一般情况下，物质中的正负粒子由于具有异性电荷而吸引在一起的状态，成为稳定且中性的原子或分子，表现状态为固体，液体和气体。而等离子指在电离过程频繁发生的条件下，中性原子在高温或强电场的作用下会被电离，形成一对能够自由移动的正负离子（正负离子又称作粒子），正、负离子间的静电束缚被破坏，物质的状态也就起了根本的变化，它的性质也变得与气体完全不同。正、负离子总是成对出现，正离子与负离子的数目相等，宏观上呈电中性。为区别于固体、液体和气体这三种状态，我们称物质的这种状态为物质的第四态，又起名叫等离子体（Plasma）。

等离子体的发现，源于19世纪中叶开始的天体物理学及20世纪对空间物理学的研究；19世纪30年代英国的M.法拉第以及其后的J.J.汤姆孙、J.S.E.汤森德等人相继研究气体放电现象，这实际上是等离子体实验研究的起步时期。

1879年英国的W.克鲁克斯采用“物质第四态”这个名词来描述气体放电管中的电离气体。美国的I.朗缪尔在1928年首先引入等离子体这个名词(“ PLASMA (血浆)” 一词，来形容他发现的离子化的气体），等离子体物理学才正式问世。

根据等离子体的气体温度：可将等离子体分为高温等离子体(109K)和低温等离子体(<103K)。

高温等离子体：向物质提供热量，使其达到足够的温度，物质内部粒子无规律的热运动加剧。带电粒子的动能增大到一定程度后，它将脱离静电力的束缚，变成能自由运动的粒子，物质也转化到高温等离子体。高温等离子体中气体几乎都被电离，电子温度与离子温度几乎相等，气体温度万度以上，处于热力学平衡状态。据印度天体物理学家沙哈(M.Saha,1893 -1956)的计算，宇宙中的99.9%的物质处于等离子体状态。恒星等离子体以及热核聚变反应都属于高温等离子体，人工生成的超高温核聚变等离子体温度可达到1-10亿度。

低温等离子体：能量的传递方式大致为：电子从电场中得到能量，通过碰撞将能量转化为分子的内能和动能，获得能量的分子被激发，与此同时，部分分子被电离，在电场的作用下，物质内部的不同电性的粒子会受到方向相反的电场力，当电场足够强时，正负粒子就无法再聚合在一起，最终成为可以自由运动的离子，物质也转化到等离子态。由于这种转化不需要高温就可以在常温下完成，所以称为低温等离子态。日光灯、霓虹灯、极光、和等离子彩电等就是典型的低温等离子态。

低温等离子体又分为热平衡等离子体和非热平衡等离子体．在热平衡等离子体中，电子温度和离子温度相等，而且温度高；而非热平衡等离子体虽然电子温度达到103K，但离子和原子之类的重粒子温度可低至300K，接近于室温，等离子体的宏观温度取决于重粒子温度，所以这类等离子体又叫冷等离子体，因在大气压下即可产生，也叫大气压冷等离子体(cold atmospheric plasma, CAP)。

我国的低温等离子体及其应用经过将近 20 年的发展，如今已经成为一个由等离子体物理化学、生物医学、材料工程、环境科学与工程等多学科交叉融合的特色研究领域。等离子技术在各行各业迅猛发展并得到广泛应用，在工业、农业、环保、军事、医学、宇航、能源、天体等方面得到了广泛的应用。

低温等离子体技术在医学上的研究可以追溯到上世纪初，当时的研究主要针对空气中放电产生的带电粒子，认为这些带电粒子在杀菌消毒、愈合皮肤慢性溃疡、抑制癌细胞增殖等方面具有积极的效果。自20世纪90年代至21世纪初，等离子体医学研究从探索逐步走向深入，进入了快速发展时期，低温等离子技术在医学上的研究和应用进入了新阶段。

等离子体最初在生物医学领域的应用是对食物和器械的灭菌消毒，1996年美国Laroussi博士报道了大气压冷等离子体射流用于细菌灭活，证实了大气压辉光放电等离子体对细菌有很强的灭活作用。随后，等离子体在生物医学领域上的应用越来越多，尤其是冷等离子体接近或略高于室温，不会对人体和生物组织造成明显的热伤害，不污染周围环境，对医疗器械也不会造成热变形和损坏，且能有效地灭活各种细菌、真菌以及病毒等致病微生物，弥补了高压蒸汽灭菌、化学以及核辐射等方法的不足，因此掀起了冷等离子体在生物医学的研究热潮。目前，等离子体在灭菌消毒、材料表面改性、牙科治疗、美容、止血消炎、伤口愈合、皮肤病治疗以及肿瘤治疗方面。

等离子体在医学的应用， 目前已经发展到崭新的阶段，除了传统的生物医学应用研究外，还应用于临床手术治疗。国内自2014年前后，开始使用等离子技术手术电极用于临床。其中，双极等离子主要用于浅表，小范围组织的消融；单极等离子主要用于各类开放式外科手术的组织切割与凝血。

目前临床常用的电外科设备，如“高频电刀”对组织的切割是依靠电流通过电极本身阻抗时产生的高热能来实现的，高温对周边组织热损伤大，导致组织脂肪液化、切口愈合不良、瘢痕形成重等一系列不良反应，而有些能实现低温切割的新型手术设备，如肝外科所用的超声吸引刀，则完全没有止血作用，必须联合术中结扎止血方能完成手术。

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随着对二次热损伤的重视及设备专用化的要求越来越高，并寻找新的能量转换形式，积极探索新型的电外科设备。低温切割、凝血是现代外科学的关键技术，对减少瘢痕形成、促进组织愈合等有重要价值。

菁益医疗生产的单极低温等离子手术系统是近年来电外科史上一项革命性技术，系国内首创单极设备。其工作原理为：电流通过高频率的特殊电场，以持续循环脉冲，激发人体组织中的介质（NaCl）产生低温态，在刀头前段形成低温等离子体薄层。在电场的作用下，带电粒子加速运动，直至获得足够的动能打断分子键，使组织分解，从而实现对组织的汽化、切割，直接打断分子键，使蛋白质等组织分解成H2，O2，CO2，N2和甲烷等低分子量气体，完成对组织的汽化、切割、消融、打孔、凝固等。低温等离子技术产生的平均输出功率较低，消耗的总能量较少，却能实现与传统电外科器械等同效果的切割速率。

通过大量的临床试验证明，它具有类似于手术钢刀的切割精度和高频电刀的止血效果，所以可以直接切割皮肤，侧向热损伤（LTD）更小，提高了伤口愈合能力，同时刀头无焦痂炭化，所以不需打磨刀头，手术效率更高，切割无烟雾，极大降低了手术烟雾对医患人员健康的影响。

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文献参考：生物化学与生物物理进展Progress in Biochemistry and Biophysics 2017,44(4):279~292《等离子体医学及其在肿瘤治疗中的应用》

中国科学: 技术科学 2011年 第41卷 第10期: 1279 ~ 1298《等离子体医学》