ГЕНЕРАТОР ХОЛОДНОЙ ПЛАЗМЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЙ ВОЗМОЖНОСТЬ ВЫСВОБОЖДЕНИЯ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА И АКТИВНЫХ ФОРМ АЗОТА ПОСЛЕ ПОДАЧИ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С НИЗКИМ НАПРЯЖЕНИЕМ Российский патент 2024 года по МПК H05H1/24 B01D53/04 A61L2/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к генератору холодной плазмы, а более конкретно - к генератору холодной плазмы, который перфорирован с получением сотовой формы, и на который подают электропитание с низким напряжением, при этом воздух, окружающий генератор холодной плазмы, протекая через генератор холодной плазмы, ионизируется до форм кислорода и азота за счет нагревания и заряда-разряда, генерирует плазму при комнатной температуре и атмосферном давлении и высвобождает активные формы кислорода и активные формы азота, лечебные и способствующие излечению организма.

Уровень техники

За последние годы многие исследования показали, что во время возникновения плазмы, образуются ультрафиолетовые лучи, нейтральные частицы, активные частицы, электроны и ионы. Эти высокоэнергетические частицы могут превращать кислород в атмосфере в активные формы кислорода (АФК). АФК очень важны для клеток и живых организмов, то есть являются ионным побочным продуктом, образующимся в данном процессе, тогда как живой организм развивается с аэробным метаболизмом. Предполагается, что создание АФК направлено на разрушение клеточных структур, что называется окислительным стрессом. Указанные реактанты будут нарушать процесс метаболизма биологических тканей и блокировать деление клеток, обеспечивая лечебное воздействие. Кроме того, исследование показало, что раковые клетки легче поддаются влиянию таких воздействий, чем здоровые клетки.

Многие исследования связаны с плазмой, применяемой в медицинской сфере, например, для стерилизации и для терапии рака. Еще в 2002 году группа Ричардсона (англ. Richardson) изучила вопросы, связанные с плазмой, применяемой при стерилизации, заживлении ран и терапии рака и опухолей, и результаты показали, что лечебный эффект плазмы был тесно связан с видами бактерий. В 2003 году Ларусси (англ. Laroussi) и др. применил систему, называемую резистивным барьерным разрядом (RBD, англ. Resistive Barrier Discharge), для создания плазмы атмосферного давления и приступил к дальнейшим исследованиям, а затем обнаружил, что разница в стерилизующем воздействии плазмы была вызвана различными прочностями на растяжение, обусловленными поверхностью клеточной стенки разных видов клеток, при реагировании на электрическое поле плазмы. Однако поверхность каждого вида бактерий может содержать меньшее или большее число утолщений, при этом перспектива плазмы, применяемой при стерилизации, является оптимистичной, если условия работы достаточно соответствуют достижению эффекта разрушения бактерий статическим электричеством плазмы. Что касается ее применения в терапии рака, недавно некоторые исследования (например, исследования Университета Джорджа Вашингтона и Университета Нагои) показали, что низкотемпературная плазма обладает способностью убивать или устранять раковые клетки-мишени и оказывать меньшее воздействие на соседние нормальные клетки. Было даже обнаружено, что плазма может усиливать поглощение медицинских молекул клетками. Эта идеальная особенность делает плазму хорошим адъювантом-кандидатом для сложной химиотерапии. Кроме того, такие особенности, как портативность, регулируемый состав, минимальный вред для человеческого организма и газообразное состояние для легкого доступа к узким отверстиям, делают плазму потенциальным вспомогательным средством для лечения рака.

Исходя из вышеуказанных результатов исследований, плазма обеспечивает стерилизующий и лечебный эффект, при этом изобретатель предложил настоящее изобретение после обширных исследований и практических усовершенствований.

Сущность изобретения

Основной целью настоящего изобретения является создание генератора холодной плазмы, обеспечивающего высвобождение активных форм кислорода и активных форм азота после подачи электропитания с низким напряжением.

Главным признаком изобретения является то, что после того, как генератор холодной плазмы будет перфорирован и на него будет подано электропитание с низким напряжением, воздух, окружающий генератор холодной плазмы и протекающий через него, ионизируется до ионов кислорода и ионов азота за счет нагрева и заряда-разряда, генерирует плазму при комнатной температуре и атмосферном давлении и высвобождает активные ионы кислорода и активные ионы азота, лечебные и способствующие излечению организма.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен аксонометрический вид одиночного генератора холодной плазмы согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

На фиг. 2 представлен вид в разрезе одиночного генератора холодной плазмы согласно одному из вариантов осуществления изобретения.

На фиг. 3 представлен вид сбоку варианта осуществления изобретения, состоящего из нескольких генераторов холодной плазмы, соединенных последовательно или параллельно.

На фиг. 4 представлен график электрических характеристик - i(t), V(t) и t - реактора одного варианта осуществления изобретения, показанный на осциллографе в процессе фактической эксплуатации.

На фиг. 5 представлен геометрический структурный вид симметричных и асимметричных электродов согласно вариантам осуществления изобретения.

На фиг. 6 проиллюстрирован пример применения изобретения для заживления ран.

Осуществление изобретения

Как показано на фиг. 1 и 2, генератор 1 холодной плазмы состоит из диэлектрического материала 10, содержащего высокодиэлектрический материал, такой как BaTio3, HfO2, цирконат-титанат свинца, (PbZrxTi1-хО3, PZT), танталат стронция-висмута (SrBi2Ta2O9 или SBT), AIN и его производный материал или другой высокодиэлектрический материал. Генератор 1 холодной плазмы выполнен с множеством сквозных отверстий 11, диаметр каждого отверстия 11 может составлять 0,5~1,5 мм, так что отверстия 11 могут быть использованы в качестве воздушного зазора для подачи плазменного газа, а также предусмотрен вентилятор 2 (как показано на фиг. 3) для подачи воздуха дутьем к генератору 1 холодной плазмы для увеличения потока газа. Низкое напряжение подключается к двум соответствующим электродным краям генератора 1 холодной плазмы (может быть сетевым электропитанием 110 В/60 Гц или электропитанием переменным током низкого напряжения и более высоких напряжений и частот).

При подаче напряжения на два электродных края генератора 1 холодной плазмы, диэлектрический материал 10 генератора 1 холодной плазмы нагревается и остается нагретым при заданной температуре (например, 200°С или около того). Генератор 1 холодной плазмы будет эффективно снижать порог ионизации молекул воздуха за счет нагревающего воздействия нагрева. Крошечные отверстия 11 генератора 1 холодной плазмы значительно увеличат напряженность электрического поля в зазоре за счет процесса зарядки и перезарядки генератора 1 холодной плазмы таким образом, чтобы воздух, нагреваемый генератором 1 холодной плазмы, ионизировался до ионов кислорода и ионов азота, высвобождая при атмосферном давлении и комнатной температуре плазму из активных форм кислорода (АФК) и активных форм азота (АФА), полезную для человеческого организма, при этом вентилятор дополнительно дует для непрерывной подачи газа, чтобы плазма могла генерироваться непрерывно. Кроме того, генератор 1 холодной плазмы содержит множество сотовых крошечных отверстий 11, которые последовательно подключены к току плазмы, аккумулируя минимальный ток плазмы с высокой напряженностью плазмы, тем самым повышая плотность выходящей плазмы.

При производстве, как показано на фиг. 3, множество генератором 1 холодной плазмы соединяют последовательно или параллельно для создания устройства, чтобы увеличить используемое выходное количество активных форм кислорода (АФК) и активных форм азота (АФА).

Процесс генерирования плазмы системой согласно настоящему изобретению можно понять, наблюдая за изменениями приложенного напряжения V(t), тока i(t) и величины электрического заряда Q(V) (Следующее описание относится к теоретическим утверждениям из работ А.В. Пипы (A.V. Pipa) и Р. Бранденбурга (R. Brandenburg), «Атомы (Atoms)» 7010014 и «Атомы (Atoms)» 2019, 7, 14). На фиг. 4 показаны электрические характеристики - i(t), V(t) и t - реактора согласно изобретению на осциллографе во время фактической эксплуатации. Как можно видеть, когда приложенное синусоидальное напряжение V(t) постепенно увеличивается от точки выключения на левом конце, кривая тока i(t) постепенно растет. Однако, когда V(t) поднимается до точки включения, i(t) быстро поднимается до пикового значения. Это означает, что разряд включен, и генерируется плазма. Однако, когда значение напряжения продолжает расти, i(t) снижается от пикового значения. Когда V(t) достигает максимума Vmax, i(t) изменяется на минимум. Точка отключения на фиг. 4 указывает на исчезновение разрядного эффекта и гашение плазмы. Когда V(t) снова постепенно снижается и изменяется в сторону другой полярности, кривая тока i(t) повторяет предыдущее изменение, только с измененной полярностью. При достижении точки включения ток -i(t) повышается до пика в противоположном направлении, и плазма снова включается. Однако, когда напряжение снова поднимается до точки - Vmax, плазма снова выключается, и теперь i(t) снова снижается. Это происходит повторно, и вышеуказанная реакция происходит циклами. Соответственно, реактор повторно заряжается и разряжается, а плазма выключается и включается циклами.

Вышеуказанные электроды могут быть выполнены как (а) или (b) на фиг. 5, которые соответственно представляют собой симметричную и асимметричную геометрические конструкции. Различные положения электродов будут вызывать различное распределение электрического поля и, следовательно, влиять на генерирование плазмы. Когда неравномерное электрическое поле прикладывается к неравномерному диэлектрическому материалу 10, в диэлектрическом материале 10 будет генерироваться паразитная индуктивность, что приводит к нестабильной и неравномерно распределенной плазме. Пример размещения электрода, показанный на фиг. 5, будет влиять на величину электрического заряда, индуцированного диэлектрическим материалом 10.

Примером применения настоящего изобретения является заживление ран, как показано на фиг. 6.

Пациент, страдающий раком, должен пройти операцию по размещению стента в кровеносном сосуде. После операции настоящее изобретение используется для заживления ран. Как показано на фиг. 6, можно видеть, что настоящее изобретение может способствовать быстрому заживлению раны, поскольку клетки могут получать достаточную энергию и питание для регенерации тканей.

Из приведенного выше описания можно сделать вывод, что когда генератор холодной плазмы перфорирован сквозными отверстиями в виде сот, и на него подается электропитание с низким напряжением, отверстия могут использоваться в качестве воздушных зазоров для подачи плазменного газа, а воздух вокруг генератора холодной плазмы будет протекать через него и нагреваться для генерирования плазмы при комнатной температуре и атмосферном давлении во время зарядки и разрядки генератором холодной плазмы, и, следовательно, активные формы кислорода и активные формы азота будут высвобождаться, способствуя лечению организма.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к генератору холодной плазмы, обеспечивающему возможность высвобождения активных форм кислорода и активных форм азота после подачи электропитания с низким синусоидальным напряжением и периодическими разрядными эффектами. Повышение эффективности ионизации воздуха при комнатной температуре является техническим результатом изобретения, который обеспечивается за счет подачи электропитания с низким синусоидальным напряжением на два электродных края диэлектрического материала, выбранного из группы, содержащей BaTio3, или HfO2, или PZT, или SBT, или AlN, и перфорированного множеством сквозных отверстий с диаметром 0,5-1,5 мм, при этом сквозные отверстия образуют воздушное пространство для подаваемого воздуха к диэлектрическому материалу, например, при помощи вентилятора. После нагрева диэлектрического материала и в процессе зарядки и перезарядки генератора при комнатной температуре и атмосферном давлении высвобождаются активные формы кислорода и активные формы азота, которые могут быть использованы при лечении организма. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Генератор холодной плазмы, обеспечивающий возможность высвобождения активных форм кислорода и активных форм азота при атмосферном давлении и комнатной температуре, включающий подачу электропитания с низким синусоидальным напряжением на два электродных края диэлектрического материала, выбранного из группы, содержащей BaTio3, или HfO2, или PZT, или SBT, или AlN, и перфорированного множеством сквозных отверстий с диаметром 0,5-1,5 мм, при этом сквозные отверстия образуют воздушное пространство для подаваемого воздуха к диэлектрическому материалу, при этом генератор холодной плазмы выполнен с возможностью генерирования температуры нагрева, что обеспечивает ионизацию воздуха, окружающего генератор холодной плазмы, после нагрева диэлектрического материала в процессе зарядки и перезарядки генератора холодной плазмы с образованием ионов кислорода и ионов азота, способствующих лечению человеческого организма.

2. Генератор холодной плазмы по п. 1, содержащий несколько генераторов холодной плазмы, соединенных параллельно.

3. Генератор холодной плазмы по п. 1, содержащий вентилятор для подачи воздуха с целью увеличения потока газа.

4. Генератор холодной плазмы по п. 1, в котором диаметр отверстия составляет менее 1,5 мм.

5. Генератор холодной плазмы по п. 1, в котором конфигурация электродных краев содержит симметричную или несимметричную геометрическую конструкцию.

6. Генератор холодной плазмы по п. 1, в котором на электродные края диэлектрического материала подают напряжения переменного тока с различными амплитудами и частотами.