个性化定制型等离子体皮肤表面处理装置及电极设计方法

1.本发明涉及等离体皮肤表面处理，特别涉及个性化定制型等离子体皮肤表面处理装置及电极设计方法。


背景技术：

2.随着社会进步和生活质量的提高，人们对自身的皮肤状态格外重视，无论是应对皮肤疾病或是伤口治疗，还是美容美肤、祛斑美白，都需要兼顾皮肤适应性，找到一种温和有效、副作用小的皮肤表面处理方式。
3.常见的皮肤处理方法包括原发病治疗、外用药物、物理治疗，一定程度上存在治疗周期长、细菌耐药性、损伤正常皮肤组织的风险。
4.除了这三种手段，研发人员将大气压低温等离子体应用于皮肤治疗及处理，通过实验证明了等离子体通过破坏微生物的细胞结构、诱导血管内皮生长因子的表达、改善细胞膜的通透性来增强外源物质的摄取或转运等机理，发挥着杀菌消毒、凝血消炎、促进药物吸收等作用。
5.按照产生等离子体方式的不同，可以分为两类：介质阻挡放电产生等离子体和借助稀有气体将等离子体喷出放电区域的射流方式。介质阻挡放电所用的电极多为多层板式，cn108969889a公开的一种柔性等离子体贴，设置了具有凸起的柔性绝缘层和电极，在治疗的过程中以皮肤为地极，在柔性绝缘层与皮肤的孔隙间产生微等离子体，从而实现伤口或皮肤病的治疗；或者再添加一层电极作为地电极，通过柔性绝缘层中的通孔将介质阻挡放电产生的微等离子体扩散作用到皮肤表面进行处理。等离子体射流需要连接压力气体供给系统，但只能在小范围内通过形变对弧形组织杀菌消毒，形变的过程中容易接触到伤口部位，若处理方式不当，存在细菌感染、皮肤二次损伤的风险。
6.cn108652966a在装置内部设置高压极和地极，高压极将气体激发产生冷等离子体射流在出口释出，装置内还连接有安全控制模块，通过预设安全电荷阈值，实时检测射流单位时间内进入人体的电荷量，确保人体接触安全，但采用的射流适用于小面积处理，需要通过往复移动才能实现较大面积处理，机械结构复杂；且射流结构需要使用气瓶，不便于外出携带，尤其不适用于缺乏物资、甚至停水停电的紧急情况，同样的还有cn212439715u中的装置。
7.按照处理过程中装置的机械结构不同，可以将用于皮肤治疗和美容美肤的等离子体装置分为手持式和支撑固定式。手持式的装置结构如cn210129997u，将电源模块和控制模块设置在包含电极的主体部分中，实现了等离子体装置整体小型便携化设计，但采用的挠性连接结构和头部的介质阻挡电极，需要采用膜具浇注等方式将金属电极内嵌在绝缘介质中来实现与非规则曲面形状皮肤组织的紧密贴合，电极制作工艺复杂，处理伤口时，易造成皮肤损伤。
8.cn114392486a公开了一种包含电极腔体和握柄的具有枪形绝缘外壳结构的等离子体装置，绝缘外壳的端部可拆卸地安装枪头内的部件，如依次间隔设置的多孔绝缘板、金
属网、绝缘介质、以及金属片。a采用手持处理方式，难以处理关节等位置处的皮肤，适用范围有限。
9.支撑固定式的装置如cn212631459u和cn216755191u，设置了定位结构，在使用时，将装置支撑在桌面上，使电极稳定悬空在皮肤上方，通过内置的小型风扇将等离子体扇出至待处理区域上。虽然便于携带和固定，但是电极距离处理对象有一定的距离，需要借助风扇将部分活性粒子带出放电区域，在功能上仅能起到一定的杀菌消毒的作用，难以促进开发性皮肤凝血消炎。


技术实现要素：

10.1.所要解决的技术问题：现有的等离子体皮肤处理装置适用范围窄、功能区分模糊、电极制造工艺复杂且便携性差、处理面积小等问题2.技术方案：为了解决以上问题，本发明提供了个性化定制型等离子体皮肤表面处理装置，包括用于皮肤表面处理的等离子体电极，所述等离子电极和电源箱连接，所述电源箱设置在固定绑带上，所述固定绑带中设置有凹槽，所述等离子电极固定在凹槽中，所述凹槽中含有两个连接着电源箱中高压端和地端的金属触点，能将等离子电极的高压电极、地电极与电源对应相连，所述凹槽的形状和等离子电极形状相匹配。
11.所述凹槽的边框上设置有距离调节旋钮，从左向右移动距离调节旋钮，等离子电极与皮肤间距增大，等离子体放电减弱，距离调节旋钮304的下方的a点连接有垂直于旋钮的移动杆ab、bc、cd和de，ab垂直于bc，且ab与bc均位于凹槽内，c点处有一个围绕杆bc为轴旋转的球形关节，关节上连接着杆cd与杆de，cd与de均位于所述凹槽302内表面，与安装的等离子电极的侧面相邻，距离调节旋钮从a向b移动时，带动杆cd和de形成的夹角由钝角向直角变化，推动杆末端e点在垂直方向上由c点向d点移动，从而达到电极在垂直方向上间距的调节。
12.所述的等离子电极包括贴合用户待处理皮肤形貌的电极骨架，所述电极骨架中装有作为高压电极的金属粉末或导电液体，地电极位于电极骨架下方。
13.所述电源箱上设有电源总成开关，弱电按键自锁式的按键开关和强电按键自锁式的按键开关，所述弱电按键自锁式的按键开关在总成开关闭合时，按下按键可接通电源，使电极放电产生放电相对较弱的等离子体，所述强电键自锁式的按键开关在总成开关闭合时，按下按键可接通电源，使电极放电产生放电相对较强的等离子体。
14.所述电源箱上设有充电端口，能够通过连接线接入市电对电源箱进行充电。
15.所述等离子电极旁设有红外温度传感器，所述电源箱上设有数显表，所述数显表显示所述温度传感器检测到的等离子电极2的温度和剩余处理时间，所述剩余处理时间是根据自定义的总时长倒计时。
16.本发明还提供了所述的个性化定制型等离子体皮肤表面处理装置的电极的设计方法,包括以下步骤：步骤s01：通过3d打印，将液态树脂制成设计好的贴合用户待处理皮肤形貌的电极骨架:；步骤s02：将金属粉末或导电液体:通过注射方式灌入电极骨架中，由此制得的高压电极；步骤s03：地电极设置在电极骨架下方，制得等离子电极。
17.在步骤s01:中，电极骨架（202）的设计方法为：第一步：目标区域医学扫描成像：针对不同用户、不同处理部位，医学成像设备获得用户待处理区域医学影像数据；第二步：目标功能区影像分割：对该区域影像根据其功能不同划分为不同区域；第三步：三维重建目标区几何模型：借助三维重建技术，构建目标区域的三维模型；第四步：设计反应器结构形态：设计出能够完美贴合待处理部位的电极骨架；第五步：3d打印并制作反应器：采用3d打印技术制作电极骨架，在电极骨架中填充导电金属粉末或者导电液体，以此作为高压电极以制作的电极骨架为介质，完成高压电极及绝缘介质的设计与制作。
18.3.有益效果：本发明根据使用者需求、皮肤状态以及待处理部位特点，结合医学影像、三维重建、3d打印等技术的个性化电极设计方法。基于该方法设计了一款等离子体装置，该装置可以灵活更换电极反应器，实现不同功能的等离子体皮肤表面处理，既能在紧急情况下完成常见伤口的杀菌消毒和治疗，也能日常生活中实现皮肤护理，而且具有立体几何形状、贴合皮肤的栅-面电极等离子体产生装置，并根据应用背景和用户需求提供不同的治疗方案和运行参数，从而实现装置多功能化和治疗精准化。
附图说明
19.图1是本发明的结构示意图。
20.图2是距离调节的结构示意图。
21.图3是电源箱和伤口固定绑带的结构示意图。
22.图4是电极结构示意图。
23.图5是电极骨架设计及反应器制作流程图。
24.图6是由3d打印得到的用于腿部等弧形部位的电极结构示意图。
25.图7是3d打印得到的用于膝盖、脚踝部等球形部位的电极结构示意图。
26.图8是按键自锁式的按键开关电路示意图。
27.附图标记说明：1.电源箱；101.电源箱总开关；102.弱电按键自锁式的按键开关；103. 强电按键自锁式的按键开关；104.充电端口；105.数显表；2.等离子体电极；201金属粉末或导电液体；.202.电极骨架；203.地电极；3.固定绑带；302.凹槽；303.电极固定件；304.距离调节旋钮；4.红外温度传感器。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
29.如图1所示，一种个性化定制型等离子体皮肤表面处理装置，包括用于皮肤表面处理的等离子体电极2，所述等离子电极2和电源箱2连接，所述电源箱2设置在固定绑带3上，所述固定绑带3中设置有凹槽302，所述等离子电极2固定在凹槽302中，所述凹槽302中含有两个连接着电源箱2中高压端和地端的金属触点，能将等离子电极2的高压电极和地电极与电源对应相连，所述凹槽302的形状和等离子电极2形状相匹配。本发明采用节约空间的点触式连接结构，实现电极的安装、更换和清洁，且无需手持处理，操作简单。
30.本发明可以通过低温等离子体实现皮肤表面的杀菌消毒和凝血愈合，且不产生耐药性，也不会损伤正常皮肤。本发明采用的介质阻挡放电结构，可以不消耗任何惰性气体，
直接在常温常压环境下产生低温等离子体，提高了皮肤表面处理的经济性和便携性。
31.在一个实施例中，设置有距离调节旋钮304，通过距离调节旋钮304控制凹槽302的深度，确定电极与待处理皮肤表面的距离。具体结构如图2所示，从左向往右移动距离调节旋钮304，等离子电极2与皮肤间距增大，等离子体放电减弱，从右往左移动距离调节旋钮304，等离子电极2与皮肤间距减小，等离子体放电增强。
32.以从左往右移动为例，从左向右移动距离调节旋钮304，距离调节旋钮304a点连接有垂直于旋钮的移动杆ab、bc、cd和de，ab垂直于bc，且ab与bc均位于凹槽302内，c点处有一个围绕杆bc为轴旋转的球形关节，关节上连接着杆cd与杆de，cd与de均位于所述凹槽302内表面，与安装的等离子电极2的侧面相邻，距离调节旋钮304从a向b移动时，带动杆cd和de形成的夹角由钝角向直角变化，推动杆末端e点在垂直方向上由c点向d点移动，从而达到电极在垂直方向上间距的调节调节放电电极到待处理表面的距离，以完成对皮肤表面的有效贴合，一定程度能控制等离子体剂量。
33.在一个实施例中，如图4所示，所述的等离子电极2包括贴合用户待处理皮肤形貌的电极骨架202中装有作为高压电极的金属粉末或导电液体，地电极203位于电极骨架202下方。所述的个性化定制型等离子体皮肤表面处理装置的电极的设计方法,包括以下步骤：步骤s01：通过3d打印，将液态树脂制成设计好的贴合用户待处理皮肤形貌的电极骨架:；步骤s02：将金属粉末或导电液体:通过注射方式灌入电极骨架中，由此制得的高压电极；步骤s03：地电极设置在电极骨架下方，制得等离子电极.其中电极骨架202的设计方法如图5所示，首先，针对不同用户、不同处理部位，通过ct或核磁共振等医学成像设备获得用户待处理区域医学影像数据。对该区域影像根据其功能不同划分为不同区域，如骨骼、血管、软组织等。根据具体的待处理部位，借助三维重建技术，构建目标区域的三维模型，进而设计出能够完美贴合待处理部位的电极骨架。采用3d打印等技术制作电极骨架，在电极骨架中填充导电金属粉末或者导电液体201，以此作为高压电极以制作的电极骨架为介质，完成高压电极及绝缘介质的设计与制作。借助3d打印技术制作的适用于不同人体部位的等离子电极结构。本发明中提出的电极设计与制作方法工艺简单，适用于多种形状和部位皮肤表面的处理。
34.本发明采用可定制结构的电极壳，材料成本低，制作工艺流程简单，能实现精准化皮肤表面治疗。本发明中的电极结构可以根据待处理对象的形态灵活设计，具有很好的贴合性，采用的技术包括但不局限于3d打印、三维扫描、模型灌制等。本发明中的贴合用户待处理皮肤形貌的电极外壳的设计方法包括但不限于医学成像、三维重建、3d打印等流程，因此可将电极更换为不同的打印结构。
35.如图6所示，由3d打印得到的用于腿部等弧形部位的电极结构，如图7所示，由3d打印得到的用于膝盖、脚踝部等球形部位的电极结构。
36.在一个实施例中，如图3所示，所述电源箱1上设有电源总成开关101，弱电按键自锁式的按键开关102和强电按键自锁式的按键开关103，所述弱电按键自锁式的按键开关102在总成开关101闭合时，按下按键可接通电源，使电极放电产生放电相对较弱的等离子体，所述强电键自锁式的按键开关103在总成开关101闭合时，按下按键可接通电源，使电极放电产生放电相对较强的等离子体。
37.按键自锁式的按键开关的电路如图8所示，调节等离子放电强度所需要的电量大小，主要通过调节信号发生电路单元中影响输出方波信号占空比的电阻值。弱电按键自锁式的按键开关102接通后，r1接入电路，信号发生电路单元输出低占空比信号，脉冲电源为等离子体反应器提供较小功率，使其工作在常规模式下。强电按键自锁式的按键开关103接通后，r2接入电路，信号发生电路单元输出高占空比信号，脉冲电源为等离子体反应器提供较大功率，使其工作在加强处理模式下。
38.本发明根据待处理皮肤的需求和皮肤状况提供了常规和加强两种处理模式，加强模式下，电源全功率工作，促进伤口等开放性创口凝血愈合；常规模式电源小功率工作，适用于皮肤杀菌消毒及日常护理；本发明中电极功能区分清晰，从而提高处理效率。
39.在一个实施例中，所述电源箱1上设有充电端口104，能够通过连接线接入市电对电源箱进行充电。采用蓄电池供电，装置整体轻巧，方便携带。
40.在一个实施例中，所述等离子电极2旁设有红外温度传感器4，所述电源箱1上设有数显表105，所述数显表105显示所述温度传感器4检测到的等离子电极2的温度和剩余处理时间，所述剩余处理时间是根据自定义的总时长倒计时。若在处理过程中，电极温度过高，该装置的电源将自动停止工作，温度降至安全温度时，电源将自动启动，等离子体间歇工作直至达到数显表上显示的剩余处理时间归零。
41.在一个实施例中，固定绑带3由编织物构成的绑带，可以将皮肤处理装置固定在待处理皮肤上方位置，避免在处理的过程中装置滑落造成二次损伤。而且方便收纳和携带。
42.在一个实施例中，还包括电极固定件303是非柔性结构，其中含有与电源箱相连的两根绝缘线，同时在机械上具有连接左右两段绑带的作用。
43.本发明的使用方法为：首先，根据待处理皮肤表面定制合适结构的电极，将电极高压侧和地极两端的连接端子对准绑带上卡槽侧面的金属触点，并用绝缘片覆盖好朝外的地电极，由此完成电极的选型和安装。
44.其次，将电极区域与皮肤表面贴合并将调距旋钮由左至右调节到合适的处理距离；将绑带缠绕在待处理皮肤所在部位附近，由此完成装置的固定；打开总开关后，根据实际情况选择合适的处理模式，按下自锁按钮102在常规模式下实现伤口杀菌消毒或皮肤日常护理，或者按下自锁按钮103在增强模式下实现伤口凝血消炎。若在处理过程中，电极温度过高，该装置的电源将自动停止工作，温度降至安全温度时，电源将自动启动，等离子体间歇工作直至达到数显表上显示的剩余处理时间归零。
45.最后，将按钮复位，总开关断电，完成治疗。