可調(diào)施放器組件以及等離子體滅菌設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可調(diào)施放器組件以及等離子體滅菌設(shè)備。施放器組件包括：柔性電纜組件，用于提供微波能量和氣體；以及等離子體施放器，連接至柔性電纜組件的遠(yuǎn)端以從柔性電纜組件接收微波能量和氣體，其中，柔性電纜組件包括位于單獨(dú)的管內(nèi)的同軸電纜，同軸電纜和管連接至等離子體施放器的近端以用于分別提供微波能量和氣體，其中，等離子體施放器包括被連接以從提供微波能量的同軸電纜接收微波功率的同軸天線，同軸天線具有阻抗變壓器，阻抗變壓器被布置為增加在柔性電纜組件末端處存在的電壓，以在施放器中生成電場(chǎng)以用于從提供給等離子體施放器的氣體撞擊等離子體，以及其中，同軸電纜具有用于向/從等離子體施放器運(yùn)送走氣體的空心中心導(dǎo)體。
【專利說明】可調(diào)施放器組件以及等離子體滅菌設(shè)備
[0001]本申請(qǐng)是于2010年6月25日向中國專利局提交的申請(qǐng)?zhí)枮椤?00880123007.5”、發(fā)明名稱為“微波等離子體滅菌系統(tǒng)及其施放器”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0003]本申請(qǐng)要求于2007年11月6日提交的UK專利申請(qǐng)GB 0721714.4 “A systemto treat and/or kill bacteria and viral diseases using microwave atmosphericplasma”、2008 年 3 月 15 日提交的 UK 專利申請(qǐng) GB 0804885.2 “Manoeuvrable flexibleantennae and systems for producing controllable atmospheric plasma for killingor reducing bacteria and/or viruses manifested inside natural orifices withinthe human body or other reg1ns”、2008年4月 23 日提交的UK專利申請(qǐng)GB 0807347.0“A
non-thermal microwave plasma sterilisat1n system using automatic tuning
contained within the hand-piece of the applicator，，、和 2008 年 10 月 17 日提交的 UK 專利申請(qǐng) GB 0819030.8 “Plasma applicators for sterilisat1n”的優(yōu)先權(quán),其全部內(nèi)容通過參考結(jié)合于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及適合于在例如人體或動(dòng)物體上或中的臨床應(yīng)用的滅菌系統(tǒng)。例如，本發(fā)明可以提供了一種可以用于消滅或處理與人體或動(dòng)物生物系統(tǒng)和/或周圍環(huán)境相關(guān)聯(lián)的細(xì)菌和/或病毒的系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明可以適用于傷口和創(chuàng)面的滅菌。

【背景技術(shù)】
[0005]細(xì)菌是幾乎隨處可發(fā)現(xiàn)的單細(xì)胞生物，大量存在，并且能夠快速分裂和繁殖。大多數(shù)細(xì)菌是無害的，但是存在三組有害的細(xì)菌；即，球菌、螺旋菌和桿菌。球菌是圓形細(xì)胞，螺旋菌是螺線形細(xì)胞，以及桿菌是桿狀的。有害細(xì)菌引起諸如破傷風(fēng)和傷寒的疾病。
[0006]病毒僅可以通過取代其他細(xì)胞而生存和繁殖，即，它們不能靠自身存活。病毒引起諸如感冒、流感、流行性腮腺炎和艾滋病的疾病。
[0007]真菌袍子和稱為原生動(dòng)物的微生物可以弓I起疾病。
[0008]滅菌是消滅或消除所有形式的生物(特別是微生物)的行動(dòng)或處理。在等離子體滅菌的處理期間，產(chǎn)生活性劑。這些活性劑是高強(qiáng)度紫外光子和自由基，其是原子或者原子與化學(xué)上不成對(duì)電子的集合。等離子體滅菌的引人注目的特征在于，它可以在諸如體溫的較低溫度實(shí)現(xiàn)滅菌。等離子體滅菌還具有對(duì)于操作者和患者都安全的益處。
[0009]低溫大氣壓等離子體可以用于替代傳統(tǒng)的滅菌方法，并且在其非毒性、瞬間治療效應(yīng)、以及在能級(jí)范圍內(nèi)及在不同形式的范圍內(nèi)產(chǎn)生等離子體的能力方面提供了明顯優(yōu)于現(xiàn)有滅菌措施的優(yōu)點(diǎn)。在室溫環(huán)境下，等離子體通常由電磁(EM)場(chǎng)支持。光電子吸收來自電場(chǎng)的能量，并且將該能量的一部分傳輸至等離子體中的重粒子。如果沒有給予電子傳送其能量的充分機(jī)會(huì)，則比電子重的等離子體成分在非常低的溫度仍然遺留。這種等離子體被稱為非熱等離子體，并且其氣體溫度可以與室溫一樣低。
[0010]活性等離子體粒子(電子、離子、基、和其他化學(xué)活性種類)和UV射線可以用于對(duì)活組織、位于活組織內(nèi)部的生物插入物、外表面或外科器械進(jìn)行消毒和滅菌。等離子體源相對(duì)于活組織(或其他表面)越近并且在等離子體中的電場(chǎng)越強(qiáng)，非熱等離子體滅菌治療過程的強(qiáng)度和功效越高。對(duì)于身體的表面內(nèi)部或上的實(shí)際應(yīng)用，即，對(duì)于傷口滅菌用以殺滅傷口內(nèi)的細(xì)菌或存在于傷口的表面上的細(xì)菌，消滅或減少身體內(nèi)部的自然腔道(naturalorifice)內(nèi)所包含的細(xì)菌用以殺滅位于人體內(nèi)部的插入物上所包含(并且出現(xiàn)在插入物附近的生物組織內(nèi))的細(xì)菌、或用以殺滅在給患者開刀前可能存在于皮膚以及在溫度令人不快地過快上升時(shí)的情況下需要滅菌的其他表面(即，床、窗簾、器械、枕頭和某些塑料)上的細(xì)菌(并且在閉合前再滅菌)，由等離子體在表面或在治療地點(diǎn)(生物組織或環(huán)境)處產(chǎn)生的溫度不應(yīng)該超過正常的人體溫度?？梢云谕麑⒂傻入x子體流在表面產(chǎn)生的的最大溫度限制為比室溫高10°C的最大值，BP, Tr ^ Tt ^ 1；+10，其中，Tr是室溫(V )，以及Tt是治療溫度(°C)。非熱等離子體的額定溫度是37°C。
[0011]盡管對(duì)于一些應(yīng)用，期望在這些界限內(nèi)進(jìn)行操作，但是本文所述的本發(fā)明可以不限于此。例如，可以期望，當(dāng)考慮醫(yī)院環(huán)境內(nèi)可以容忍超過體溫的溫度的醫(yī)院地板、病床或其他普通材料的滅菌時(shí)，使溫度恰當(dāng)?shù)卦龃蟮襟w溫以上。
[0012]可以使用能量平衡(即，重粒子的電子感應(yīng)加熱相對(duì)熱傳導(dǎo)所導(dǎo)致的能量損耗)來求出等離子體的長度和在表面處產(chǎn)生的溫度。可以如下計(jì)算等離子體流的長度:
[0013]
I MlIKiIr.
[0014]其中，Hii是原子質(zhì)量，Ki是導(dǎo)熱率，Vi是有效的電子——原子碰撞頻率，Nd是電子密度，Λ T是溫度變化，Te是能量級(jí)。表格I和表格2列出了用于計(jì)算某些氣體內(nèi)的等離子體長度的參數(shù)。表格3列出在對(duì)于那些氣體的室溫處的典型等離子體長度。
[0015]
[At[C0^[HeW2
Ki (Wnf1IT1)1672TH146.1024.3
Vi(s-1)6.3117X 107 3.22X19 2.27X18 1.497X18
Ini(kg)39.948u44.0lu4.002602u 14.0067u
[0016]表格1:用于計(jì)算在溫度300K及壓強(qiáng)I托(133.3Pa)處的等離子體長度的參數(shù)，其中，u是原子質(zhì)量單位(=1.66X 10 - 27kg) ο
[0017]
#1 [I

i%3.22 X12V3



9.109XlCT31kg

【權(quán)利要求】
1.一種用于等離子體滅菌設(shè)備的可調(diào)施放器組件，所述施放器組件能插入到人體或動(dòng)物體的自然腔道中，并且所述施放器組件包括: 柔性電纜組件，所述柔性電纜組件用于提供微波能量和氣體；以及等離子體施放器，所述等離子體施放器連接至所述柔性電纜組件的遠(yuǎn)端，以從所述柔性電纜組件接收所述微波能量和氣體， 其中，所述柔性電纜組件包括位于單獨(dú)的管內(nèi)的同軸電纜，所述同軸電纜和管連接至所述等離子體施放器的近端，以用于分別提供所述微波能量和氣體， 其中，所述等離子體施放器包括同軸天線，所述同軸天線被連接以從提供所述微波能量的所述同軸電纜接收微波功率，所述同軸天線具有阻抗變壓器，所述阻抗變壓器被布置為增加在所述柔性電纜組件的末端處存在的電壓，以在施放器中生成電場(chǎng)以用于從提供給所述等離子體施放器的氣體撞擊等離子體，以及 其中，所述同軸電纜具有用于將氣體運(yùn)送至所述等離子體施放器或者從所述等離子體施放器運(yùn)送走氣體的空心中心導(dǎo)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)施放器組件，其能通過內(nèi)窺鏡插入到自然腔道中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)施放器組件，其中，所述同軸電纜懸掛在所述管中，以允許氣體沿著形成在同軸電纜的外壁與所述管的內(nèi)壁之間的通道流動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)施放器組件，其中，所述阻抗變壓器具有的物理長度是所述微波能量的四分之一波長的奇數(shù)倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)施放器組件，其中，另外的半波長變壓器被添加到所述等離子施放器的所述遠(yuǎn)端，以增大所述等離子體施放器中用于撞擊所述等離子體的所述電場(chǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可調(diào)施放器組件，其中， 所述同軸電纜包括柔性電介質(zhì)材料的管，所述管的內(nèi)壁和外壁都涂覆有金屬層； 所述管由柔性材料制成，具有比所述同軸電纜的管更薄的厚度；以及所述等離子體施放器包括用于將氣體從形成在同軸電纜的外壁與所述管的內(nèi)壁之間的通道饋給到所述等離子體施放器中用于撞擊等離子體的所述電場(chǎng)的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)施放器組件，其具有流開關(guān)，所述流開關(guān)被布置為控制所述等離子體施放器內(nèi)的氣流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)施放器組件，其中，所述柔性電纜組件包括另外的返回管，所述返回管連接至所述等離子體施放器，以從所述等離子體施放器抽出殘余氣體。
9.一種等離子體滅菌設(shè)備，包括: 可調(diào)施放器組件，所述可調(diào)施放器組件能插入到人體或動(dòng)物體的自然腔道中，所述可調(diào)施放器組件包括: 柔性電纜組件，所述柔性電纜組件用于提供微波能量和氣體；以及等離子體施放器，所述等離子體施放器連接至所述柔性電纜組件的遠(yuǎn)端，以從所述柔性電纜組件接收所述微波能量和氣體， 其中，所述柔性電纜組件包括位于單獨(dú)的管內(nèi)的同軸電纜，所述同軸電纜和所述管連接至所述等離子體施放器的近端，以用于分別提供所述微波能量和氣體， 其中，所述等離子體施放器包括同軸天線，所述同軸天線被連接以從提供所述微波能量的所述同軸電纜接收微波功率，所述同軸天線具有阻抗變壓器，所述阻抗變壓器被布置為增加在所述柔性電纜組件的末端處存在的電壓，以在所述等離子體施放器中生成電場(chǎng)以用于從提供給所述等離子體施放器的氣體撞擊等離子體， 其中，所述同軸電纜具有用于將氣體運(yùn)送至所述等離子體施放器或者從所述等離子體施放器運(yùn)送走氣體的空心中心導(dǎo)體，以及 其中，所述柔性電纜組件包括返回管，所述返回管連接至所述等離子體施放器以用于從所述等離子體施放器抽出殘余氣體； 微波發(fā)生器，所述微波發(fā)生器被連接以將微波能量輸送至所述同軸電纜；以及氣體控制系統(tǒng)，所述氣體控制系統(tǒng)被連接以將氣體輸送至用于提供氣體的管，其中所述氣體控制系統(tǒng)包括: 氣體圓柱，所述氣體圓柱用于提供氣體源； 流調(diào)節(jié)控制器，所述流調(diào)節(jié)控制器被布置為調(diào)節(jié)來自所述氣體圓柱的氣流速度； 第一泵，所述第一泵被布置為通過所述返回管抽出氣體； 儲(chǔ)蓄器，所述儲(chǔ)蓄器用于保存返回的氣體； 氣體合成單元，所述氣體合成單元被連接以從所述氣體圓柱和儲(chǔ)蓄器接收氣體，并且被連接以通過所述同軸電纜的所述空心中心導(dǎo)體將氣體輸送至所述等離子體施放器；以及第二泵，所述第二泵用于將所述儲(chǔ)蓄器中保存的所述氣體抽運(yùn)到氣體合成單元中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體滅菌設(shè)備，其中，所述氣體控制系統(tǒng)與所述微波發(fā)生器同步，以在輸送微波能量之前將所述等離子體施放器填充氣體，以及當(dāng)所述微波發(fā)生器被關(guān)閉時(shí)停止氣流。
【文檔編號(hào)】H05H1/00GK104174049SQ201410389133
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2008年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2007年11月6日
【發(fā)明者】克里斯托弗·保羅·漢科克 申請(qǐng)人:克里奧醫(yī)藥有限公司