用于创面缝合的冷等离子体射流技术研究

发布时间：2017-08-15 12:17

  本文关键词：用于创面缝合的冷等离子体射流技术研究

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【摘要】：大气压冷等离子体射流技术是当今等离子体研究的主流方向,在等离子体生物医学这个崭新的学科领域里有着重大的应用意义和研究价值。大气压等离子体射流技术去除了传统等离子体生成过程中必需的真空系统,发生装置制作简单、成本低廉,且生成的等离子体可以在工作气体气流的吹动下离开放电空间直接在外围大气中产生一段长度可调的射流,这极大的提高了等离子体的应用效率,扩展了等离子体的应用领域范围。目前,大气压冷等离子体在医学领域已用于热敏感性高的医疗器械的灭菌、消毒,治疗一些由细菌引起的炎症等,研究者们正致力于等离子体在诱导癌细胞凋亡、促进细胞增殖及血液凝结等方面的研究。本文研究设计一个大气压冷等离子体射流发生装置,使其产生的等离子体射流能够满足用于创面缝合的基本要求,直接接触人体不对人体造成热的或者电的伤害。本文主要内容包括以下几个方面:1.研制大气压冷等离子体射流发生装置。自主研发了一台输出频率可调、电压幅值0~15kV范围内可调的正弦交流电源作为整个装置的驱动电源,放电电极借鉴卢新培课题组设计的针-环式电极结构,以体积分数为99.999%的高纯氩气作为工作气体,采用介质阻挡放电形式产生大气压冷等离子体射流。2.大气压冷等离子体射流特性分析。针对产生的等离子体射流,本文做了以下研究分析:等离子体射流产生过程中的电压-电流特性;电源参数和工作气体流速对等离子体射流长度的影响;使用光纤光谱仪采集等离子体射流的发射光谱,并利用双谱线法计算等离子体的电子温度;使用热电偶接触式温度表测量等离子体的气体宏观温度。3.人体直接接触等离子体射流的安全性研究。利用人体等效电路模拟研究了人体直接接触等离子体射流时的安全性,并进行了人体接触实验。4.等离子体射流系统建模。根据等离子体射流产生过程中的电压-电流特性进行系统建模,并推导系统模型的传递函数。
【关键词】：大气压冷等离子体射流 射流长度 等离子体温度 人体安全性 系统建模
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R312
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 等离子体概述12-13
• 1.2 等离子体射流发生装置研究现状13-17
• 1.2.1 射频电源型14
• 1.2.2 直流电源型14-15
• 1.2.3 交流电源型15-16
• 1.2.4 脉冲电源型16-17
• 1.3 等离子体医学应用17-18
• 1.3.1 灭菌技术17-18
• 1.3.2 癌细胞处理及血液凝结18
• 1.4 课题研究意义18-19
• 1.5 本论文的主要研究内容19-20
• 第2章 等离子体生成机理及人工产生方法20-24
• 2.1 等离子体生成机理20-22
• 2.1.1 电晕放电20
• 2.1.2 介质阻挡放电20-22
• 2.2 等离子体人工产生方法22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 大气压冷等离子体射流发生装置设计24-36
• 3.1 电源系统设计24-34
• 3.1.1 方案设计25
• 3.1.2 PWM驱动单元25-27
• 3.1.3 逆变电路27-29
• 3.1.4 谐振高压变压器29-34
• 3.2 电极系统设计34-35
• 3.3 配气系统设计35
• 3.4 射流参数测量系统35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 大气压冷等离子体射流特性分析36-50
• 4.1 电压-电流特性36-38
• 4.2 电源参数对射流长度的影响38-39
• 4.2.1 电压幅值的影响38-39
• 4.2.2 电压频率的影响39
• 4.3 气体流速对射流长度的影响39-44
• 4.3.1 仿真研究40-42
• 4.3.2 实验研究42-44
• 4.4 等离子体射流发射光谱44-45
• 4.5 电子温度45-46
• 4.5.1 双谱线法45-46
• 4.5.2 等离子体电子温度的计算46
• 4.6 气体宏观温度46-48
• 4.7 本章小结48-50
• 第5章 等离子体射流人体安全性研究50-58
• 5.1 人体等效电路模拟研究50-57
• 5.1.1 人体电阻的影响51-54
• 5.1.2 人体电容的影响54-57
• 5.2 人体接触实验57
• 5.3 本章小结57-58
• 第6章 等离子体射流系统建模58-71
• 6.1 无射流放电分析58-59
• 6.2 有射流放电分析59-69
• 6.2.1 放电波形59-64
• 6.2.2 传递函数64-67
• 6.2.3 过渡段分析67-69
• 6.3 本章小结69-71
• 结论71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果77-78
• 致谢78-79

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本文编号：678110