用于提供等離子體流的裝置的制造方法
【專利說明】用于提供等離子體流的裝置
[0001]本發明涉及一種用于提供非熱氣態等離子體流的裝置。
[0002]非熱氣態等離子體有時稱為非平衡氣態等離子體，是部分電離的氣體，其中游離電子與氣體中的離子和其它種類不成熱平衡。非熱氣態等離子體通過使氣體經受放電作用而形成。放電作用典型地是通過在通過氣體分開的兩個電極上施加高壓而產生。在所得電場中捕捉的雜散電子加速朝向正極。這些電子與氣體碰撞并且使氣體原子或分子進一步電離。在適當的電場和氣壓條件下，將引起雪崩效應。如果產生足夠的離子和電子，則有可見的輝光放電。除了離子和電子，電子沖擊在氣體中存在的原子和分子上將激發原子和氣體。一些氣體發出熒光，因為激發態通過放出光子幾乎是立即失去其新獲得的能量。根據氣體的組成，可見光子給予氣體放電以特征性顏色。然而，一些氣體例如氬或氦還趨向于產生不發出熒光的激發態，且因此具有相對長的壽命。這些相對穩定的激發種類可引起其它氣體電離(有時稱為“彭寧(Penning)電離”)或解離成為化學活性的自由基。
[0003]電子、離子以及其它穩定的激發和自由基種類的反應性質具有以下結果:非熱氣態等離子體在醫學、口腔護理以及工業中有許多潛在和實際的用途。
[0004]因此，大量研宄和研發已致力于用于在相對低的溫度(例如20°C與40°C之間)和大氣壓力下產生非熱等離子體的裝置。取決于非熱等離子體的用途，確信其有效性將隨著活性種類的濃度而增大。
[0005]根據本發明，提供一種用于提供非熱氣態等離子體流以用于處理區的處理的裝置，所述裝置包括用于產生非熱等離子體的單元，所述單元具有用于氣體的入口和用于非熱氣態等離子體的出口，其中所述單元通過熱導管與散熱器成熱傳導關系，所述散熱器與所述熱導管形成所述裝置的部分。
[0006]根據本發明的裝置使得有可能將熱從所述單元快速傳導走，從而允許所述單元在否則將在等離子體中產生對于一些用途來說將不可接受的溫度的條件下操作一段時間。以口腔護理作為實例。在這個實例中，允許等離子體的溫度升高至40°C以上很高是不合需要的；否則會有損害使用者的牙齒的風險，更不必說所引起的任何不適。
[0007]根據本發明的裝置使得有可能在否則將產生高的多的溫度的條件下將非熱氣態等離子體的溫度維持在40°C或以下。
[0008]根據本發明的裝置在使用中優選地采用經由介電材料的放電作用。因此，所述裝置可包括熱導率為至少100W/mK(并且典型地為至少200W/mK)的介電材料的第一介電構件，熱導管與所述第一介電構件成直接或間接的熱傳導關系。
[0009]介電材料典型地為氮化鋁，但可替代地使用具有高熱導率的介電材料。
[0010]熱導管優選地通過熱電冷卻器件與所述單元成熱傳導關系。所述熱電冷卻器件可操作來加強熱導管所跨越的溫差。
[0011]在根據本發明的裝置的典型實例中，所述單元包括與第二介電構件相關聯的第一電極，以及任選地與第一介電構件相關聯的第二電極，其中所述第一與第二介電構件被構造成防止在使用中所述單元中的氣體與電極之間的接觸。(第二介電材料典型地是與第一陶瓷材料相同的材料，并且第二電極可從所述單元中省略)。在這個實例中，第一介電構件優選地與熱電冷卻器件熱接觸，而所述熱電冷卻器件又與熱導管熱接觸。
[0012]所述單元可具有任何便利的構造。在一個實例中，第一介電構件和第二介電構件可呈同心管形式。可替代地，第一介電構件與第二介電構件均可為板。
[0013]所述裝置可結合有一個或多個已知類型的專用散熱器構件。然而，優選地是，用于將氣體供應至所述單元的氣囊還充當散熱器。所述氣囊便利地容納在所述裝置內。
[0014]電源可以是至少一個電池。
[0015]所述裝置因此可結合有或被適配成結合有電池和用于將來自電池的電壓信號轉化成用于產生非熱氣態等離子體的信號的電路。
[0016]根據本發明的裝置便利地具有使其能夠手持并且操作的重量、大小以及構造。
[0017]在操作中，散熱器趨向于保留熱并且因此溫度上升，結果導致熱導管在一段時間內在將熱從所述單元傳導走的方面變得不太有效。因此，等離子體的溫度開始上升。根據本發明的裝置因此可包括氣流切斷閥和在非熱氣態等離子體超過所選溫度時或在所選連續操作時段后用于自動關閉閥的器件。
[0018]現在將參考附圖通過舉例來描述本發明，其中:
[0019]圖1為圖解根據本發明的處理裝置的示意圖；
[0020]圖2為用于圖1所示的裝置的等離子體單元、半導體電氣裝置、熱導管以及氣囊的子組件的分解透視圖；
[0021]圖3示出用于根據本發明的裝置的等離子體單元，并且包括平面視圖、端視圖、截面視圖以及放大截面視圖；
[0022]圖4示出用于根據本發明的裝置的等離子體單元的另一實施方案，并且包括平面視圖、端視圖以及截面視圖；
[0023]圖5示出用于根據本發明的裝置的等離子體單元的另一實施方案，并且包括截面視圖和放大截面視圖；以及
[0024]圖6示出用于根據本發明的裝置的等離子體單元的另一實施方案的分解透視圖。
[0025]附圖未按比例繪制。
[0026]參考附圖中的圖1，示意性示出了獨立式裝置2，所述裝置用于形成等離子體并且將等離子體施用至處理區，例如人類或其它哺乳動物的口腔。所述裝置旨在手持操作。所述裝置包括適合塑料材料如高密度聚乙烯的殼體或主體2。主體2包括第一可評估隔室4，其用于容納含有加壓氣體供品的囊；以及第二可及隔室8，其用于容納一個或多個DC電池10。殼體2還具有第三隔室12，其中定位有用于產生非熱氣態等離子體的單元14。殼體或主體2中存在氣體通道16，其從氣囊6延伸至單元14的入口 18。單元14還具有用于排出非熱氣態等離子體的出口 20，出口 20接納施用器22，所述施用器具有適用于使用圖1所示的裝置進行的處理的形狀和大小。例如，施用器22可呈管形式，具有成角度的出口，以供插入到人類的口腔中。通道16含有調節器24以及開關閥26，所述調節器被適配成將氣體壓力減小至稍高于大氣壓的一個值。需要時，調節器24可替代地結合到氣囊6的口中的切斷閥(未示出)中。
[0027]如圖1所示，所述單元包括第一(工作)電極28和典型地第二(接地)電極30。需要時，第二電極30可從單元14省略，但這不是優選的。其可替代地位于施用器22的遠端或全部省略。如果第二電極30設在施用器22的遠端，則非熱等離子體的產生可延伸出單元14進入施用器22。
[0028]第一電極28設成用AC或DC電壓信號進行操作，所述電壓信號的峰大小和頻率能夠在從氣囊6流動通過單元14的氣體中產生并且維持非熱等離子體產生放電，典型地是輝光放電。放電是通過防止氣體與第一電極28之間的物理接觸的介電材料。在圖1所示的實施方案中，第二電極30還與介電材料相關聯。因此，第二電極30位于第一介電構件32的外表面上，而第一電極28位于第二介電構件34的外表面上。因此，電極28和30與產生非熱等離子體的氣體之間沒有直接接觸。這種構造的一個優點是使得不太可能電弧放電。出于許多原因，包括電弧放電通常伴有高溫的事實，電弧放電是不利的。
[0029]根據本發明，介電構件