非热等离子体制造技术

本发明专利技术涉及一种用于向人体施加等离子体的等离子体生成装置，所述装置包括：包含气体的贮存器，与所述贮存器流体连接的等离子体区，以及用于通过在所述等离子体区中放电来生成等离子体的器件，其中：所述气体包含92％至99.9％的氩气和0.1％至8％的氪气；或者所述气体包含95％至99.5％的氩气和0.5％至5％的氢气；或者所述气体包含92％至99.5％的氩气和0.5％至8％的一氧化二氮。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本公开涉及非热等离子体处理装置和方法。具体地说，本公开涉及所谓的“冷等离子体”的产生及其用于治疗各种病症的应用。所述治疗优选地在医疗环境或专业环境中执行，或者在舒适的使用者家庭环境中执行。气体通常是电绝缘体。然而，当将足够的热能供应给气体或者可替代地将足够大的电势差跨包含气体的间隙施加时，那么气体将分解并且导电。这是因为气体的电中性原子或分子已被电离来形成电子和正电荷离子。这种被电离的气体是等离子体。当所述电离由大的电势差驱动时，在光电子与较重的气体分子和等离子体离子之间的动量传递不是非常有效。因此，将被供应来形成等离子体的大量的能量供应给电子。因此，具体地在低气体压力和低带电粒子密度下的电离气体被描述为“冷的”或非热的。这意味着组分(例如，电子、离子和气体分子)各自仅与类似质量的物质热平衡。这类非热等离子体用于破坏细菌是为人们所熟知。出于这个原因，已知在各种形式的牙科手术中使用非热等离子体。由于当在患者口腔中进行操作时的限制，这类等离子体装置通常依赖于气体在两个电极之间的流动以产生可引导到处理区域上的等离子体。等离子体的非热产生提供具有患者可忍受的温度的等离子体气体。WO2013040476公开了用于使用氦气流生成等离子体的装置。类似地，WO2012/042194涉及用来生成用于口腔治疗的等离子体的等离子体生成器的使用。所述等离子体生成器使用具有高达40％的更容易电离的稀有气体的氦载气来生成等离子体，所述稀有气体选自氩气、氪气、氖气和氙气。还已知使用等离子体装置来治疗皮肤感染。在这类应用中，患者的皮肤通常用来提供第二电极。以此方式，可将第一电极保持在有待处理的区域上方，并且在电极与患者皮肤之间形成大的电压差。这导致等离子体从电极与患者皮肤之间的气体而形成。这允许通过使用大电极来处理大区域，但这依赖于等离子体从空气层形成。例如，US8103340使用这类装置来处理患者皮肤。已知的是，分解的实质以及发生分解的电压随大量的参数而变，所述参数包括气体、气体压力、材料和性质、跨其维持电势差的表面的几何结构和间距、电极的分隔距离以及高电压供应的性质。已知当生成等离子体供牙科应用使用时来使用各种气体。通常已知的是使用稀有气体，诸如氦气或氩气。这是因为这些气体使所形成的等离子体稳定。这些气体是不反应的但被激发来形成相对持久的等离子体，并且还用来与空气一起形成反应性物质，诸如单态氧、羟基自由基等。DE102007040434公开了用于产生在治疗探针与人或动物的身体之间形成的电场或电磁场的装置。所述探针填充有氩气和氖气的稀有气体混合物。WO2012172285公开了用于在环境大气压力下形成气体等离子体的装置，所述气体等离子体包含用于处理区域的处理的活性物质。US2013233828公开了具有排放管和混合器的大气等离子体辐射单元，所述排放管用于喷射由惰性气体的电感耦合等离子体形成的初级等离子体，以及所述混合器用于通过初级等离子体与第二惰性气体和反应性气体的混合气体区域进行碰撞而生成由制成等离子体的混合气体所形成的次级等离子体。本专利技术的目标是提供改进的方法来使用等离子体用于各种处理，解决与现有技术相关联的缺点或者至少对其提供商业上可行的替代方案。根据第一方面，提供用于向人体施加等离子体的等离子体生成装置，所述装置包括：包含气体的贮存器，与所述贮存器流体连接的等离子体区，以及用于通过在所述等离子体区中放电来生成等离子体的器件，其中：所述气体包含92％至99.9％的氩气和0.1％至8％的氪气；或者所述气体包含95％至99.5％的氩气和0.5％至5％的氢气；或者所述气体包含92％至99.5％的氩气和0.5％至8％的一氧化二氮。现将进一步描述本公开。在下面的段落中，更加详细地限定本公开的不同方面/实施方案。除非明确有相反的说明，否则如此限定的每个方面/实施方案都可以与任何其他方面/实施方案或各方面/各实施方案组合。具体地说，被指示为优选的或有利的任何特征可与被指示为优选的或有利的任何其他一个或多个特征组合。本专利技术人已发现可通过将基础等离子体气体与少量的某些另外的气体掺杂来增强等离子体治疗的功效。这些已被发现会导致增强的治疗水平，尤其是在手持式治疗装置的约束条件内。本专利技术人已发现将从0.5％至5％的氢气包含在氩气中在本文公开的治疗中具有惊人的功效。更优选地，氢气以1％至2.5％，更优选地1％至2％，并且最优选地大约1.5％的量存在。具体地说，因为与等离子气体(诸如氦气)相比，氩气具有较低的电离势，所以氩气更容易分解而形成等离子体，并且所增加的电离速率导致更高的载气温度。这使得氩气不适合用于应用于活细胞或患者的大多数治疗中。此外，已发现氩气作为等离子体气体的使用会引起稳定的辉光放电在由高电压激发成丝状状态(包括电弧放电)时的不希望的击穿。如果这发生在生物医学领域中所使用的等离子体中，那么它可导致比可接受的放电电流更高的放电电流递送到受试者。令人惊讶地已发现，将低水平的氢气引入氩气中有助于减轻这些问题。在不希望受到理论束缚的情况下，认为氢气将通过部分地使等离子体淬火来有助于防止等离子体温度达到不可接受的水平。这因此调节了电离速率。作为一个相关益处，由于氢气是高导热性气体，因而其另外有助于携带热量离开高温等离子体区域。相比之下，纯氩气具有低的导热性。本专利技术人发现，当氢气水平太低时，添加氢气不足以将温度减小到安全水平。他们还发现，当分子氢混合到氩气中的水平太大时，将完全使所产生的等离子体淬火。在本文所论述的有利范围中，发现氢气将使非常高能量状态的氩气物理地淬火，但也在等离子体羽流中产生原子氢，该等离子体羽流在施加部位处与空气混合、影响处理部位。理论上认为，氢气可有利地有助于形成羟基自由基，因为氢气的存在增加了所测试的处理过程的功效。使用氢气和氩气共混物的独特优势在于氩气是比氦气(一种已知的替代性等离子体气体)更加成本有效的气体。因此，当部分地淬火以使得等离子体处于可用温度下时，使用氩气更便宜并且使用氦气与等离子体气体一样有效。此外，当有待采用等离子体羽流来供应用于通过形成OH自由基来漂白表面的氧化过程时，羽流中可用的原子氢的额外供应在接触从空气可获得的分子氧和同样形成的NO时将允许形成更多的HO2自由基和OH自由基：H+O2->HO2HO2+NO->OH+NO2本专利技术人已发现将0.5至8％的一氧化二氮包含在氩气中在本文公开的处理中具有惊人的功效。优选地，气体包含2％至6％的一氧化二氮。在不希望受到理论束缚的情况下，认为一氧化二氮可在接触分子水和可从空气获得的氧气时允许形成更多的HO2自由基和OH自由基。本专利技术人已发现将0.1％至8％的氪气包含在氩气中在本文公开的处理中具有惊人的功效。更优选地，氪气以0.5％至6％，更优选地从1％至5％，并且最优选地大约4％的量存在。在实验性试验中测试氪气在氩气中的存在。发现这种混合在漂白试验中是最有效的惰性气体混合物。在氪气低于0.1％的情况下，氩气引起电火花和电弧放电。在氪气高于8％的情况下，等离子体停止形成，因为其被快速地淬火。在任何情况下，氪气成本高，所以希望避免使用太多的氪气。据信，一氧化二氮或氪气的存在还对减少与被用作等离子体气体的氩气相关联的电弧放电有影响。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向人体施加等离子体的等离子体生成装置，所述装置包括：包含气体的贮存器，与所述贮存器流体连接的等离子体区，以及用于通过在所述等离子体区中放电来生成等离子体的器件，其中：所述气体包含92％至99.9％的氩气和0.1％至8％的氪气；或者所述气体包含95％至99.5％的氩气和0.5％至5％的氢气；或者所述气体包含92％至99.5％的氩气和0.5％至8％的一氧化二氮。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.23 GB 1401146.41.一种用于向人体施加等离子体的等离子体生成装置，所述装置包括：包含气体的贮存器，与所述贮存器流体连接的等离子体区，以及用于通过在所述等离子体区中放电来生成等离子体的器件，其中：所述气体包含92％至99.9％的氩气和0.1％至8％的氪气；或者所述气体包含95％至99.5％的氩气和0.5％至5％的氢气；或者所述气体包含92％至99.5％的氩气和0.5％至8％的一氧化二氮。2.如前述权利要求中任一项所述的等离子体生成装置，其中：所述气体包含94％至99.5％的氩气和0.5％至6％的氪气；或者所述气体包含97.5％至99％的氩气和1％至2.5％的氢气；或者所述气体包含94％至98％的氩气和2％至6％的一氧化二氮。3.如权利要求1或权利要求2所述的等离子体生成装置，其中用于生成等离子体的所述器件包括电源和用于邻近人体放置的介电电极，并且其中在使用时，在所述介电电极与人体表面之间形成所述等离子体区。4.如权利要求1或权利要求2所述的等离子体生成装置，其中用于生成等离子体的所述器件包括电源以及第一电极和第二电极，并且其中在使用时，在所述第一电极与所述第二电极之间形成所述等离子体区，并且其中从所述贮存器穿过所述等离子体区的气流提供了接触人体表面的等离子体流。5.如权利要求1或权利要求2所述的等离子体生成装置，其中用于生成等离子体的所述器件包括电源以及夹有介电材料的第一电极和第二电极，并且其中在使用时，在所述第一电极或所述第二电极与人体表面之间形成所述等离子体区。6.如前述权利要求中任一项所述的等离子体生成装置，其中所述装置是手持式的。7.如权利要求6所述的等离子体生成装置，其中所述电源包括集成到所述手持式装置中的电池。8.如前述权利要求中任一项所述的等离子体生成装置，其中所述气体通过用于生成等离子体的所述器件以小于5l/min，优选地小于2.5l/min，更优选地小于1.5l/min，并且最优选地0.1l/min至0.5l/min的流速进行供应。9.如前述权利要求中任一项所述的等离子体生成装置，其中用于生成等离子体的所述器件在2-15kV的电压下操作。10.如前述权利要求中任一项所述的等离子体生成装置，其中所述装置是直发器、牙刷、足部水疗机或发刷。11.一种用于如前述权利要求中任一项所述的等离子体生成装置中的可再填充贮气罐，所述贮气罐包括贮存器并且包含加压气体，其中：所述气体包含92％至99.9％的氩气和0.1％至8％的氪气；或者所述气体包含95％至99.5％的氩气和0.5％至5％的氢气；或者所述气体包含92％至99.5％的氩气和0.5％至8％的一氧化二氮。12.如权利要求11所述的可再填充贮气罐，其中所述气体基本上由氩气和氪气、氩气和一氧化二氮、或者氩气和氢气连同任何不可避免的杂质组成。13.根据权利要求9或权利要求10所述的可再填充贮气罐，其中所述装置是手持式的，并且其中所述贮气罐可集成到所述手持式装置中。14.一种用于在治疗指甲中的真菌感染的方法中使用的等离子体，其中所述等离子体由通过气体放电而生成，其中所述气体包含92％至99.9％的氩气和0...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·B·霍尔贝克，R·S·梅森，
申请(专利权)人：兰德股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE