專利名稱：使用借助電極在固體電介質上通過被介電地阻擋的氣體放電產生的等離子體處理表面的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用等離子體處理表面的裝置，所述等離子體由電極在固體電介質上通過被介電地(dielektrisch)阻擋的氣體放電來產生。
背景技術：
DE 10324926B3尤其公開了一種使用通過氣體放電產生的等離子體處理含有活體
細胞的生物材料的裝置，其中，電極設置成與生物材料間隔一定距離。電介質設置在電極和
生物材料之間并且與生物材料間隔一定距離，并且，為了在電介質的活性面和生物材料之
間點燃被介電地阻擋的氣體放電，在電極上施加交變高壓。在此，作為電介質在電極前面無
間隔地設置一固體電介質。這里的缺點是，生物材料一般具有不同的局部解剖構造，使得由
于到真正表面的距離不均勻而對于產生的等離子體發生不均勻的處理。 DE 10127035A1公開了一種用于在使用靜止的氣體放電的情況下清潔主要是居室
和辦公室內中的空氣的方法，其中，臭氧形成幾乎完全被抑制，并且，在結構化的、鄰接的不
銹鋼絲織物內設置一種與此有關的電介質。 DE 4302465C1公開了一種用于產生被介電地阻擋的放電的裝置，該裝置具有一個位于兩個可施加點火電壓的電極之間的、充滿氣體的放電室，兩個電極中的至少一個電極通過電介質與該放電室隔開，其中，至少一個電極是氣體中的由電壓激勵的等離子體，該氣體的壓力小于放電室中的壓力。 US 4， 737， 885公開了一種用于在高電壓下產生等離子體的等離子體發生器，該等離子體發生器具有一個激勵電極和一個相對設置的電極，其中，在這兩個電極之間設置有一個多孔板，該多孔板設置有帶金屬的、粒狀的材料的電介質材料。 EP 254111A1公開了一種大功率輻射器，尤其是用于紫外光，該大功率輻射器具有一個用填充氣體填充的放電室，該放電室的壁一方面通過一種電介質形成，該電介質在它的背向放電室的表面上設置有第一電極；該放電室另一方面由第二電極或者同樣通過一種電介質形成，該電介質在它的背向放電室的表面上設置有第二電極，該大功率輻射器具有一個與第一和第二電極鄰接的、用于給放電進行饋電的交流電源以及用于將通過靜止的放電產生的輻射導向外部空間的裝置，其中，無論是電介質還是第一電極都允許所述輻射通過。 DE 19532105C2公開了一種使用直接的由交變電壓感生的勢壘放電來處理三維工件的方法，其中，待處理的工件表面相對于一個用于由交變電壓感生的勢壘放電的第一電極設置，該第一電極在工件側具有一個電絕緣的勢壘，其中該工件作為用于由交變電壓感生的勢壘放電的第二電極使用，并且其中至少使用一個具有與待處理的工件表面仿形的表面的勢壘，其中，仿形表面的勢壘的制造通過澆鑄尤其是借助熱塑性塑料實現。在此必須為每一個新的局部解剖構造事先進行一次相應的澆鑄，這需要較多的時間開銷、材料開銷和因此的成本開銷。

發明內容
因此，本發明的基礎問題在于提供這樣一種裝置，該裝置在待處理的材料、尤其是皮膚的不同局部解剖構造、尤其是不同表面的情況下，保證通過產生的等離子體的均勻處理。 按本發明，該問題通過根據權利要求1的裝置、根據權利要求18至20的應用、以及根據權利要求21的方法解決。 按本發明的裝置的特點在于該裝置具有一個柔性的作用表面，該作用表面在處理期間直接地與等離子體鄰接。 按本發明，術語"作用表面"理解為裝置的一個表面，該表面在處理期間-亦即在
等離子體存在時_直接地與等離子體鄰接，并且由于材料的一般材料特性具有不為零的介電常數，從而介電地阻擋氣體放電并且由此產生相應的作用。該電介質自身由于聚合狀態而是固態的，并且可以-但是不是必須-用一種或者多種材料涂覆，它首先要實現一定的柔性，例如當電介質雖然是固態的但是作為粉末存在并且該粉末施加或加入到一種橡膠狀的材料中時，所述橡膠狀的材料具有粘彈性的特性并且可以相應地成形。 按本發明，關于電介質的作用表面或者表面必須理解為一種可逆轉的形狀改變性。因此，在對于相應的氣體放電的一種介電地阻擋的阻擋作用下，同時能夠實現對于現場情況的機械適配性。不言而喻還可以想到，一種顆粒狀或者粉末狀固體電介質位于或者被置于一個柔性的載體上。 如上所述，不過也可以想到，在一定程度上與此正好相反，一個剛性的-在非彎曲性的意義上_存在的固體電介質設置有一覆層，該覆層具有這樣的柔性或者首先使這種柔性變成可能或者得到改善，使得就固體電介質的作用及其構造而言在本發明的意義上提供柔性的作用表面。 按本發明的裝置的基本原理在于使待處理的物體經受借助電極和反電極產生的等離子體，其中，在待處理的物體和電極之間設置一種電介質，以便借助被介電地阻擋的氣體放電產生等離子體，然后將該等離子體應用到待處理的物體上。 通過該激勵原理在電極和處理區域之間產生一種冷的氣體放電(等離子體)。由此也能夠以小的間距(0. l-50mm)、也就是說無接觸地和/或在一個局部狹窄限界的區域內鄰接地和/或通過相繼的多個柔性的電極或者織物型的組織大面積地處理具有不同局部解剖構造的表面和/或空腔。除了對于相應表面和/或空腔的處理、活化、功能化和消毒的應用之外，由等離子體的特殊的特性還產生醫學范圍中的應用領域、尤其是在皮膚上的應用以及內科應用。 在此可用的效果例如由在可用的UV-A或者UV-B波長范圍內的小劑量的UV輻射和由在氣體放電(等離子體)內的反應的氣體種類組成。因此，本方法結合了多種極為有效的效果，由此能夠減輕搔癢剌激、促進微循環、產生免疫調整作用和殺菌和殺真菌的作用，這在至少一部分鞋墊的應用中也非常有用。同時該裝置也可以用于探測表面和/或空腔，尤其是皮膚，因為由此能夠進行伴隨有強烈搔癢剌激的皮膚疾病的治療以及基于微循環障礙的慢性創傷愈合障礙的治療。 在按本發明的裝置中使用100至100000伏范圍內的電壓工作。施加的電壓(參見圖13)可以具有正弦形(a)、脈沖形(bl， b2， cl， c2， dl， d2)(單極的或者雙極的)、高頻脈沖的形狀(e)或者直流電壓的形狀(f)。也可以使用不同電壓形狀的組合。電極可以由導電性好的材料組成，其中，反電極由同一種材料組成，和/或，待處理的物體構成該反電極。固體電介質通常由玻璃、陶瓷或者塑料組成。 交變電壓頻率通常為1至100000000s—、等離子體處理的作用時間根據應用領域調整并且可以從數毫秒經由若干分鐘一直到數小時。 此外對本發明重要的是這樣的事實所述裝置具有一個柔性的作用表面，該作用表面在處理期間直接與等離子體鄰接，尤其是當固體電介質構造有柔性的表面時，這例如可以通過下述方式實現該電介質構造為顆粒和/或粉末。然而這也可以通過下述方式實現電介質例如作為精細的例如由玻璃、陶瓷或者塑料制成的粉末設置在一個柔性的中空纖維上和/或內，或者該電介質自身是一個柔性的中空纖維。該中空纖維可以具有0.5ym到2000iim的內徑。壁厚在10iim到2000iim的范圍內。中空纖維的長度和與此相關的有效的活動長度可以為從數毫米到數米。對電極或者反電極的連接端子的電連接的保證尤其是示例性地通過在中空纖維末端上的金屬觸片實現。該金屬觸片例如并且尤其是這樣地插入中空纖維中，使得該金屬觸片封閉該中空纖維，當需要時還氣體密封，從而實現導電連接。中空纖維、觸片和連接端子在保持架內這樣設置，使得能夠保證從電源到觸片的可靠連接。 由于作用表面的柔性，該裝置即便在困難的情況例如空腔中-例如開放的創傷_也能夠這樣地應用，使得保證等離子體在待處理的表面上的均勻的和一致的作用。
在這一方面，當電極至少部分地直接貼合在電介質的表面上時是有利的，以便在電極和反電極之間建立的電場在電介質內并且在電極和反電極之間設置一個確定的物體/主體例如皮膚的待處理的表面的情況下產生盡可能高的場強。 在這一方面，并且作為另外一種可選擇的實施形式，當電極至少部分地借助間隔墊片與電介質的表面隔開一定距離時是有利的。因為以這種方式在將間隔墊片構造為導電材料而非電介質，以至于在相應設計間隔墊片時使其導電性處于電極(導電性非常好)的導電性和電介質(導電性差甚至不導電)的導電性之間，以便以這種方式使電場矢量一致時，這將導致等離子體以改善的并且均勻的面方式擴散。 在這一方面，當電極至少部分地作為覆層貼合在電介質上時是有利的，因為以這
種方式尤其是在將電介質構造為柔性的中空導體時能夠實現高度柔性的結構。 然而也可以想到電極用實心材料制造，以便在將電介質構造為柔性的中空纖維時
電極作為實心材料可靠地設置在柔性的中空纖維內。 另外有利的是，電極構造為顆粒和/或粉末，以便以這種方式和方法保證該裝置的至少一部分的柔性(例如彎曲性)。 然而也可以想到的并且有利的是，電極在運行狀態下是離子化的氣體，以便在將電介質相應地構造在一個柔性的中空纖維上和/或內或者作為中空材料自身相應地構造時給出該纖維的特別高的柔性(例如可彎曲性)，因為不存在固體的核心材料；將電極構造為導電的流體、例如并且尤其是構造為含水鹽溶液時，相應內容也適用。 當按本發明的裝置具有一個反電極時，在對表面應用等離子體時是特別有利的，因為與待處理的物體近乎起反電極作用的實施形式相比，以這種方式能夠更好地控制等離子體的應用和導向。 此外有利的是，按本發明的裝置具有一個特別柔性的氣體抽吸裝置和/或一個特別柔性的氣體輸送裝置，以便能夠以這種方式有目的地控制通過氣體放電產生的等離子體，從而能夠盡快地去除例如可能不希望的游離氧或者氧化氮，或者能夠有目的地輸送氣體、以便例如冷卻處理區域和/或以便有目的地在表面上和/或在空腔內產生反應和/或穩定等離子體。術語"柔性的"指相應的裝置的可調整性和/或可設置性，以便適應不同的局部解剖構造的要求。在此，氣體輸送裝置以及氣體抽吸裝置例如基本上可以是可彎曲的軟管。 氣體抽吸裝置或者氣體輸送裝置例如也可以用柔性的中空纖維構成，因為這對于由此保持和/或改善整個系統的柔性是特別有利的。 最后有利的是，至少該中空纖維自身或者與至少另一個例如纖維形式的其它的支撐元件構成一個織物型元件、例如形式為襯墊(Flies)的織物型元件，因為以這種方式即使在不同的局部解剖構造的情況下也能夠均勻地處理較大的待處理的表面。這樣的一種織物型元件，例如以襯墊的形式，可以加入織物和/或治療裝置例如繃帶或者假肢內。
織物形狀可以相應于它的目的構成。可能的形狀例如尤其是構成圓形或者多角形。 一種這樣的織物型的元件的表面可以具有從10mm2直到lm2或者更大的有效面積。
然而也可以想到的并且有利的是，這樣地設置柔性的電極、尤其是柔性的氣體輸送裝置和/或尤其是柔性的氣體抽吸裝置，以便形成自由的等離子體火焰。此時柔性的電極可以在單側或者在雙側被介電地阻擋(屏蔽)。通過這種實施形式能夠以比上述其它實施形式更大的間距(直到數厘米)對表面和/或空腔施加等離子體。該實施形式與表面的導電性以及它的表面結構無關地工作。 此外，柔性的電極能夠使等離子體火焰通過傳動機構和/或定位單元在X和/或Y方向上(在一個任意的笛卡爾坐標系中選擇)偏轉。這點特別有利，因為由此可以將等離子體火焰引導到表面上方。


下面借助在圖中示出的優選實施例進一步解釋和說明本發明。 圖1以簡圖方式示出現有技術中的一種實施形式的工作原理； 圖2以簡圖方式示出現有技術中的另一種實施形式的工作原理； 圖3以簡圖方式示出現有技術中的第三實施形式的工作原理； 圖4以簡圖方式示出按本發明的第一實施形式的橫剖視圖； 圖5以簡圖方式示出按本發明的裝置的第二實施形式的橫剖視圖； 圖6以簡圖方式示出按本發明的裝置的第三實施形式的橫剖視圖； 圖7以簡圖方式示出按本發明的裝置的第四實施形式的橫剖視圖； 圖8以簡圖方式示出按本發明的裝置的第五實施形式的橫剖視圖； 圖9以簡圖方式示出按本發明的裝置的第六實施形式的橫剖視圖； 圖10以簡圖方式示出按本發明的裝置的第七實施形式的橫剖視圖； 圖11以簡圖方式示出一種醫學應用的橫剖視圖； 圖12示出按本發明的裝置 一種通常應用的工作簡 圖13以簡圖方式示出可施加在電極上的各種不同的電壓形狀； 圖14-17以簡圖方式示出從第八實施形式至第十一實施形式的橫剖視圖。
具體實施例方式圖1示出按本發明的裝置的如由現有技術已知的作用圖，其中，電極(1)和作為反
電極7的待檢查的(導電的)物體0在具有直到兆赫茲范圍的頻率的、幾千伏的交變電壓
下起作用地產生一個電場，在該電場中空氣在這些電極之間通過相應的氣體放電變換為等
離子體2，使得待處理的物體作為反電極7局部直接使用等離子體處理。 圖2中示出的原理(現有技術)與圖1中公開的原理的區別僅在于待處理的物
體設置在電極1和反電極7之間，因此位于產生的等離子體的中間。 從圖3(現有技術)可知，通過待離子化的氣體的管形輸送裝置借助電極1和反電極7通過氣體放電產生相應的等離子體束2，該等離子體束被直接引導到待處理的物體上。
在圖1和圖2示出的原理中，相應的固體電介質基本上位于電極和待處理的物體之間，此外，在圖2中在反電極7和待處理的物體之間也存在相應的固體電介質3。
下面的圖舉例闡述按本發明的各種不同的實施形式。 圖4中，電介質由玻璃、陶瓷或者塑料組成并且構造成柔性的中空纖維5，其中，該中空纖維5的內壁涂覆有導電材料，例如金屬、摻雜的半導體或者導電的金屬氧化物層(ITO)(氧化銦錫)，其中，該覆層起電極1的作用。在這樣的設計形式中，通常在僅使用一個中空纖維5的情況下所述待處理的物體起反電極的作用。 圖5中示出的實施形式與圖4中示出的實施形式的區別僅在于電極1被構造成實心材料并且由導電材料、例如金屬和/或金屬合金或者相似材料組成。
圖6中示出的實施形式與在圖4和圖5中示出的實施形式的區別在于電極1構造成由導電材料、例如金屬和/或金屬合金或者相似材料組成的粉末。 圖7中示出的實施形式與上述實施形式的區別在于電極被構造成離子化的氣
體，例如稀有氣體、或者其它惰性氣體或者它們的混合氣體或者由其它可離子化的氣體組
成，其中，所述離子化的氣體例如通過施加比擊穿電壓更高的高電壓使該氣體離子化(等
離子體)而產生。該離子化的氣體現在是導電的，因此可以作為電極使用。 圖8中示出的實施形式與在圖4、5、6和7中示出的實施形式的區別在于由電介
質材料制成的并且分別具有實心材料電極的兩個相應的中空纖維5在縱向方向上彼此相
鄰地設置，使得在施加相應的電壓時上面的電極起電極1的作用，下面的電極起反電極5的
作用，從而通過這兩個中空纖維的幾何布置調節出等離子體的一定的幾何形狀，此外也可
想到多個中空纖維，用以產生等離子體的相應的幾何形狀。 圖9中與在圖4、5、6和7中示出的實施形式的區別在于在縱向方向上與中空纖
維5相鄰地設置一個相應的抽吸裝置6，使得在需要時快速地將不期望的成分、例如產生的
游離氧從待處理的物體去除，例如為了不剌激敏感的皮膚粒子(Hautpartikel)。 圖14與在圖4、5、6和7中示出的實施形式的區別在于在縱向方向上與中空纖維
5相鄰地設置一個相應的、柔性的氣體抽吸裝置6和一個柔性的氣體輸送裝置8，使得在需
要時快速地將不期望的成分、例如產生的游離氧從待處理的物體去除，但是也為了符合目
的地輸送氣體，例如為了冷卻處理區域和/或符合目的地引起反應。
在圖10中可以看到，多個中空纖維5由電介質材料制成或者設置有由玻璃、陶瓷或者塑料制成的電介質層和例如內部覆層形式的電極(參見圖4的實施形式)，所述多個中空纖維5與纖維形式的另外的支撐元件9結合形成一個織物型的元件IO，使得即便在復雜的局部解剖構造(參見圖11)的情況下也能實現相應地恰當的和適配的造型，并且因此能夠實現應用。 最后，在圖12中以簡圖方式示出按本發明的裝置關于皮膚區域H(在該情況下皮
膚H是待處理的物體0)的一部分作為反電極和物體作用的通常應用。 圖15至圖17示出不同的實施形式，這些實施形式與上述實施形式的區別在于這
樣地設置一個/多個電極和/或氣體輸送裝置，使得形成自由的等離子體火焰。等離子體
2的從柔性的裝置飛出的自由的等離子體火焰可以用于直接的局部應用。 在圖15中示出的實施形式中，通過相應的固體電介質3介電地阻擋等離子體與電
極1和反電極7的直接接觸。 在圖16和17中的實施形式中僅給出一種簡單的非傳導的阻擋，S卩，通過固體電介質3阻擋等離子體與電極1的鄰近的、直接的接觸，然而具有與反電極7的直接接觸，因為反電極7自身位于等離子體內并且例如構造成導電的柔性的金屬線。 圖17中的實施形式與圖16中的實施形式的區別主要在于電極1作為外部電極螺旋狀地圍繞固體電介質(這里是中空纖維材料)設置，以便獲得或者支持一定的機械柔性。顯然也可以想到，圖15至17中示出的實施形式可以如圖14所示的那樣配設氣體抽吸裝置。附圖標記清單
0物體H皮膚1電極2等離子體3固體電介質4作用表面5中空纖維6氣體抽吸裝置7反電極8氣體輸送裝置9支撐元件10織物型的元件11保持架12觸片13電連接端子14氣體入口15氣體出口16氣體流
權利要求
用等離子體(2)處理表面的裝置，所述等離子體(2)借助電極(1)在固體電介質(3)上通過被介電地阻擋的氣體放電產生，其中，該裝置具有一作用表面(4)，該作用表面在所述處理期間直接地與所述等離子體(2)鄰接，其特征在于，所述作用表面是可逆轉地變形的。
2. 根據權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述電介質(3)具有可逆轉地變形的表面(4)。
3. 根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述電介質(3)設置在柔性的中空纖 維(5)上和/或在柔性的中空纖維(5)內。
4. 根據權利要求1至3之一所述的裝置，其特征在于，所述電介質(3)是柔性的中空纖 維(5)。
5. 根據權利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，所述電介質(3)構造為顆粒和/ 或粉末。
6. 根據權利要求1至5之一所述的裝置，其特征在于，所述電極(1)至少部分地直接貼 靠在所述電介質(3)的所述作用表面上。
7. 根據權利要求1至5之一所述的裝置，其特征在于，所述電極(1)至少部分地借助間 隔墊片與所述電介質的所述作用表面間隔開。
8. 根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述電極(1)至少部分地作為覆層貼靠在 所述電介質(3)上。
9. 根據權利要求6至7之一所述的裝置，其特征在于，所述電極(1)構造成實心材料。
10. 根據權利要求6至7之一所述的裝置，其特征在于，所述電極(1)構造成顆粒和/ 或粉末。
11. 根據權利要求6至8之一所述的裝置，其特征在于，所述電極(1)構造成導電的流體。
12. 根據權利要求6至7之一所述的裝置，其特征在于，所述電極(1)在運行狀態中是 離子化的氣體。
13. 根據權利要求1至12之一所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有一反電極(7)。
14. 根據權利要求1至13之一所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有一氣體抽吸裝置 (6)和/或一氣體輸送裝置(8)。
15. 根據權利要求14所述的裝置，其特征在于，所述氣體抽吸裝置(6)和/或所述氣體 輸送裝置(8)構造成柔性的。
16. 根據權利要求3至14之一所述的裝置，其特征在于，至少所述中空纖維(5)自身或 者與至少另一個支撐元件(9)形成一織物型的元件(10)。
17. 根據權利要求1至16之一所述的裝置，其特征在于，所述電極和/或所述氣體輸送 裝置和/或氣體抽吸裝置被這樣地設置，使得形成自由的等離子體火焰。
18. 根據權利要求1至17之一所述的裝置在表面和/或空腔、尤其是皮膚的處理、活化 和功能化中的應用。
19. 根據權利要求1至17之一所述的裝置在表面和/或空腔、尤其是皮膚的消毒和/ 或清潔中的應用。
20. 根據權利要求1至17之一所述的裝置至少作為鞋墊和/或紡織物襯墊和/或醫學繃帶和/或治療裝置和/或支撐裝置的一部分的應用。
21.用等離子體處理和/或消毒表面和/或空腔、尤其是皮膚的方法，所述等離子體通過被介電地阻擋的氣體放電產生，其特征在于，使用根據權利要求1至17之一所述的裝置。
全文摘要
按本發明提出了一種用等離子體(2)處理表面的裝置，所述等離子體(2)借助電極(1)在固體電介質(3)上通過被介電地阻擋的氣體放電產生，其中，該裝置具有一個作用表面(4)，該作用表面在所述處理期間直接地與等離子體(2)鄰接，其中，所述作用表面是可逆轉地變形的。
文檔編號H05H1/24GK101785370SQ200880023034
公開日2010年7月21日 申請日期2008年6月24日 優先權日2007年7月3日
發明者A·克默里恩, C·克默里恩, D·萬德克 申請人:奇諾格有限責任公司