O documento descreve um dispositivo portátil de plasma para aplicações biomédicas. O dispositivo consiste em um ânodo de níquel, um isolante de alumina porosa, um cátodo de aço inoxidável e uma capa de alumínio. Uma descarga de plasma é gerada aplicando uma diferença de potencial alternada entre o ânodo e o cátodo, permitindo tratamentos médicos seguros em tecidos biológicos.

1. DISPOSITIVO PORTÁTIL DE PLASMA PARA
SUPERFÍCIES BIOLÓGICAS
Extraído:
Kangil Kim, Geunyoung Kim, Yong Cheol Hong,
Sang Sik Yang Microelectronic Engineering,2010
(no prelo)
Adaptação: Clodomiro Alves Junior
Departamento de Engenharia Mecânica - UFRN
Nos últimos anos tem-se observado uma forte tendência do uso do plasma em
aplicações biomédicas. Dentre as aplicações mais recentes se encontram aquelas
direcionadas para coagulação do sangue, apoptose de células cancerígenas e o
tratamento de cárie dentária. Para isso é importante que o plasma aqueça a superfície a
ser tratada em temperaturas que não cause danos no tecido biológico. Uma solução para
essa necessidade pode ser encontrada através de um dispositivo denominado de jato de
micro-plasma. Esse dispositivo é construído conforme ilustrado na figura 1.
Figura 1. Desenho esquemático de um jato de micro-plasma usado para aplicações
biomédicas. Na parte inferior é mostrado detalhe da microestrutura da alumina.
Ele consiste basicamente de quatro componentes: um anodo de níquel, isolante
de alumina porosa, cátodo de aço inoxidável e uma capa de alumínio. O anodo possui 8
furos com diâmetro de 200 m e profundidade de 60 m. A alumina porosa foi obtida
através da sinterização de uma mistura de pó de alumina com carbono (para controlar a
porosidade) e etanol, na temperatura de 1300 oC e atmosfera de N2, durante 3h,
resultando num disco de alumina com porosidade de 30% em vol., cujos poros tinham
um diâmetro médio de 100 m. O cátodo de aço inoxidável possui um diâmetro 1,5 mm
e está revestido por um tubo de quartzo para evitar fugas de corrente durante a descarga.
Esses três componentes são introduzidos numa capa de alumínio como ilustrado na
figura 2.

2. (a) (b)
Figura 2 – (a) Aspecto visual do jato de micro-plasma após introdução dos componentes
na capa de alumínio e (b) parte frontal sob condições de descarga
Uma diferença de potencial de corrente alternada, com freqüência de 20 kHz, é
aplicada entre cátodo e ânodo. Uma descarga surge a partir de uma voltagem de 5 kVp-p,
devido um fluxo de nitrogênio de 4 l/min introduzida no cátodo (tubo de aço
inoxidável), na pressão atmosférica. Uma descarga nessas condições pode ser aplicada
diretamente sobre a pele humana sem causar danos, como mostrado na figura 3.
Figura 3 – Aplicação de uma descarga do jato de micro-plasma sobre a superfície de um
dedo humano