医用微波常压室温等离子体激发机理研究

基本信息
批准号:61801313
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:吴丽
学科分类:
依托单位:四川大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:冯曦,张文聪,肖玮,刘壮,吴莹,易倩玉
关键词:
大气压室温等离子体微波激发混合气体
结项摘要

The room temperature atmospheric-pressure plasma ignited by microwave with mix gases shows a huge potential in the treatment of cancer, due to it can selectively kill the cancer cells and meet the requirement of being employed in open space in clinical application. Different cancer cells are sensitive to different active particles. However, the research on excitation mechanism of room temperature atmospheric-pressure plasma ignited by microwave is found seriously insufficient, which leads to few existed relevant devices, low efficiency and failure in quantitative characterization and precisely controlling of the active particles and their concentrations in plasma. Its clinical applications are therefore greatly limited. In view of this, this project, initially based on the ambipolar diffusion theory and optical emission spectroscopy method, applying theoretically simulation and experimental analysis to discover the excitation mechanism of room temperature atmospheric-pressure plasma ignited by microwave. It includes:1) with the previous self-designed prototype, measuring and concluding the effects of microwave energy and gas parameters on plasma by the optic emission spectroscopy method;2)based on the experimental results and the ambipolar diffusion theory, exploring the accurate and high-efficient mathematical model and calculation method for microwave ignited room-temperature atmospheric plasma;3) simulating and analyzing the influence of apparatus structure, microwave parameters and gas parameters on plasma; combing the simulated analysis and experimental consequences to investigate the excitation mechanism of room temperature atmospheric-pressure plasma ignited by microwave and design a high-efficient microwave ignited room-temperature atmospheric pressure plasma device for cancer treatment.

采用混合气体的微波常压室温等离子体因其对癌细胞的选择性灭活作用和满足临床对开放空间的需求,在癌症辅助治疗领域表现出了巨大潜力。不同癌细胞需要不同的活性粒子来处理。然而目前微波常压室温等离子体的激发机理研究还严重不足,致使相关装置寥寥无几,效率不高,尚无法实现对等离子体中活性粒子种类及浓度的定量表征和精确调控,极大限制了其临床应用。因此,本项目将创新性地基于双极化扩散理论和发射光谱法,采用理论模拟与实验分析相结合的方式来探索微波常压室温等离子体的激发机理。主要包括:1)结合前期设计的相关装置,利用发射光谱法测量并总结微波与气体参数对等离子体性质的影响;2)基于实验结果和双极化扩散理论,探索高效准确的微波常压室温等离子体模型与计算方法;3)仿真分析装置结构、微波、工作气体对等离子体参数的影响,结合实验结论来探讨微波大气压室温等离子体的激发机理,并设计用于癌细胞处理的高效微波常压室温等离子体源。

项目摘要

微波常压室温等离子体在生物医疗领域如癌症辅助治疗方面表现出了巨大应用潜力。本项目针对目前微波常压室温等离子体的激发机理研究还严重不足,相关装置少且效率不高,尚无法实现对等离子体中活性粒子种类及浓度的定量表征和精确调控等问题,利用前期设计的同轴等离子体装置和发射光谱法,探索了微波参数(功率、频率)和气体参数(气体流速、气体种类,混合比例)对大气压等离子体激发及其性质的影响,并总结了影响规律;精简等离子中的化学反应,采用双极化扩散近似代替传统的漂移扩散假设来合理简化方程系统,利用scaling方法将原问题的数量级相对统一化,从而弱化模型对网格密集度的要求和避免不收敛情况,使用隐式和准隐式算法来求解电子输运方程和离子输运方程,突破方程求解时间步长的限制,采用Benoy微分方程法等加快模型计算速度,建立了一个既节省计算资源,又保证计算准确度的模型与快速计算方法;仿真计算了微波参数和气体参数对等离子体性质的影响及电磁波在等离子体中的传播情况,结合前期实验结果,研究了微波大气压室温等离子体的激发机理,并设计了一款便携、高效的微波常压室温等离子体源。该源仅需5W的输入功率,即可自激发氩气产生等离子体。本项目的研究将有助于微波常压室温等离子体激发机理的研究,为相关微波常压室温等离子体源的高效设计提供强有力的理论支持。该项目对于我国的医疗事业和人民的生命健康具有重要意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

CeO2-CuO-ZnO/γ-Al2O3催化剂与等离子体联合转化甲烷的实验研究

CeO2-CuO-ZnO/γ-Al2O3催化剂与等离子体联合转化甲烷的实验研究

DOI:
发表时间:2022
2

射频等离子体光源高效固态功率源的设计

射频等离子体光源高效固态功率源的设计

DOI:
发表时间:
3

三氯化硼离子C~2A_2''态光电子谱的理论研究

三氯化硼离子C~2A_2''态光电子谱的理论研究

DOI:10.3969/j.issn.1007-5461.2021.05.014
发表时间:2021
4

Ordinal space projection learning via neighbor classes representation

Ordinal space projection learning via neighbor classes representation

DOI:https://doi.org/10.1016/j.cviu.2018.06.003
发表时间:2018
5

H2预处理增强CuOx/CeO2协同等离子体催化氧化CO的作用机制

H2预处理增强CuOx/CeO2协同等离子体催化氧化CO的作用机制

DOI:10.1360/ssc-2021-0218
发表时间:2022

吴丽的其他基金

批准号:31701704
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873287
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:21778054
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:31901045
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31801243
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501009
批准年份:2015
资助金额:17.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21302008
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51404134
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31300100
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81503308
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

常压微等离子体的激光诱导激发增强和基于高激发常压微等离子体辅助电化学反应的纳米制备

批准号:11775055
批准年份:2017
负责人:吴嘉达
学科分类:A29
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
2

常压微波等离子体分解全氟化碳的基础研究

批准号:20577004
批准年份:2005
负责人:孙冰
学科分类:B0603
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
3

微波等离子体常压解吸质谱离子源的离子化机理研究

批准号:21605107
批准年份:2016
负责人:赵忠俊
学科分类:B0403
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

室温常压脉冲等离子体微束3D打印微超级电容器

批准号:51872105
批准年份:2018
负责人:于尧
学科分类:E0208
资助金额:60.00
项目类别:面上项目