等离子体处理装置

申请号 CN201380022097.X 申请日 2013-04-24 公开(公告)号 CN104470465B 公开(公告)日 2017-04-05
申请人 兰德股份公司; 发明人 R·S·马森;
摘要 一种 等离子体 处理装置(10),包括:收容 电池 (22)的本体部(11),气瓶(15),电源 电路 (21),以及包括一对 电极 (18、19)的等离子体生成器(20)。装置还包括可拆卸的施加器部(12),以及从生成器(20)延伸的用于将所生成的等离子体输送到出口并将形成在出口处的等离子体羽引导到处理区域上的延长 导管 (14),所述出口在导管(14)的远端处。环形电极(25)被设置在导管(14)的出口处,并经由延长电导体(26)连接到电源电路(21)。环形电极(25)起到将所生成的等离子体内的 电子 从排出的等离子体羽带走的作用,从而帮助避免由结果 电流 导致的任何感觉。可提供电路(17)测量来自电极(25)的电流的电路,电源电路(21)被布置成根据所测电流调整供应到一 对电极 (18、19)的电 力 。
权利要求

1.一种等离子体处理装置,包括:用于在气体流内生成非热气态组分形式的等离子体的等离子体生成器,以及从所述等离子体生成器延伸的用于将所生成的等离子体输送到出口并将形成在所述出口处的等离子体羽引导到处理区域上的延长导管,所述出口被设置在所述延长导管的远端处,其中所述延长导管包括设置在所述出口处的电极,以减小从其脱离的等离子体内的电子的数量,所述电极经由电导体被连接到电流吸收器以将电子带走,所述等离子体处理装置包括用于监视沿所述电导体流动的电流并用于控制施加到所述等离子体生成器上的操作电压或电流的参数的监视电路
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置,其中所述电极是环形的并围绕所述延长导管的所述出口。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置,其中所述延长导管包括由塑料、玻璃、陶瓷或其它绝缘材料形成的延长管状本体,并为等离子体限定流动通路,所述电极被设置在所述本体的远端处。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置,其中所述延长管状本体介于所述电导体和所述流动通路之间设置。
5.根据权利要求3或4所述的等离子体处理装置,其中所述电极包括与所述延长管状本体啮合的导电部件。
6.根据权利要求5所述的等离子体处理装置,其中所述本体由模塑材料形成,所述导电部件被原地模塑。
7.根据权利要求3或4所述的等离子体处理装置,其中所述电极包括沉积在所述延长管状本体上的导电区。
8.根据权利要求3或4所述的等离子体处理装置,其中所述电极包括沉积在绝缘塑料材料的模塑本体上的导电塑料材料的模塑区。
9.根据权利要求1所述的等离子体处理装置,其中所述电流吸收器包括电接地。
10.根据权利要求1所述的等离子体处理装置,其中所述电极连接到所述装置的电源端子
11.根据权利要求10所述的等离子体处理装置,包括:收容所述等离子体生成器的本体部和包括所述延长导管的施加器部。
12.根据权利要求11所述的等离子体处理装置,其中所述装置的所述本体部形成用于保持所述装置的把手。
13.根据权利要求11或12所述的等离子体处理装置,其中所述施加器是从所述本体部可拆卸的,并且其中所述装置的所述本体部和施加器部包括用于将所述导体连接到所述本体部的互补啮合端子。
14.根据权利要求11-12中任一项所述的等离子体处理装置,其中所述电源被设置在所述装置的所述本体部内。
15.根据权利要求14所述的等离子体处理装置,其中所述电源包括电池
16.根据权利要求1所述的等离子体处理装置,其中所述等离子体处理装置是牙齿处理装置。

说明书全文

等离子体处理装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种等离子体处理装置,并且更具体地,涉及一种用于减少来自装置的等离子体生成器的出口的带电粒子流的等离子体处理装置。

背景技术

[0002] 等离子体通常被认为是总体上电中性的离子和自由电子的气体。当这样的气体在非常高的温度下以稳态存在时,即离子和电子与它们自身以及与任何存在的中性组分处于热平衡时,它被称为热(或“热的”)等离子体。非热等离子体(即“冷的”等离子体)也可能存在,其中等离子体以短期临时状态存在,但其与所含气体几乎热学和动学隔离。这种等离子体可以高度稀释的形态存在于中性支持气体内,所述中性支持气体具有跨越室温和体温的总体气体温度范围,从而使冷的等离子体适合于用在许多领域中,例如生物医学应用,口腔护理,个人清洁和家庭护理(home care)等。
[0003] 非热等离子体的潜在用途基于特定活性成分的存在,例如:
[0004] 1. 带电粒子,即离子和电子。带电粒子是活性组分,并因而会与处理区中的气体和/或流体反应以形成其它离子化组分。例如,在口腔中,带电粒子会反应形成离子簇。电子可被赋能而通过与呼吸空气碰撞来进一步生成活性组分,例如羟自由基,该反应在下面描述。
[0005] 2. 自由基,即具有不成对电子的原子和分子组分,其包括不成对原子和羟基(O,OH)。这些类型的自由基是高氧化性的,使其能穿透并摧毁细胞壁。另外,自由基起到破坏污迹的作用。在口腔护理内,自由基起到破坏牙齿结构内的污迹的作用,并且从而用作有效的牙齿增白剂。
[0006] 生成非热等离子体的一个方法是使用电压AC电源或DC信号脉冲生成器以及放大器或高电压变压器来生成高电压波形。高电压波形驱动放电,这是等离子体源。我们的共同未决国际专利申请WO 2010/103263公开了用在口腔护理中的等离子体生成装置。使用时,在等离子体生成器的两个电极之间生成等离子体羽。等离子体羽具有会自然衰减的相关联的余辉。但是,最初的研究指出有非常小的放电电流向下游穿过余辉并穿出装置,到空气内或到接地的目标(例如牙齿)。详细的检查揭示出在电源频率下的一系列非常短期的电流尖峰。这是在振荡场传递与可激励已从主放电或上游余辉所带下来的电子的最高场区的通路相符的等离子体羽时,由短暂周期的电子碰撞离子化而导致的。该电流通常在毫安培的范围,但如果被足够放大,并且如果被引导朝向患者的皮肤牙龈,则已经观察到的是,导致轻微的麻刺感,尤其是如果被引导朝向例如口腔的敏感区域的情况下。
[0007] 因此,本发明的目标是减少来自等离子体生成器的电流流动,同时仍在例如口腔护理中产生等离子体效果。

发明内容

[0008] 根据本发明,提供一种等离子体处理装置,包括:用于在气体流内生成非热气态组分形式的等离子体的等离子体生成器,从所述生成器延伸的用于将所生成的等离子体输送到出口并将形成在所述出口处的等离子体羽引导到处理区域上的延长导管,所述出口被设置在所述导管的远端处,其中所述导管包括设置在所述出口处的电极,其用于减小从其存在的等离子体内的电子的数量,所述电极经由电导体被连接到电流吸收器以将电子带走。
[0009] 可理解的是,等离子体内朝向电极的电子的通道形成相当大地减少了等离子体羽的电流。因此,与等离子体羽的电流相关联的麻刺感被相当大地减轻。
[0010] 还可理解的是,电子的通路形成不影响等离子体的其它成分,例如自由基和受激气体状态。因而装置通过自由基和受激气体状态的杀菌(以及护理或口腔护理中的增白)作用来提供有效的处理。虽然可关注的是,电流的减少会潜在地降低装置的效力,但在口腔护理应用中的初步测试已表示这不成问题。
[0011] 优选地,所述电极是环形的并围绕邻近于其中等离子体排出到大气中的点的所述导管的所述出口。这种布置使得能够在等离子体羽脱离导管前最优地捕获等离子体羽内的电子。
[0012] 所述导管优选地包括由绝缘材料(例如塑料、玻璃或陶瓷)形成的延长管状本体,并为等离子体限定流动通路,所述电极被设置在所述本体的远端处。
[0013] 优选地,所述电导体在远离所述流导管设置的位置处沿所述本体延伸,并因此与其绝缘,使得电子只朝所述电极受到吸引。
[0014] 在一个实施例中,电极包括导电部件,例如啮合绝缘本体的帽。所述本体可由模塑材料形成,其中所述导电部件由该材料原地模塑。
[0015] 在另一实施例中,电极包括例如通过施加导电墨水或涂料或金属涂层而沉积在所述绝缘本体上的导电区。
[0016] 在进一步实施例中,电极包括设置于绝缘塑料材料的模塑本体上的导电塑料材料的模塑区。
[0017] 所述电极优选地形成布置成在没有气体流动通过其时关闭所述出口的。在装置被使用时,与等离子体羽相关联的压力优选地打开阀,从而允许等离子体羽传出到出口外。将理解的是,所述出口可在使用前和/或后续使用中与流体,例如血液、粘液、唾液、水、抗菌流体等开始接触。有利地,布置成在没有气体流动通过其时关闭所述出口的阀的供应防止流体或其它污染物进入导管并防止可能损坏装置。另外,阀减少大气空气到装置中的可能进入以及由其形成等离子体的气体的可能泄露。
[0018] 优选地,监视电路监视沿所述电导体流动的电流并控制施加到所述等离子体生成器的操作电压或电流的参数,从而提供反馈。
[0019] 电流吸收器可包括电接地。替换地或附加地,电极可连接到所述装置的电源端子,后者在不使用接地时充当电流吸收器。
[0020] 等离子体处理装置优选地包括收容所述等离子体生成器的本体部和包括所述导管的施加器部。所述装置的所述本体部可形成用于保持所述装置的把手,同时所述施加器被施加于处理区域。
[0021] 优选地,所述施加器是从所述本体部可拆卸的,所述装置的所述本体和施加器部包括互补啮合端子,其用于将所述导体连接到所述本体部并从而提供到电流吸收器的导电路径。
[0022] 所述电源优选地被设置在所述装置的所述本体部内,并优选地包括一个或多个电池附图说明
[0023] 现在将通过仅示例的方式并参考附图来描述本发明的实施例,其中:
[0024] 图1是根据本发明的等离子体处理装置的示意图;以及
[0025] 图2是图1的装置的示意电路图。

具体实施方式

[0026] 参考附图的图1,示出包括本体部11和延长的施加器部12的等离子体处理装置10。
[0027] 本体部11包括大致管状外壳13,其形成手柄以在使用时保持该装置。在外壳13内,提供具有密封连接到可更换气瓶15的入口和设置在外壳13的远端壁处的出口的第一导管14a,所述气瓶15包含氦气和氩气的混合物。连接到监视电路17的电端子16a也被设置在外壳13的远端壁处。
[0028] 一对电极18、19被布置为用于在第一导管14a的等离子体生成部20内生成等离子体。所述一对电极18、19包括在第一导管14a的等离子体生成部20内基本上径向中心设置的内电极18和设置在第一导管14a的等离子体生成部20径向外侧的外电极19。电源电路21被布置为用于生成在一对电极18、19间的高电压。电源电路21被布置为用于从监视电路17接收输入。电源电路21从可再充电电池22接收电力,该电力优选为低DC电压。外壳13的近端壁包括电连接器23,其用于将本体连接到外部电源以对电池22进行再充电。
[0029] 装置的施加器部12包括布置成用于可拆卸地与本体部11的外壳的第二端壁啮合的近端。施加器部12进一步包括由塑料材料形成的延长管状体24。第二导管14b纵向延伸通过延长管状体24,并被布置为用于将等离子体从第一导管14a的出口连通到其嘴部。第二导管14b包括设置在施加器部12的近端处的入口,第二导管14b的入口被布置成用于可拆卸地且密封地与第一导管14a的出口啮合。施加器部12的远端被提供有环形电极25,其围绕第二导管14b的嘴部延伸。延长导体26(例如导线)从电极25沿延长管状体24轴向延伸到电极端子16b。端子16b互补于外壳13的远端壁上的端子16a,并被布置成用于与其可拆卸地啮合。延长导体26要么沿施加器体的表面延伸,要么与施加器体空间隔开,使得施加器体限定介于电导体26与第二导管14b之间设置的绝缘层。延长导体26还可包括集成绝缘层,例如塑料涂层(未示出)。优选地在延长导体26和第二导管14b之间提供至少一个绝缘层,以便使由第二导管14b连通的等离子体余辉上接近于第二导管14b的电流的有害效果最小。
[0030] 参照附图的图2,监视电路17包括电阻器171,电流从环形电极25通过所述电阻器171流到电池22的端子。放大器172被布置成放大电阻器171上发展的电势差。将理解的是,该电势差可包括相对于时间的一系列尖峰,并因而可要求调节装置(未示出)以将电阻器
171上的电势差转换成与放大器172兼容的形式。放大器172的输出被施加于比较器173的一个输入。比较器173将放大器172的输出与由在其另一输入上的电位计174所设置的参考电压相比较,参考电压是放大器输出的指标,如果等离子体生成部20在最优输出下工作,则测量该指标。比较器173的输出连接到电源电路21,从而根据所感测的从施加器部12的环形电极25流动的电流来控制施加到等离子体生成部20的电极18、19的高电压的量值。
[0031] 使用时,电池22经由电源电路21对电极18、19供电,在内电极18和外电极19之间生成大的电势差。来自气瓶15的气体进入第一导管14a 内且在电极18、19之间,电极18、19将气体粒子离子化以产生放电等离子体。该气体在高电压电极18、19下游形成余辉,并沿第一导管14a继续进到第二导管14b中。等离子体从第二导管14b嘴部排出为羽状物,并可被导向到人的牙齿或牙龈上,从而提供有效的牙齿增白。
[0032] 施加器部12的端部环形电极25用来吸引余辉中所携带的电子。以这种方式,与电子传送到牙齿、皮肤、牙龈等相关联的任何麻刺感都得以减轻。另外,被环形电极25所吸引的电子沿延长导体26传送,并经由两个端子16a、16b之间的电连接到监视电路17。监视电路17检测来自环形电极25的与电子的流动相关联的电流量值,这提供了等离子体羽强度的指标。然后根据所感测的从环形电极25流动的电流而调整在所述一对电极18、19上施加的电势差的量值,从而将等离子体生成部20维持在其最优工作输出处。
[0033] 上述实施例涉及其中本体部与施加器部可拆卸啮合的等离子体处理装置。这一布置提供为了卫生目的可在使用后抛弃施加器的优势。但是,将理解的是,本体部与施加器部可替换地一体形成,在这种情况下,具有设置在本体部内的入口和设置在延长的施加器部的出口的单个导管会用来将等离子体从等离子体生成器传送到出口。
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