近年來,等離子體醫(yī)學(xué)成為了一個(gè)新興的熱門研究方向,其研究內(nèi)容涉及電氣工程、等離子體物理、分析化學(xué)、生命科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等多門學(xué)科。一般情況下,等離子體的醫(yī)學(xué)應(yīng)用可以被分為兩個(gè)主要的方向:(1)使用等離子體技術(shù)處理表面、材料或者醫(yī)療儀器達(dá)到消毒滅菌的效果;(2)使用等離子體處理人體或動(dòng)物體組織達(dá)到一定的病患治療效果。等離子體醫(yī)學(xué)處理效果與眾多因素相關(guān),包括生物樣本種類及結(jié)構(gòu)、環(huán)境條件、放電條件等。其中采用脈沖高壓放電方式產(chǎn)生的大氣壓常溫等離子體,由于其溫度可接近于室溫,同時(shí)富含活性成分,被廣泛應(yīng)用于等離子體醫(yī)學(xué)研究。本文采用自行研制的納秒級(jí)脈沖功率電源驅(qū)動(dòng)大氣壓常溫等離子體裝置,通過變換不同的工作源氣體選擇性地產(chǎn)生活性物質(zhì),并研究其在滅菌以及皮膚病治療的處理效果與相關(guān)機(jī)制。本文設(shè)計(jì)了一種全固態(tài)重復(fù)頻率納秒高壓脈沖源,主要由Marx發(fā)生器、磁開關(guān)壓縮電路和脈沖變壓器構(gòu)成�；诠β蔒OSFET的6級(jí)Marx發(fā)生器產(chǎn)生的初級(jí)脈沖電壓幅值達(dá)到-5 kV,脈沖前沿為50 ns,最窄半峰值脈寬為200 ns,重復(fù)頻率可達(dá)到10 kHz,再經(jīng)過單級(jí)磁開關(guān)壓縮電路和脈沖變壓器輸出更窄脈寬以及幅值更高的脈沖電壓。最終,電源模塊在25 kΩ純阻性負(fù)載下可產(chǎn)生電壓幅值15 kV,上升時(shí)間25 ns,脈寬35 ns的脈沖高壓,頻率可達(dá)5 kHz。所設(shè)計(jì)的脈沖功率電源滿足阻容性負(fù)載的放電要求,可驅(qū)動(dòng)多種不同結(jié)構(gòu)類型的放電裝置應(yīng)用在不同的放電領(lǐng)域,產(chǎn)生常溫并可安全接觸的等離子體。消毒滅菌是等離子體醫(yī)學(xué)應(yīng)用中最為廣泛的研究方向。本文介紹了不同混合氣體的大氣壓常溫等離子體處理耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)懸浮液的滅菌效果,發(fā)現(xiàn)不同的工作源氣體組合放電可以產(chǎn)生不同種類的活性物質(zhì),其對(duì)應(yīng)的滅菌效果也不同。研究發(fā)現(xiàn)等離子體中的活性氮氧化物RONS起主要的滅菌貢獻(xiàn),同時(shí)等離子體處理生理鹽水細(xì)菌懸浮液生成的ClO~-和HClO也發(fā)揮了重要的滅菌作用。同時(shí)本文對(duì)大氣壓常溫等離子體治療皮膚疾病展開了初步研究,針對(duì)一種化學(xué)致敏的變應(yīng)性接觸性皮炎(ACD),建立了不同程度的小鼠ACD模型,并用等離子體進(jìn)行處理,研究不同放電氣體條件下的治療效果。研究發(fā)現(xiàn)Ar+H_2O混合放電對(duì)小鼠ACD表現(xiàn)出明顯的治療效果。針對(duì)輕微或中等程度的ACD癥狀,經(jīng)過一至兩次1分鐘的Ar+H_2O等離子體處理后,皮炎癥狀便明顯減少。即使是伴隨潰瘍等癥狀的嚴(yán)重程度ACD癥狀,Ar+H_2O等離子體處理同樣表現(xiàn)出良好的治療效果。病理分析發(fā)現(xiàn)Ar+H_2O等離子體處理促進(jìn)了ACD皮膚的再生過程,推測主要由放電產(chǎn)生的親水性活性H_xO_y粒子(OH,HO_2,H_2O_2等)導(dǎo)致,這些活性成分積累在病患皮膚表面,并滲透到皮下組織與炎癥細(xì)胞發(fā)生相互作用,最終減少炎癥反應(yīng),促進(jìn)皮炎的痊愈。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O53
【部分圖文】：

幾種脈沖功率系統(tǒng)，(a) MOSFET 串聯(lián)系統(tǒng)；(b) 全固態(tài) Marx 發(fā)生器模塊；(d) 脈沖變壓器系統(tǒng)mmon pulsed power systems, (a) MOSFETs connected in series, (b) All-sogenerator, (c) LTD module, (d) pulsed transformer systeme 于 1951 年首次提出利用磁開關(guān)作為開關(guān)元件以產(chǎn)生大功率脈可高重復(fù)頻率工作、高穩(wěn)定性和長壽命等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠[22, 23]

1 緒 論沖電壓單只半導(dǎo)體開關(guān)耐壓不足的缺點(diǎn)，具有可重復(fù)頻率性、靈活特點(diǎn)[26]。通過優(yōu)化參數(shù)設(shè)計(jì)，可以減小脈沖變壓器漏感、分布電容輸出波形的前沿及過沖的影響[27, 28]。氣壓常溫等離子體子體是由大量的帶電粒子和中性粒子混合物組成的一種整體呈電中，它是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)后，大自然和宇宙中存在的第四種物質(zhì) 1.2 所示為這四種物質(zhì)形態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖。從上個(gè)世紀(jì)以來，隨著國內(nèi)、天體物理學(xué)、受控?zé)岷司圩円约暗蜏氐入x子體技術(shù)的不斷深入研逐漸發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科。

子體應(yīng)用于滅菌方面的文章，之后等離子體醫(yī)學(xué)應(yīng)用視，并不斷發(fā)展[44]，眾多研究成果應(yīng)用于滅菌消毒、口處理、口腔醫(yī)學(xué)、醫(yī)用材料改性等領(lǐng)域。D. Grave等離子體活化水的化學(xué)特性直接相關(guān)，包括：PH值、活 O-2等)及其濃度變化[45]；G. Fridman等發(fā)現(xiàn)等離子體處死性和靜脈營養(yǎng)性潰瘍[46]；M. Thi 等發(fā)現(xiàn)等離子體產(chǎn)物通過硝化和亞硝化，刺激了血管形成和上皮的形成，治療燒傷[47]；G. Fridman等發(fā)現(xiàn)等離子體處理加速血M. Elsaadany等發(fā)現(xiàn) NO 等離子體處理人體骨母細(xì)胞進(jìn)作用[49]；M. Miletic 等發(fā)現(xiàn)等離子體處理人骨髓間[50]；Drexel Plasma lab (Fridman 等，USA)率先提出常巨噬細(xì)胞），刺激免疫系統(tǒng)以及恢復(fù)癌細(xì)胞的免疫性達(dá)到治療腫瘤的效果[51, 52]。眾多的研究成果表明大氣醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用獲得了越來越廣泛的關(guān)注。

【參考文獻(xiàn)】

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1 瞿e

本文編號(hào)：2832096