介质管两端敞口，使所述的高压电极放电端与不锈钢筒帽顶部开口间无介质层阻挡，形成等离子体反应区7，高压电极4放电端为平面状或圆锥状，通过所述的可调装置调节高压电极与筒帽地电极间的放电间距，进而改变等离子体反应区7的放电强度，并在气流的引导作用下吹出不锈钢筒形成等离子体8。
[0022]高压电极4材料可以是铜、钨等导电耐腐蚀材料，高压电源I可以是直流电源或交流电源，通过进气通道2的工作气体既可以是惰性气体如氦气、氩气及其掺氧气体，也可以是较便宜的氮气(氮掺氧)、氧气和空气等气体。
[0023]改变电源I输出电压、频率，放电间距和进入进气通道2的气流量可改变等离子体8的长度和等离子体温度。以氮气放电为例，固定输出电压为6 kV，频率32 kHz，气流量20L/min,通过调节放电间距(2-6 mm),可实现等离子体8长度从2_3 cm,温度从300-330K的变化。
[0024]以氮气放电为例，固定放电间距4 mm，输出频率32 kHz，气流量20 L/min，通过改变输出电压(6KV-9KV)可实现等离子体8长度2.5-3.5 cm，温度300-400K的变化。
[0025]以氮气放电为例，固定放电间距4 mm，输出电压6 kV，频率32 kHz，改变气流量(5-40 L/min)可实现等离子体8长度2-6 cm，温度300-450K的变化。
[0026]以氮气放电为例，在输出电压为6 kV，频率32 kHz，气流量20 L/min，放电间距4mm固定条件下，发生温度300K左右条件下，可在5 min内将涂布在琼脂板上的绿脓杆菌从IO6 CFU完全杀灭。
【权利要求】
1.一种可用于伤口愈合的常压冷等离子体发生装置，包括接地的不锈钢筒帽，该筒帽内壁紧贴一层聚四氟材料的绝缘介质，顶部开口，底部安装有圆柱形绝缘底座，套有石英介质管的高压电极通过圆柱形绝缘底座中心置于不锈钢筒帽内，高压电极前端作为放电端，处在不锈钢筒帽顶部区域，后端与高压电源相连接，在高压电极后端连接着绝缘底座安装可调装置，所述的可调装置由绝缘圆柱块和旁侧装有带刻度的标尺的组成，并连接着绝缘底座安装聚四氟材料的绝缘介质外壳，其特征在于:所述的不锈钢筒帽一侧开有工作气体进气通道；所述石英介质管两端敞口，使所述的高压电极放电端与不锈钢筒帽顶部开口间无介质层阻挡，通过所述的可调装置调节高压电极与筒帽地电极间的放电间距。
2.按照权利要求1所述的可用于伤口愈合的常压冷等离子体发生装置，其特征在于:所述高压电极的放电端的形状可以为平面状结构或者圆锥状结构。
3.按照权利要求1所述的可用于伤口愈合的常压冷等离子体发生装置，其特征在于:所述高压电极材料可以是铜、钨等导电耐腐蚀材料。
4.按照权利要求1所述的可用于伤口愈合的常压冷等离子体发生装置，其特征在于:所述的高压电源可以是交流电源或直流电源。
5.按照权利要求1所述的可用于伤口愈合的常压冷等离子体发生装置，其特征在于:所述的高压电极放电端作用于工作气体产生大量能快速促进伤口愈合的活性粒子成分。
【文档编号】A61N1/44GK103781271SQ201410022350
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月16日 优先权日:2014年1月16日
【发明者】肖德志, 沈洁, 程诚, 兰彦, 谢红兵, 舒兴胜 申请人:中国科学院等离子体物理研究所