(Fu et al., Applied Physics Letters, 2019) Nichts heißt die Zukunft so willkommen, wie wenn Ihre Wunde von einem Kleinen repariert wird Lichtschwert . Es mag zunächst wild klingen, aber im Grunde ist es das, was ein neuer Fortschritt in der Plasmatechnologie jetzt verspricht.
Diese aufregende Entwicklung bedeutet, dass wir bald Niedertemperatur-Atmosphärendruck-Plasmastrahlen (APPJs) kommerzialisieren könnten, die unter freiem Himmel arbeiten und ein neues Zeitalter in der medizinischen Behandlung versprechen.
Ingenieure der University of Electronic Science and Technology of China haben einen Weg gefunden, einen Strom mikrowellenerzeugter Ionen so auszulösen, dass er sich weit genug ausdehnt, um nahegelegene Oberflächen zu berühren.
Wenn Sie nicht sicher sind, was Atmosphärendruckplasma Das heißt, die wichtigsten Teile sind im Namen enthalten.
Im Gegensatz zu gerichteten Strömen geladener Teilchen, die nur im Vakuum oder unter starkem Druck erzeugt werden können, besteht dieses Plasma aus Überschallklumpen stabilen Gases, sogenannten „Plasmageschossen“, die keinen bestimmten Druck erfordern.
Sie können auf vielfältige Weise erzeugt werden, etwa durch die Anregung von Teilchen mit unterschiedlichen Strömen oder durch niederfrequente elektromagnetische Strahlung – etwa Mikrowellen. Aber alle diese Geschosse können bei recht angenehmen Temperaturen abgepumpt werden, was sie für eine Vielzahl wärmeempfindlicher Anwendungen eignet, bei denen Ionenströme verwendet werden könnten.
Ingenieure können dazu Bündel winziger APPJs verwenden ionisieren Oberflächen von Materialien , Zum Beispiel. Auch Ärzte könnten sie nutzen um Wunden zu sterilisieren, Zähne zu reinigen und sogar helfen, das Blut zu gerinnen .
„Mit der Entwicklung von Niedertemperatur-Plasmastrahlen würden die Einsatzmöglichkeiten von Plasmen in biomedizinischen Bereichen erweitert, nicht nur für den Einsatz als Operationsmesser, sondern auch für die Hautbehandlung, Sterilisation usw Krebs Therapie,' sagt Ingenieur Wenjie Fu .
Es gibt nur ein kleines Problem. Bisher hatten diese Plasmastrahlen oft eine frustrierende Einschränkung: Um ihren Fluss zu stabilisieren, brauchte man eine polarisierte Röhre aus einem Material wie Quarz.
Dies wäre so, als würde man ein Lichtschwert in eine durchsichtige Plastikröhre wickeln, um es in Schach zu halten: nicht ganz praktisch oder wünschenswert.
Um auf einen solchen Röhrenbehälter zu verzichten, ohne die Temperatur des Strahls zu erhöhen, verzichteten die Forscher auf die Arten von Mikrowellenleitern, die andere Geräte zur Erzeugung des Plasmas verwendeten, und wandten sich stattdessen einem zu Koaxialkabel Typstruktur.
Indem sie an den Abständen zwischen den leitenden Elementen in den Leitungen herumbastelten, konnten sie die elektrische Felddichte der Mikrowellen ohne zusätzliche Leistung erhöhen.
Ein paar entscheidende Anpassungen am Ende dieses koaxialen Übertragungssystems ermöglichten es ihnen auch, ein Gas außen herum und das Plasma in der Mitte zu leiten, sodass sie auf die Quarzröhre verzichten und dennoch die Eigenschaften des Gases anpassen konnten.
Das Ergebnis ist ein freiliegender, gerichteter Plasmastrom, der Mikroben abtöten und Blut gerinnen kann und kühl genug ist, um ihn zu berühren. oder es kann ausgeweitet werden, um Fleisch zu verbrennen (für chirurgische Zwecke).
(Fu et al., Applied Physics Letters, 2019)
Diese Art von Medizintechnik steckt noch in den Kinderschuhen, aber da der Machbarkeitsnachweis inzwischen solide aussieht, könnte in nicht allzu ferner Zukunft eine kommerzielle Version eines solchen „leichten Skalpells“ in den Händen Ihres Arztes liegen.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Briefe zur Angewandten Physik .