BG113296A - Хибридна плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез студена плазма - Google Patents

Abstract

Изобретението се отнася до медицинско-козметичен уред за генериране на нискотемпературна плазма. Спрямо работния режим на устройството, то служи за стерилизация на рани или за отстраняване на кожни деформации, лезии, чийто обхват може да включва микроскопични образувания и растежи на тумори върху кожата и лигавиците. Работният режим се контролира, както автоматично от предварително програмиран процесор, така и ръчно. Различните степени променят дължината и паузата между импулса. Работните режими са два, като следва (А) е за прецизна аблация, без нараняване или изгаряне на околните тъкани и (В) за премахване на девитализирана тъкан, премахване на бактериалния биофилм, контрол на бактериално натоварване и стимулиране на заздравителния процес на раната, чрез насърчаване на пролиферацията на дермални клетки, синтеза на колаген и епидермалната регенерация. Устройството използва специално пригодени сребърни електродни глави, които освен хиперзаредените йони, озона и ултравиолетовите лъчи, генерирани от плазмения заряд, освобождават и сребърни йони. Изобретението се характеризира с малки размери, мобилност, високо ниво на автоматизация, висок коефициент на полезно действие, повишена енергийна ефективност при ниско захранващо напрежение и дълга издръжливост на батерията.

Description

Подадена декларация за лицензионна готовност

G113296 A

Хибридна Плазмена Писалка за Аблация и Стерилизация на Тъкани чрез Нискотемпературна Плазма

Област на техниката

Изобретението се отнася до медицинско-козметичен уред за генериране ниско температурна плазма. Спрямо работния режим на устройството, то служи за стерилизация на рани или за отстраняване на кожни деформации, лезии , чийто обхват може да включва микроскопични образования и растежи на тумори върху кожата и лигавиците. По-конкретно, настоящото изобретение се отнася до преносимо плазмено устройство, с различни приставки, насочващо/концентриращо електрическо напрежение към тъкани за широко разнообразие от приложения, включително и медицински процедури, като: дезинфекция и стимулиране на заздравителния процес на рани; тъканна аблация; резекция; електрохирургия и други.

Предшестващо състояние на техниката

Областта на електрохирургията включва редица слабо свързани хирургични техники, които имат общо приложение на електрическата енергия за промяна на структурата или целостта на човешката тъкан. Електрохирургичните процедури обикновено действат, чрез прилагане на много високочестотни токове и заряди за изрязване или аблация на тъканите, като операцията може да бъде моно-полярна или би-полярна. Моно-полярните техники разчитат на отделен електрод за връщане на тока, който се поставя далеч от третираното място и хирургичното устройство определя само един електроден полюс, който осигурява хирургическия ефект. Биполярните устройства съдържат два или повече електроди на една и съща опора за прилагане на ток между техните повърхности.

Електрохирургичните процедури и устройства са особено изгодни, тъй като те обикновено намаляват кървенето и травмата, свързани с традиционалните методи на рязане. Освен това някои електрохирургични процедури за аблация не могат да бъдат заменени с алтернативен метод.

Радиочестотната (RF) енергия се използва в широк спектър от хирургични процедури, тъй като осигурява ефективна резекция и коагулация на тъканите и относително лесно достига до прицелните тъкани, чрез прецизен връх. Конвенционалните моно-полярни високочестотни електрохирургични устройства обикновено работят, чрез създаване на разлика в напрежението между активния електрод и целевата тъкан, което води до образуване на електрическа дъга през физическата междина между електрода и тъканта. В точката на контакт на електрическите дъги с тъкан се получава бързо нагряване на тъканите поради високата плътност на тока между електрода и тъканта. Тази висока плътност на тока кара клетъчните течности да се преобразуват в пара, като по този начин се изпаряват и произвеждат ефект на „аблация“ по пътя на локализираното нагряване на тъканите.

Към днешна дата се усеща необходимостта от намеса и подобрение на лечението в патологията, при която се използват електрохирургични устройства. В първоначалното състояние на техниката на електрическия каутер, не е възможно реализирането на преносимо устройство, поради нуждата от външно снабдяване с газове като Хелий и Аргон. Този тип плазмени устройства за коагулация/аблация на тъкани обикновено използват радиочестотни генератори, които са големи, тежки и не са преносими. Поради размерите си пациентите биха могли да се възползват само от настоящите плазмени технологии за коагулация/аблация, като пътуват до болница или клиника, за да получат лечението. Това ограничение прави подобни лечения скъпи и често ограничава или възпрепятства достъпа на пациента до неговите ползи. В последствие с развитието на технологиите е избегната нуждата от допълнително осигуряване на газ, но въпреки това устройството остава със значително голям и непрактичен размер. За по-лесна експлоатация електрическия каутер е разделен на два модула. Първият модул е много компонентен радиочестотен преобразувател на високо напрежение, като той е със сложна структура, кабели за захранване на 220V, охладителна система и ръчен регулатор на напрежение. В резултат на това много пациенти нямат достъп до тази скъпа и ограничена, но полезна технология, която може да се прилага само в болници и клиники. Вторият модул е накрайник, електрически свързан посредством кабели, които прехвърлят високото напрежение към прецизния връх на накрайника. Има дръжка от изолационен материал за удобство и безопасност по време на работа. Въпреки тези удобства устройството не е пригодено за масова експлоатация. Има недостатъци, като сложна многокомпонентна структура, кабели, висока консумация на електро енергия и възможност от прегряване. Освен това е трудно и непрактично ръчното регулиране на напрежение, като грешна сила на тока протичаща към тъканта, може да доведе до нежелателни изгаряния и увреждания на здрава тъкан.

Последните нововъведения в областта, представляват електрически каутери под формата на плазмени писалки. Те са преносими устройства с опростена структура, лишени от кабели и нужда от външно добавяне на газове. Състоят се от дръжка, батерия, трансформатор на високо напрежение и накрайник.

При прилагането известните устройства пригодени за аблация на тъкани, повечето се представят неуспешно както термично, така и електрически. Тези два фактора винаги са били пречка за перфектното изпълнение на най-често срещаните дерматологични интервенции, тъй като диатермалният ток следва най-краткия и обикновено нежелан електрически път. Също така, радиочестотната енергия има няколко ограничения, включително и бързото разсейване на напрежението в повърхностните тъкани, което води до плитки изгаряния и невъзможност за достъп до по-дълбоки видове тъкани. Друго ограничение на радиочестотните аблационни системи е тенденцията за образуването на есхар и образуване на съсиреци върху проводящите напрежение електроди, което ограничава по-нататъшното правилно разпределение на електрическото напрежение.

Съществуващите устройства за аблация на тъкани имат ограничение във времето им за експлоатация поради факта, че за генерирането на плазмения връх към тъканта се изисква голямо напрежение и голям трансформатор на високо напрежение. Обикновено издържат при постоянен режим на работа до 1 час, което само по себе си предразполага постоянното зареждане на електрическия каутер. Това се характеризира и с голяма консумация на електро енергия. Имат еднотипен накрайник, което затруднява обработката, спрямо всяка една индивидуална ситуация. При различно подадено напрежение към един и същи накрайник, и лош контрол на импулса, възможността за нежелателно изгаряне на здравата околна тъкан се увеличава многократно.

Същата композиция и конструкция на устройствата за аблация на тъкани, състоящи се от трансформатор на DC захранване към високо напрежение, генериращо плазма предназначена за аблация на тъкани, посредством трансформатор на високо напрежение, може да бъде пригодена за изцяло различно приложение. Чрез промяна на честотата, импулса и електродния накрайник се променя изцяло същността на изобретението. Чрез промяната на дадени характеристики, устройството може да се използва като генератор на плазма служещ за стерилизация на рани и тъкани.

Множество медицински изследвания доказват, че плазмата в комбинация с озон и ултравиолетови лъчи, генерирани от плазмения заряда, имат добър стерилизиращ ефект. Също така могат ефективно да убиват вируси, спори, гъби и бактерии, като Ентерококус фекалис, които са изключително устойчиви на антибиотици.

Плазменото лечение след тъканно увреждане предотвратява вторичната инфекция на тъканите поради стерилизиращото си действие и се оказва ефективно при зарастването на рани с бързо хемостатично действие. Ако плазменото лечение на венозна язва се повтаря в продължение на 2 минути на ден, заздравителния процес се повишава многократно. След 11 обработки на мястото на раната, не се откриват бактерии [Gregory, Plasma Chem Plasma Process 26, 2006].

Периодичното третиране c плазма върху кожата, също така стимулира кожните клетки да повишат колагена в дермалния слой и поради повишената секреция на СЕРФ (Съдов Ендотелен Растежен Фактор), новите кръвоносни съдове отговарят за подхранването на новите клетки и по този начин може да се очаква антиейдж ефект. Следователно, плазмата може да бъде много полезна за подобряване на заздравителния процес, както при здрави пациенти, така и при пациенти е кръвни болести [Heilin, J Dtsch Dermatol Ges 8, 2010].

Последни проучвания също отразяват, че плазмата може ефективно да разгради липидния слой на кожата, което насърчава абсорбцията на други медикаменти през нея. Това позволява приложението на подобна технология и в областта на козметиката.

Също като устройствата за аблация на тъкани, съществуващите методи и устройства за стерилизация на рани и тъкани, далеч не отговарят на нуждите на определени ситуации. Традиционните методи за стерилизация имат дефекти, като:

• Ограничен ефект на стерилизация - като при ултразвуковата техника за стерилизация • Унищожаване на стерилизиращите вещества - като при нагряване и техники за стерилизация с висока температура.

• Твърде високи разходи - като при ултра импулсно стерилизиране с високо напрежение на електрическото поле.

• Сложен процес - като при радиационната техника за стерилизация

Като пример, патент CN101732091 описва коагулационно устройство, което използва микровълнов резонатор за генериране на плазма. Обаче за генерирането на плазма, се изисква инертен газ и устройство не може да се направи преносимо.

Съществуващото общо достъпно плазмено оборудване обикновено е обемисто и се нуждае от сравнително голямо електрическо захранване. При определени ситуации, е необходимо и допълнително осигуряване на редки газове като аргон и хелий, за да се намалят външните фактори за генериране на плазма. Подобни недостатъци ограничават масовото използване и приложение на този тип устройства в медицинската и козметичната сфера.

Техническа същност на изобретението

Задачата на настоящото изобретение е да осигури преносимо нискотемпературно плазмено устройство, което да преодолее гореописаните недостатъци, свързани с двете технологии, като също така ги обедини в едно устройство. Чрез генерираната плазма устройството трябва да позволи простия и ефикасен разрез, чрез аблация на различните видове тъкани, като не наранява здравата околна тъкан. В същото време, то трябва да може да се използва за убиване на вируси, спори, гъби и бактерии и стерилизация на рани, като стимулира заздравителния процес. Устройството трябва да е преносимо и компактно, без нужда от допълнителни редки газове. Също така, трябва да включва възможно най-малко кабели, за пренасяне на радиочестотната енергия. Това ще е подобрение спрямо настоящите радиочестотни генератори, тъй като приблизително 10% от енергията се губи за всеки сантиметър използван кабел, което води до голяма енергийна неефективност и налага генераторът да бъде по-мощен (и консумират повече енергия), за да компенсират загубата на предадена енергия поради кабела. Да се характеризира с ниска консумация на електроенергия и дълга издръжливост на батерията, и въпреки това да има достатъчна мощност за образуване и поддържане на плазма спрямо работния режим. Също така трябва да има възможност за прилагане и експлоатиране на различни електродни накрайници, спрямо всяка една индивидуална ситуация.

Задачата е решена, чрез създаване на Хибридна плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма без нужда от външно подаване на редки газове, характеризираща се с ниска консумация на ток, висока ефективност и малък обем, постигнати с “push-pull” генератор на високо напрежение и литиево йонна технология на захранването. Този тип трансформатор многократно намалява консумацията на електроенергия нужна за генерирането на плазма. Това само по себе си осигурява по-продължителна работа на акумулаторната батерия и в същото време редуцира тежестта и обема на устройството. Смяната на електродните глави е лесна и се извършва ръчно, като се закрепят в специализирано гнездо, което автоматично разпознава типа електродна глава. Работният режим може да се контролира и ръчно, като има различни степени, които променят дължината и паузата между импулса. Работните режими са два, като следва (А) е за прецизна аблация, без нараняване или изгаряне на околните тъкани и (В) за премахване на девитализирана тъкан, премахване на бактериалния биофилм, контрол на бактериално натоварване и стимулиране на заздравителния процес на раната, чрез насърчаване на пролиферацията на дермални клетки, синтеза на колаген и епидермалната регенерация. Управлението на целият работен процес се извършва от предварително програмиран процесор, който позволява регулирането на промяната в плътността, дължината и отстоянието на импулса. Чрез разликата в импулса и честотата се променя силата на тока, които преминава през електродната глава, като при приложението на всяка глава се използват различни характеристики.

Състои се от източник на захранване, стабилизатор на напрежение, програмируем микроконтролер, генератор на високо напрежение и гнездо, пригодено за различни електродни глави. Източника на захранване на предложеното изобретение е литиево йонна батерия, която е свързана със стабилизатор на напрежение и контролер за зареждането, са интегрирани в корпуса. Корпусът е изграден от медицинска пластмаса. Предварително програмирания блок за управление, както и всички отделни модули са свързани с предпазители. Букса за зареждане на акумулаторната батерия е разположена на външния корпус, където са разположени и бутоните за управление.

Същността на това изобретение е, че се нуждае от много малко постоянно токово захранване с максимален ток от 0.5 А , а самото устройство има много прецизен процес на насочване. Ефективността и прецизността са постигнати чрез комбинацията от непрекъснат искров разряд и топлинна енергия. По време на аблация електрода с непрекъснат искров разряд е тесен и концентриран, което осигурява неповредените околни и здрава тъкани, около района на третиране. Самият искров разряд образува плазмата, която възниква поради високото напрежение, което варира от 15 до 20 kV.

В допълнение, към фиксиращия отвор за електродни глави, на настоящото изобретение, се прикрепят специално пригодени и конструирани сребърни електродни глави. Това позволява по време на генериране на плазмата, също така да се отделят сребърни йони, които допълнително подсилват стерилизиращия ефект и стимулират заздравителния процес.

Предимствата на предложената хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма са:

• Хибридно устройство с две приложения, за качествено и ефективно изпълнение на плазмена аблация и плазмена стерилизация на тъкани.

• Липсата на кабели и дългата издръжливост на батериите, позволява практична и удобна експлоатация в различни сфери.

• Възможност за работа и приложение на различни електродни глави, спрямо спецификата на ситуацията, като тяхната смяна е бърза и лесна.

• Възможност за работа със специализирани сребърни електродни глави, което при генерирането на плазма през електрода освобождава и сребърни йони, които допълнително усилват и подобряват заздравителния процес;

• Прецизно програмиран процесор гарантира ефективната дълбочина на разреза при аблация или равномерна и плавна стерилизация, спрямо размера и вида на травмата.

• Автоматично настройване и разпознаване на различните електродни глави.

• Редуциран размер и удължен живот на акумулаторната батерия, постигнати с приложението на „push-pull” генератор на високо напрежение, изпълнен с полеви транзистори и феритен трансформатор, “low-drop” регулатор на напрежение, както и прецизно регулиране на честотата, формата и дължината на изходните импулси.

• Корпуса на устройството е изработен от висококачествена медицинска пластмаса, увеличава ефективността и общата безопасност на устройството.

• По време на аблация се избягват възможни електрически разряди поради преминаването на ток към пациента. Поради тези причини изобретението се оказва идеалният инструмент за лечение на чувствителни зони. Например, като около-очната зона, при извършване на блефаропластика, без риск от увреждане на зрителния нерв.

• По време на аблация обработената част се охлажда самостоятелно, чрез изпаряване на лезийните течности по време на хирургическа намеса, без да прегрява околните тъкани.

• По време на стерилизация плазмата действа директно върху раната, което усилва стерилизиращия ефект, докато електрическото поле с високо напрежение стимулира повърхността на раната да ускори локалното кръвообращение, като по този начин улеснява зарастването на раната.

• По време на стерилизация плазмата е с температура под 40°С, което е напълно безопасно за човешкото тяло и може да бъде в пряк контакт с кожата.

Пояснение на приложените фигури

Примерно изпълнение на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма, обект на настоящото изобретение е показано на приложените фигури, които само го поясняват, но не го ограничават, където:

Фигура 1 - изобразява предния план на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма;

Фигура 2 - изобразява страничния общ вид на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма;

Фигура 3 - надлъжен разрез на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма;

Фигура 4 - Блок схема на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма;

Фигура 5 - Разновидни сребърни електродни глави за монтаж на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма;

Фигура 6 - Примерно приложение на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма;

Примерно изпълнение на изобретението

Основният режим на работа на хибридната плазмена писалка служи за стерилизация на тъкани и стимулиране на заздравителния процес, като насочва плазма към определена зона на човешкото тяло. Плазмата се генерира с помощта на високоволтов радиочестотен генератор и специализирана електродна глава, насочена към човешкото тяло. Човека се явява като „маса“ или земя, а електрода се явява източник на високо честотно напрежение. По време на третиране на тъкан, от плазмата се генерират хиперзаредени йони, ултравиолетови лъчи и озон. Тези 3 елемента сами по себе си имат добър стерилизиращ ефект, а при използването на сребърни електродни глави, също така се отделят и сребърни йони, които допълнително усилват ефекта от изобретението. Премахване на дигитализирана тъкан, премахване на бактериалния биофилм и контрола на бактериално натоварване, многократно подобрява и стимулира заздравителния процес на тъканта.

Вторият режим на работа на хибридната плазмена писалка позволява простата и ефективна аблация и разрязване на органична тъкан с помощта на плазма. Използва се главно за малки кожни и хирургични процедури. Ефективността се постига чрез комбинацията от непрекъснат искров разряд и топлинна енергия. Самият искров разряд образува плазмата, която възниква при високо напрежение, което варира от 15 до 20 kV. Когато интензитетът е настроен на висока стойност, топлинната енергия унищожава клетките на кожата. Електродът за аблация е тънък и тесен, като генерираната нискотемпературна плазма от искровия разряд е прецизен и концентриран. Това е причината за неповредената здрава околна тъкан, заобикаляща района, за разлика от високочестотния нож с постоянен ток и горелката с променлив ток. Генерираният от тях искров разряд се разширява конично към повърхността на обработваната тъкан. Също така, по време на аблация с плазма обработената част се охлажда самостоятелно, чрез изпаряване на лезийните течности по време на хирургическа намеса, без да прегрява околните тъкани.

За да се разберат предимствата, съществото и характеристиките на настоящето изобретение, са предоставени подробно описание и метод на изпълнение, които са дадени като пример, а не като ограничение по отношение на фигурите. Въпреки, че някои изпълнения са показани и описани в детайли, трябва да се разбере, че могат да бъдат направени различни промени и модификации, без да се излиза от обхвата на приложените претенции. Обхватът на изпълнение на настоящото изобретение по никакъв начин няма да бъде ограничен до броя на съставящите го компоненти, техните материали, техните форми, относителното им разположение и т.н.

Позовавайки се по специално на чертежите по референтни знаци, Фигура I. разкрива общия външен вид на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма. На фигурата изобретен корпуса от висококачествена медицинска пластмаса (1), която увеличава ефективността и общата безопасност на устройството. В горната част на корпуса (1) на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма е разположен LCD дисплей (3), индикиращ състоянието на батерията (4) в проценти, степента на импулса (5) и режима на работа (6). Под дисплея са разположени бутони за ръчно управление на процесора. Най-горния е бутон за централно захранване (7), като успоредно на него е разположен бутон за ръчна смяна на работния режим (10). Останалите два бутона на корпуса (1) са бутон за ръчно намаляване на степента на импулса (8) и бутон за ръчно повишаване на степента на импулса (9). Различните степени и работен режим се определят спрямо индивидуалния случай и електродна глава, която се използва. Основната разлика в двата работни режима е характеристиката на честотата, дължината и паузата между импулса и силата на тока. Бутона за подаване на импулс към тъканта (11) е разположен в долната част на корпуса (1). Това предоставя възможност за удобно държане и контролиране на генерираната плазма по време на експлоатация. Гнездото за електродна глава (12) работи на принципа на букса от тип „банан“. Буксата „банан“ се характеризира с надеждност и въпреки това осигурява лесна и бърза смяна на електродната глава.

На Фигура II. се изобразява страничния общ вид на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма. Корпуса е изтънен в горната част и леко удебелен в долната, с цел по удобно държане по време на експлоатация. В дясно от LCD - дисплея (3) се напира буксата за зареждане (2) на акумулаторната батерия. Стандартизираната букса “Micro-USB” е съвместима с повечето зарядни устройства, което предразполага универсална употреба и по-голяма надеждност за крайния потребител.

Същността на устройството е изобразена във Фигура III. представляваща надлъжен разрез на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма. Цялото устройство се захранва от литиево йонна батерия (13) 4400 mAh. Батериите се захранват през букса “Micro-USD”, като тяхната издръжливост зависи от режима им на работа и електродната глава, която се използва. След включване на устройството с бутона за централно захранване, устройството преминава в работен режим. Всичките компоненти са разположени върху основната платка (15), като един от най-значителните елементи се явява прецизно програмирания процесор (16). Процесора (16) има възможност за автоматично разпознаване на електродните глави. Това гарантира, че честотата и дължината на импулса ще бъдат правилно конфигурирани спрямо индивидуалната ситуация. Следователно, няма да има нежелателни последствия свързани с ръчните настройки на устройството. Сондата (22) не само осигурява правилна посока на тока, но и следи дължината на „банан“ щекера (24) на електродната глава. Спрямо дължината, процесора (16) разпознава електродната глава и подава нужният сигнал. Въпреки автоматизацията на процеса, устройството разполага и с ръчен режим на управление. Бутона за смяна на работния режим (10) определя честотата и енергията на тока, докато бутона за ръчно намаляване на степента на импулса (8) и бутон за ръчно повишаване на степента на импулса (9) определят не само дължината и силата на импулса, но и паузата между импулсите. Чрез тях се контролира силата на тока, преминаваща към тъканта. Напрежението от 5 V подадено от стабилизатора на напрежение (14) е константно и не повлиява върху силата, вида и състоянието на генерираната плазма, тези характеристики се контролират изцяло от сигналите подадени от процесора (16). Сигнала от процесора се подава директно на “push-pull” генератора, който образува високото напрежение. Високоволтовия трансформатор (20) реализира непрекъснат и стабилен разряд за генерирането на плазмата при нормална температура. През намотките (21) генерираното високоволтово електричество се предава през сондата (22) към някоя от електродните глави прикрепена в гнездото за закрепяне на електродна глава (12).

За генериране на плазма е приложена схема на “Push-Pull” генератор, на базата на феритен трансформатор и полеви транзистори. Това увеличава коефициента на полезно действие (КПД) и намалява размера на изходния трансформатор и характеризира устройството с повишена енергийна ефективност при ниско захранващо напрежение, а от там размера на батериите и самото устройство. Също така отпада необходимостта от радиатори за крайните транзистори, с което също се намалява размера на устройството.

Същността на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма е да генерира и предава енергия към проводящ елемент, така че проводящия елемент да провежда и концентрира енергията образувайки плазма. Като примерно изпълнение се използват електродни глави изцяло от сребро. При наличието на плазма се образуват хиперзаредени йони, озон и ултравиолетови лъчи. Прилагайки сребърни електродни глави, също така се отделят и сребърни йони.

Електродните глави за приложение с хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма изобразени на Фигура IV. имат различно приложение, като основно се различават по размер, диаметър и/или форма. Всяка една от тях е персонализирана да третира определена част от тялото, вид тъкан или вид рана. Благодарение на процесора (16) интегриран в изобретението, електродните глави се разпознават автоматично, като сондата (22) разпознава накрайника спрямо дължината на „банан“ щекера (24). Електродната глава трябва да влезе плътно докато изолационната капачка (26) не опре в корпуса (1). По този начин се гарантира правилно разпознаване на електродната глава и евентуалното неконтролирано/нежелателно прескачане на искров заряд. По-големите и плътни електродни глави като електродна глава (32) (33) (34) и (35) се използват в режим на стерилизация на тъканта. Докато по-тънките електродни накрайници като (26) (27) (28) (29) (30) (31) се използват в режим на аблация на тъкани.

На Фигура V. е изобразена блок схемата на устройството за аблация и последователността на различните модули. Докато на Фигура VI. е изобразено примерно приложение върху кожата на хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма.

Заздравяването на рани включва сложен и динамичен процес на ангиогенеза, клетъчна пролиферация, отлагане на извънклетъчен матрикс и свиване на раната. В този процес девитализираната тъкан действа като физическа бариера за реепителизация и предотвратява директно контактуването на приложените локални терапевтични средства с целевата тъкан, за да осигури нейните полезни свойства. Като пример за девитализирана тъкан, наличието на некротична тъкан в средата на раната предотвратява ангиогенезата, образуването на гранулационна тъкан, епидермалната регенерация и образуването на нормална извънклетъчна матрица (ЕСМ). Освен това, девитализираната тъкан може да служи като хранителен източник за бактериите, които подпомага формирането на биофилми и устойчивостта към антибиотици. Това прави стерилизирането на тъканта важна стъпка в лечението на рани и подготовката на прицелната тъкан за реепителизация.

Настоящото изобретение включва преносима система за лечение и стерилизация на рани. Характеризира се с това че е преносима, малка по размер, удобна за експлоатация, без нужда от външен инертен газ, висока енергийна ефективност и следователно голяма издръжливост на акумулаторната батерия. Също така генерира нискотемпературна плазма под въздействието на нормално атмосферно налягане. Чрез използването на работен режим (В) се осигурява стерилизация на прицелна тъкан, за да се стимулира по този начин заздравяването на рани и да се улесни отстраняването на девитализирана тъкан и бактериалния биофилм. Също така да контролира бактериалното натоварване. Освен стерилизацията, също така се стимулира и заздравителния процес и ускорява затварянето на раната, чрез насърчаване на пролиферацията на дермални клетки, синтеза на колаген и епидермалната регенерация.

Съответно изобретението е преносимо устройство за стерилизация на рани и аблация на тъкани, както е описано по горе и позволява на пациенти да получат базирано на плазма лечение. Като хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма може да се използва за насърчаване на контрола върху бактериалното натоварване, реепителизацията, неоваскуларизацията и в крайна сметка, води до по-ранно заздравяване и затваряне на рани. Клинични проучвания показват успешно лечение на хронична язва посредством нискотемпературна плазма. В допълнение, преносимата система за лечение на рани може да осигури токова коагулация и/или аблация на целева тъкан и доброкачествени кожни образувания, като: Кератози, Фибром, Верока, Телеангиатезия, Карциом на базална основа и други. За аблация се използва работния режим (А). Размерите и теглото на устройството позволяват неговата масова експлоатация, като не се изисква пациента да пътува до болница или клиника.

В едно примерно приложение изобретението може да генерира радиочестотна енергия, през електропроводим елемент, като генерира плазма. Този елемент може да бъде моно-полярна електродна глава и като пример може да се използва за аблация на органични тъкани, като: кожа, лигавици, мастна тъкан, епител и съединителна тъкан. Когато високото напрежение се генерира то се концентрира върху прицелната тъкан посредством електродна глава. Плазмената искра (разряд) произведена от силно енергизираните йони, е достатъчно силна за да разруши молекулярните връзки в меките тъкани, за да предизвика тяхната аблация. Съответно хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма може да премахва или аблира микроскопични образувание и растежи на тумори върху кожата и лигавиците с помощта на нискотемпературна плазма, водеща до минимално или никакво странично увреждане на здравата околна тъкан.

В едно изпълнение хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма има изходна честота 200-300 kHz, и напрежение от 15 до 20 kW, като не се нуждае от допълнително охлаждане. Във второто изпълнение на изобретението изходна честота от 66-70 kHz и напрежение от 15 до 20 kW.

Както е описано по-горе, устройството за стерилизация на прицелна тъкан и стимулиране по този начин заздравителния процес, чрез образуване на плазмено поле между електродната глава и тъканта. Енергията в образуваното плазмено поле е достатъчно силна, за да разруши органичните молекулярни връзки в меките тъкани, за да предизвика по този начин нейното затваряне. Съответно хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма е в състояние също да извършва аблация на органична тъкан, благодарение на прецизно програмирания процесор, който определя честотата и тока, като следва че енергията се концентрира към целевата тъкан без директен контакт между проводящия елемент и тъканта.

Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма ще намери своето приложение в различни медицински области, особено за лечение на патологично променени тъкани. Може да се използва в дерматологията, стоматологията, хирургията, гинекологията, проктологията, урологията, отоларингологията и други области , в които трябва да се отстранява патологична тъкан или унищожи клетка чрез електродиране. Изобретението използва плазма за концентрирана или периферна аблация на прицелна тъкан в различни дълбочини, като по напълно доброкачествен начин може да реформира епитела. В допълнение аблацията може да се използва за лечение/абсцедиране на доброкачествен и злокачествен растеж на тъканта. Силата на тока и начина на лечение може да се регулира в зависимост от вида на тъканта и желаната дълбочина на аблация. Работния режим за аблация може да се използва не само за лечение на езофагуса на Барет и дисплазия на хранопровода, полипи на дебелото черво, стомашно-чревно кървене, аблация на ендометриума, белодробна аблация, но също така и за лечение на всякакви лигавични, субмукозни или периферни лезии като възпалителни лезии тумори, полипи и съдови лезии.

Горните изпълнения се използват само за илюстриране на общото приложение, характер и същност на настоящото изобретение. Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма не се ограничава до описаното тук изпълнение и всякакви несъществени промени и замествания, направени от специалистите в областта, базирани на настоящото изобретение, принадлежат на обхвата на заявеното изобретение.

Принцип на работа:

Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма е с акумулаторна батерия, която се зарежда през букса „Micro-USB”. Захранването минава през стабилизатор на напрежение, като прецизно програмиран процесор задава характеристиките на тока спрямо всяко индивидуално и специфично приложение на устройството. Има както автоматичен метод за определяне на честотата, силата на тока, дължината и паузата между импулса, така и ръчен метод за управление на работния режим. Устройството може да се използва за медицински приложения. Основната му задача е да премахне девитализирана тъкан, премахне бактериалния биофилм, да контролира бактериалното натоварване. Като на насърчава пролиферацията на дермални клетки, синтеза на колаген и епидермалната регенерация и по този начин стимулира заздравителния процес на раната. Второстепенното му приложение е за аблация на тъкани. И двата ефекта се постигат, чрез генерирането на нискотемпературна плазма посредством “Push-Pull” високоволтов генератор. Устройството използва специално пригодени сребърни електродни глави, които освен хиперзаредените йони, озона и ултравиолетовите лъчи, генерирани от плазмения заряда, освобождават и сребърни йони. Това води до ефективна стерилизация на тъканта. Всяка електродна глава има строго индивидуално приложение, като характеристиките на напрежението преминаващо през нея са различни спрямо честотата, силата на тока, дължината и паузата между импулса. Следенето на работния режим и моментните настройки се следят от LCD - дисплей, разположен в горната част на корпуса от медицинска пластмаса. От дисплея се следи и състоянието на батерията.

Литература: WO2012158443A2 ; CN101732091; US775869A ;

US2006189974A1 ; US4878493A ; WO2014060854A1 ; US10029025B2

Claims (10)

1. Хибридна плазмена писалка с две приложения, за качествено и ефективно изпълнение на плазмена аблация и плазмена стерилизация на тъкани, характеризираща се с това, че включва литиево йонна батерия (13), захранваща процесор (16), който контролира работния режим на изобретението, подавайки сигнали към генератора на високо напрежение (20), който е пряко свързан с гнездо (12), разположени в корпус от медицинска пластмаса (1), върху който е разположен LCD - дисплей (3) и бутони за контролиране на работния режим.

2. Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че акумулаторната батерия (13), модула за високо напрежение (20) и гнездото (12), за поставяне на електрод, са интегрирани в един корпус (1), изграден от медицинска пластмаса, като на него е разположена букса ,,micro-USB” (2), която служи за зареждане на литиево йонната батерия.

3. Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че процесора (16), регулира плътността, дължината и паузата между импулсите, като чрез тях и честотата на тока се определя работния режим на устройството, като следва (А) е за прецизна аблация, без нараняване или изгаряне на околните тъкани и (В) за премахване на девитализирана тъкан, премахване на бактериалния биофилм, контрол на бактериално натоварване и стимулиране на заздравителния процес на раната, чрез насърчаване на пролиферацията на дермални клетки, синтеза на колаген и епидермалната регенерация.

4. Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма съгласно претенция 3, характеризираща се с процесор (16), който определя характеристиките на тока и подава нужния сигнал към генератора на високо напрежение (20), като е предварително програмиран автоматично да разпознава електродната глава приложена в гнездото (12).

5. Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма съгласно претенция 1 и 4, характеризираща се с процесор (16), който освен автоматичен метод за разпознаване на електродните глави и определяне на характеристиките на тока, има и ръчен метод на управление, чрез бутон за промяна на работния режим (10), както и бутон за повишаване (9) или намаляване (8) на степента на импулса.

6. Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма съгласно претенция 1, характеризираща се с

LCD-дисплей (3), чрез който се следи състоянието на батерията в проценти (4), работният режим на устройството (6) и степента (5) на която оперира устройството.

7. Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма съгласно претенция 1 и 4, характеризираща се с гнездо за поставяне на електродна глава (12), към което се прикрепя електродния накрайник на принципа на букса от тип „банан“ (24), като това осигурява лесна и бърза смяна на електродната глава.

8. Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма съгласно претенция 1 и 5, характеризираща се с гнездо за поставяне на електродна глава (12), което автоматично разпознава различните електродни глави, спрямо дълбочината им на проникване в него, като подава сигнал към процесора (16), който чрез отчетената информация променя характеристиките на тока.

9. Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма съгласно претенция 1, характеризираща се с гнездото за поставяне на електродна глава (12), пригодено да предава енергия към проводящ елемент, така че проводящия елемент да провежда и концентрира енергията образувайки плазма, посредством електродна глава изработена от сребро, като по този начин освен хиперзаредени йони, озон и ултравиолетови лъчи, се отделят и сребърни йони.

10. Хибридната плазмена писалка за аблация и стерилизация на тъкани чрез нискотемпературна плазма съгласно претенция 1, характеризираща се с „Push-Pull” генератор на високо напрежение (20), изпълнен с полеви транзистори и феритен трансформатор, “low-drop” регулатор на напрежение, както и прецизно регулиране на честотата, формата и дължината на изходните импулси, като увеличава коефициента на полезно действие (КПД) и намалява размера на изходния трансформатор и характеризира устройството с повишена енергийна ефективност при ниско захранващо напрежение.