用于利用非热等离子体灭活微生物的装置和方法制造方法及图纸

基于在期望的频率和受控的功率水平下施加电流，控制非热等离子体发射器阵列发射等离子体。一种用于阵列控制器的电源包括变压器，该变压器在阵列和将阵列连接到电源的线缆的组合电容的谐振频率下操作。进入阵列的功率由控制器监视，并可以由用户调整。控制器监视反射功率特性(诸如交流电的谐波)，以确定等离子体和/或谐振频率等离子体发射器的发起电压。非热等离子体发射器阵列可以用在治疗、诊断和/或医疗消毒应用中，诸如防止、限制和/或治疗由感染试剂在人体中引起的疾病的发展。疗由感染试剂在人体中引起的疾病的发展。疗由感染试剂在人体中引起的疾病的发展。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于利用非热等离子体灭活微生物的装置和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于驱动非热等离子体发射器和控制发射的等离子体以供在包括治疗和诊断应用的等离子体医学中使用的设备。

技术介绍

[0002]等离子体是一种电离状态的物质，当被施加到无生命表面或组织时，其清洁、去污、消毒、抗菌和愈合特性是已知的。当能量施加到物质时，可以创建等离子体。随着能量输入增加，物质的状态从固态改变为液态，改变为气态。如果向气态中馈入附加的能量，则气体中的原子或分子将电离，并且改变成富含能量的等离子态，或者说物质的第四基本态。
[0003]存在两种类型的等离子体——热等离子体和非热等离子体，非热等离子体也称为冷等离子体。热等离子体处于热平衡，即电子和重粒子处于相同的温度。当前的技术通过加热气体或使气体经受用发生器施加的强电磁场来创建热等离子体。随着用热量或电磁场施加能量，电子的数量可以减少或增加，从而创建带正电或负电的粒子，称为离子。热等离子体可以由等离子炬或在高压放电中产生。如果热等离子体用于治疗对热量敏感的材料或表面，则它可能引起严重的热干燥、烧伤、结疤和其他损伤。
[0004]为了减轻这样的损伤，已经创建了将非热等离子体施加到热敏材料和表面的方法和设备。然而在热等离子体中，重粒子和电子彼此处于热平衡，在非热等离子体中，离子和中性粒子处于比电子低得多的温度(有时与室温一样低)。非热等离子体通常可以在接触点处以低于104
°
F操作。因此，非热等离子体不太可能损伤人体组织。
[0005]为了创建非热等离子体，在两个电极之间施加电势梯度。典型地，电极处于诸如氦气、氮气、氦氧、氩气或空气的流体环境中。当高电压电极和接地电极之间的电势梯度足够大时，电极之间的流体电离并变得导电。例如，在等离子体笔中，电介质管包含两个与管大致相同直径的盘状电极，由小间隙间隔开。盘是穿孔的。在两个电极之间施加高电压，并且诸如氦气和氧气的气体混合物流过电极的孔。当电势梯度足够大时，在电极之间的间隙中点燃等离子体，并且长度达到12cm的等离子体羽流(plume)通过外电极的孔径放电并且到周围的室内空气中。
[0006]需要强制气体的等离子体系统可能非常大且笨重，需要使用气罐来供应创建等离子体所必需的流体。另一个缺点是在等离子体羽流和它所接触的表面之间仅存在狭窄的接触点。典型地，羽流在直径方面通常在1cm的量级。这使得治疗较大的区域费时且乏味，因为接触点必须跨待治疗的区域向后以及向前移动。跨治疗区域的治疗均匀性可能难以控制。
[0007]用于创建非热等离子体的另一种常用方法是电介质阻挡放电(“DBD”)，这是在由绝缘电介质阻挡分离的两个电极之间施加高电压之后产生的放电。DBD是一种在环境温度下从空气中生成非热等离子体的实践方法，并且有几种变体。例如，体积电介质阻挡放电(“VDBD”)发生在两个相似的电极之间，在一个电极上具有电介质阻挡，并且电极彼此面对。VDBD受到两个电极之间的空间、电极大小所限制，并且不能顺应不同的表面形貌。表面电介质阻挡放电(“SDBD”)可以发生在一个电极和诸如皮肤、金属或塑料之类的表面之间。在被
称为浮动电极电介质阻挡放电(“FE
‑
DBD”)变型的SDBD的特定示例中，电极之一由诸如石英的电介质保护，并且第二电极是人类或动物的皮肤或器官。在FE
‑
DBD设置中，第二电极不接地，并且保持在浮动电势。SDBD治疗区域受到电极大小所限制，并且像VDBD一样，它不能顺应与电极接触的表面。在当前的SDBD技术中，在等离子体羽流和与其接触的表面之间仅存在单个接触点。
[0008]另一种类型的非热等离子体被称为电晕放电，这是由带电导体周围的流体电离而导致的放电。电晕放电发生在急剧不均匀的电场区域中、在包括大气压的相对高的压力下。一个或两个电极附近的场必须比流体的其余部分强。这发生在尖锐点、边缘或小直径导线处。当导体周围电场的电势梯度高到足以在流体中形成导电区域，但又没有高到足以引起附近对象的电击穿或电弧放电时，就发生电晕。电晕的电离气体在化学上是活跃的。在空气中，这生成诸如臭氧(O3)和一氧化氮(NO)之类的气体，并且进而生成二氧化氮(NO2)。臭氧是在臭氧发生器中以这种方式有意创建的，但否则这些高腐蚀性物质通常是有异议的(objectionable)，因为它们是高度反应性的。合期望的是利用这些气体分子反应性的性质。
[0009]除了生成非热等离子体之外，还将合期望的是能够控制等离子体，使得其可以用于有益的目的。将合期望的是控制等离子体生成的时间长度、等离子体的功率水平，并调制等离子体的频率和波形。特定的调制频率与特定微生物的杀灭相关，所述特定微生物包括细菌、病毒、真菌和霉菌的形式。因此，还将合期望的是能够控制等离子体的这样的脉冲频率。这样，等离子体可以用来产生超出反应性品种所产生的生物效应的生物效应。为了确保发射的等离子体满足期望的参数，将发射限制到期望的参数并由授权人员进行将是有用的。为了方便起见，还将合期望的是这样的控制器是便携式的并且由电池供电。还将合期望的是控制器可用于多种大小和形状的等离子体发生器。
[0010]因此，本专利技术的目的是提供一种驱动非热等离子体发射器并控制发射的等离子体以供在等离子体治疗中使用的设备。

技术实现思路

[0011]该设备是一种电源，它以期望的频率和受控的功率水平驱动和控制非热等离子体发射器阵列。它以高频率创建高电压。电源利用微型同轴线缆连接到阵列。该电源包括升压变压器、平衡驱动器和控制器。电源被设计成使得变压器在阵列和连接线缆的组合电容的谐振频率下操作。电源优选地是电池，并且进入阵列中的功率由控制器监视，并且可以由用户调整。
[0012]在一个实施例中，平衡驱动器由控制器直接驱动。控制器监视变压器初级绕组电压和栅极驱动电压之间的相位关系，并将驱动频率调整到谐振。在另一个实施例中，平衡驱动器被配置成振荡器，该振荡器默认以谐振驱动变压器。来自变压器驱动器的信号向控制器生成中断，用于同步用于功率控制的电流和电压测量。
[0013]通过对阵列受控施加电流，该设备生成具有特定的、可修改的特性的非热等离子体，所述特性致使等离子体适合在某些医疗应用中使用。在生成等离子体时，该设备还在低温下并且以治疗有效的量生成臭氧形式的非自由基氧、自由基氧和用于与空气中的水结合形成过氧化氢的化学环境，以及在可见和UVA波长带二者内的光。本文提供了治疗方案，用
于使用该设备灭活或毁坏空气传播和/或可传输的感染试剂，包括诸如流感病毒和冠状病毒的病毒、诸如MRSA、疟原虫和其他寄生虫的细菌以及在体内和污染表面二者上的其他病原体。特别是，针对以下各项描述了协议：消毒地板、工作台面、金属和非金属器具、通风设备和其他紧急医疗设备、面罩及其过滤器、护面罩等；在感染发生蔓延之前，治疗被暴露于感染试剂的受试者以灭活感染试剂；治疗受感染的受试者以灭活感染试剂并减轻感染症状。
附图说明
[0014]图1是非热等离子体发射器阵列的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种操作非热等离子体生成设备的方法，所述方法包括：由所述设备的控制器确定与所述设备的用户的选择相关联的频率；由控制器使所述设备的电源向所述设备的等离子体发射器阵列供应电能；由控制器调制在频率下供应给等离子体发射器阵列的电能，以使等离子体发射器阵列电气地电离所述阵列附近的空气，并且从而产生具有与所述频率相关联的特性的非热等离子体；和将阵列定位在表面附近，使得等离子体发射器将非热等离子体发射到表面上。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述频率与杀死一种形式的病毒相关，并且其中将所述阵列定位在所述表面附近包括确定所述非热等离子体将与所述病毒的污染物相互作用的位置。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述频率大约是1550Hz。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述病毒是与COVID
‑
19相关联的新型冠状病毒。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述表面包括保护设备的表面，并且其中通过向所述表面施加非热等离子体来治疗所述表面包括：通过在大约3分钟和大约10分钟之间的持续时间内向所述表面施加非热等离子体来治疗所述表面。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述等离子体发射器阵列是由多个较小阵列组成的大阵列，所述方法进一步包括：由控制器控制所述多个较小阵列中的第一阵列以产生非热等离子体；和由控制器并且独立于控制第一阵列来控制较小阵列中的第二阵列，以产生非热等离子体。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：由控制器控制电源，以将电能仅施加到等离子体发射器阵列的所选等离子体发射器。8.一种方法，包括：用非热等离子体设备的等离子体发射器阵列电气地电离空气以产生非热等离子体；用非热等离子体设备的控制器控制非热等离子体生成设备的电源，以向非热等离子体生成设备的等离子体发射器阵列施加交流电；用控制器在调制频率下调制交流电，以使等离子体发射器产生具有与所述调制频率相关联的特性的第一非热等离子体；和将第一非热等离子体施加到表面以杀死或灭活微生物。9.根据权利要求8所述的方法，其中，调制所述交流电包括控制所述电源以与杀死与COVID
‑
19相关联形式的新型冠状病毒相关的速率向所述等离子体发射器阵列供应电能。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述速率是大约1550Hz，并且施加第一非热等离子体包括在大约10分钟至大约30分钟的范围内的持续时间内...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：智像控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：