Estudo de temperaturas rotacional e vibracional das espécies excitadas produzidas por jatos de plasma frio em pressão atmosférica para aplicações biomédicas

Abstract

Estudos recentes vêm mostrando que os jatos de plasma em pressão atmosférica (APPJs) possuem uma química muito reativa e habilidade em tratar objetos, fazendo com que eles sejam adequados para aplicações diversas. Os APPJs são capazes de gerar plumas frias de plasma em espaço aberto, tornando-o muito viável para aplicações biomédicas, que necessitam de baixas temperaturas para não causar danos a células e tecidos. Neste trabalho, é apresentado o resultado de um estudo que tem como pretensão implementar a automatização da ferramenta MassiveOES, adequando-a para as necessidades do Laboratório de Plasmas e Aplicações da Unesp de Guaratinguetá e, a partir da espectroscopia de emissão óptica (OES) e dessa ferramenta, fazer a caracterização óptica de um APPJs para aplicações biomédicas. O MassiveOES é utilizado para a obtenção das temperaturas rotacional e vibracional das espécies excitadas geradas através dos APPJs por meio da OES, realizando a comparação das principais linhas de emissão dos espectros medidos com as linhas de espectros já catalogadas em seu banco de dados. A automatização do software tem como objetivo propor uma maneira direta para obter informações a partir dos dados gerados pelo espectrômetro Avantes, por meio dessa automatização é possível estimar valores de temperaturas rotacionais e vibracionais, além de fornecer gráficos dos espectros experimental e simulado, que resultam da comparação entre a faixa de comprimento de onda de uma molécula diatômica. Esse trabalho apresenta os dados obtidos experimentalmente a partir da aplicação dos APPJs no interior do tubo de traqueostomia (tubo T de Montgomery) em diferentes arranjos. Neste estudo, um APPJ transferido, operando com os gases nobres argônio e hélio, teve a finalidade de tratar o interior do tubo T a partir da inserção do jato transferido na sua saída transversal, para esses resultados foram fixados parâmetros como a tensão de entrada (30kV pico a pico) e a frequência (60 Hz). A OES foi utilizada como o método para investigar os parâmetros ópticos e, mediante os espectros obtidos da radiação do plasma, fornecer parâmetros do plasma como suas temperaturas e as espécies formadas quando o plasma interage com a superfície do tubo T de Montgomery. As temperaturas resultantes desse estudo foram estimadas através da automatização do software. Os resultados apontam que tanto o Ar quanto o He apresentam essa melhor condição entre as temperaturas rotacionais e vibracionais quando ambos operam com 2,0 L/min empregando o tubo T de Montgomery de tamanho 12. O APPJ transferido, principalmente com o emprego de He, se mostra suficientemente frio para ser colocado em contato direto com a pele humana.

Recent studies have shown that atmospheric pressure plasma jets (APPJs) have a very reactive chemistry and ability to treat objects, making them suitable for various applications. APPJs are able to generate cold plumes of plasma in open space, making it very viable for biomedical applications, which require low temperatures in order not to cause damage to cells and tissues. This work presents the results of a study that intends to implement the automation of the MassiveOES tool, adapting it to the needs of the Laboratory of Plasma and Applications of Unesp in Guaratinguetá and, based on optical emission spectroscopy (OES) and using this tool, make the optical characterization of an APPJs for biomedical applications. The MassiveOES is used to obtain the rotational and vibrational temperatures of the excited species generated through the APPJs through the OES, comparing the main emission lines of the measured spectra with the lines of spectra already cataloged in its database. The software automation aims to propose a direct way to obtain information from the data generated by the Avantes spectrometer, through this automation it is possible to estimate values of rotational and vibrational temperatures, in addition to providing graphs of the experimental and simulated spectra, which result from the comparison of the wavelength range of a diatomic molecule. This work presents data obtained experimentally from the application of APPJs inside the tracheostomy tube (Montgomery T tube) in different arrangements. In this study, a transferred JPA, operating with the noble gases argon and helium, had the purpose of treating the inside of the T-tube from the insertion of the transferred jet in its transverse outlet, for these results parameters such as the input voltage were fixed (30kV peak to peak) and frequency (60 Hz). The OES was used as a method to investigate the optical parameters and, through the spectra obtained from the plasma radiation, provide plasma parameters such as their temperatures and the species formed when the plasma interacts with the surface of the Montgomery T-tube. The temperatures resulting from this study were estimated through software automation. The results indicate that both Ar and He present this better condition between rotational and vibrational temperatures when both operate with 2.0 L/min using a Montgomery T-tube of size 12. The APPJ transferred, mainly with the use of He, is cold enough to be placed in direct contact with human skin.