DE102017104852A1

DE102017104852A1 - Flächige flexible Elektrodenanordnung für eine dielektrisch behinderte Plasmaentladung

Info

Publication number: DE102017104852A1
Application number: DE102017104852.9A
Authority: DE
Inventors: Leonhard Trutwig; Mirko Hahnl; Karl-Otto Storck; Melanie Ricke; Dirk Wandke
Original assignee: Cinogy GmbH
Current assignee: Cinogy GmbH
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-09-13
Also published as: WO2018162003A1; US11602038B2; JP7148149B2; CN110325244A; US20210136904A1; EP3592421A1; JP2020510276A

Abstract

Eine flächige flexible Elektrodenanordnung für eine dielektrisch behinderte Plasmaentladung, mit einem zentralen Bereich (107) und einem Randbereich (108) und wenigstens einer mit einem Hochspannungspotential beaufschlagbaren flächigen Elektrode (102), die in einem flächigen, eine Oberseite (103) und eine Anlageseite (104) bildenden Dielektrikum (101) eingebettet ist, wobei das flächige Dielektrikum (101) wenigstens in dem Randbereich (108) die Form eines spiralförmigen aufgewickelten Streifen (109) aufweist und die wenigstens eine Elektrode (102) durch wenigstens einen in Längsrichtung des aufgewickelten Streifens (109) verlaufenden, in eine Endfläche des Streifens (109) einmündenden elektrischen Leiter (114) gebildet ist, der mit Ausnahme lediglich der Endfläche des Streifens (109) von dem Dielektrikum des Streifens (109) umgeben und im Bereich der Endfläche des Streifens (109) mit einem Abdeckelement (116) gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert ist, lässt sich in einfacher Weise und ohne Werkzeuge in ihrer Auflagefläche an die Größe der Fläche einer zu behandelnden Oberfläche dadurch anpassen, dass über die Breite des Streifens (109) Materialausnehmungen (111) vorhanden sind und dass das Material des Dielektrikums (101) und des wenigstens einen Leiters (114) so ausgewählt ist, dass der Streifen (109) zusammen mit dem wenigstens einen Leiter (114) entlang der Materialausnehmungen (111) über seine Breite abreißbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine flächige flexible Elektrodenanordnung für eine dielektrisch behinderte Plasmaentladung mit einem zentralen Bereich und einem Randbereich mit wenigstens einer mit einem Hochspannungspotential beaufschlagbaren flächigen Elektrode, die in einem flächigen, eine Oberseite und eine Anlageseite bildenden Dielektrikum eingebettet ist, wobei das flächige Dielektrikum wenigstens in dem Randbereich die Form eines spiralförmig aufgewickelten Streifens aufweist und die wenigstens eine Elektrode durch wenigstens einen in Längsrichtung des aufgewickelten Streifens verlaufenden, in eine Endfläche des Streifens einmündenden elektrischen Leiter gebildet ist, der mit Ausnahme lediglich der Endfläche des Streifens von dem Dielektrikum des Streifens umgeben und im Bereich der Endfläche des Streifens mit einem Abdeckelement gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert ist.
Eine derartige flächige flexible Elektrodenanordnung ist durch , EP 2 723 447 B1 bekannt. Die Ausbildung des Dielektrikums als spiralförmig aufgewickelter Streifen im Randbereich der Elektrodenanordnung kann dazu verwendet werden, die wirksame Auflagefläche der Elektrodenanordnung auf der Anlageseite des Dielektrikums an eine Unterlage hinsichtlich der Größe anzupassen. Hierfür kann der spiralförmig aufgewickelte Streifen an einer geeigneten Stelle mit Hilfe eines Werkzeugs gekürzt werden, um die Anlagefläche in der gewünschten Weise zu verkleinern. Auf diese Weise kann ein dielektrisch behindertes Plasmafeld in der benötigen Größe mittels der Elektrodenanordnung erzeugt werden und beispielsweise auf eine Hautfläche eines menschlichen oder tierischen Körpers einwirken. Dabei kann die Haut oder eine andere zu behandelnde Oberfläche als Gegenelektrode fungieren, wenn die Oberfläche ausreichend leitfähig ist. Hierzu wird die Elektrode mit einer Hochspannung versorgt, die ausreicht, um das Plasma in einem Luftraum zwischen der Elektrodenanordnung und der zu behandelnden Oberfläche, insbesondere der Haut, zu erzeugen. Damit ein definierter Luftraum zustandekommt, wenn die Elektrode an der zu behandelnden Oberfläche anliegt, kann das Dielektrikum an seiner Anlagefläche mit einer Struktur in Form von Noppen, eines Gitters o. ä. versehen sein, deren Oberseite zur Anlage an der zu behandelnden Fläche ausgebildet ist und zwischen den Anlagepunkten, -flächen oder -linien ausreichende Luftzwischenräume bildet, in denen die dielektrisch behinderte Plasmaentladung stattfinden kann.
Nach der Ablängung des Streifens, beispielsweise mit einer Schere, wird die Schnittkante mit einem isolierenden Kontaktelement übergriffen, das eine Kontaktierung mit dem die Elektrode bildenden elektrischen Leiter bewirkt, beispielsweise mittels Schneidkontakten.
Die bekannte Elektrodenanordnung erlaubt somit eine Anpassung der wirksamen Anlagefläche der Elektrodenanordnung an einen spezifischen Einsatzfall, erlaubt jedoch nicht ohne weiteres eine kompakte und formstabile Elektrodenanordnung im Einsatzfall. Für die Ablängung des Streifens muss ein geeignetes Werkzeug vorhanden sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine flächige flexible Elektrodenanordnung der bekannten Art hinsichtlich der Handhabbarkeit zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine flächige flexible Elektrodenanordnung der beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, dass über die Breite des Streifens Materialausnehmungen vorhanden sind und dass das Material des Dielektrikums und des wenigstens einen Leiters so ausgewählt ist, dass der Streifen zusammen mit dem wenigstens einen Leiter entlang der Materialausnehmungen über seine Breite abreißbar ist.
Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung kann somit in der Fläche stufenweise angepasst werden, indem ein Ende des Streifens mit einer vorbestimmten Länge entlang der über die Breite des Streifens vorhandenen Materialausnehmungen abgerissen wird. Dabei muss das Material des Leiters so ausgebildet sein, dass der Leiter entlang der Materialausnehmungen ebenfalls abreißbar ist.
Die Materialausnehmungen können durch die gesamte Dicke des Dielektrikums durchlaufende Öffnungen sein. Dabei ist wesentlich, dass die Wandung der Öffnungen nicht durch das Material des Leiters unterbrochen werden, sondern einen Abstand zum Leiter aufweisen, damit nicht im Bereich der die Materialausnehmungen bildenden Öffnungen die Gefahr eines Überschlags von der Hochspannung auf die zu behandelnde Oberfläche besteht. Zwischen der Öffnung und dem wenigstens einen Leiter muss daher ausreichend Wandungsmaterial des Dielektrikums verbleiben. Wird der wenigstens eine Leiter durch eine Bahn einer bestimmten Breite innerhalb des Dielektrikums gebildet, kann es zweckmäßig sein, die Breite des Leiters im Bereich der Materialausnehmungen zu verringern. Dadurch besteht die Möglichkeit, größere Materialausnehmungen ohne Beeinträchtigung der Durchschlagsicherheit zu realisieren und darüber hinaus die Abreißbarkeit des wenigstens einen Leiters im Bereich der Materialausnehmungen zu verbessern.
In einer anderen Ausführungsform bilden die Materialausnehmungen keine durchgehenden Öffnungen sondern führen lediglich eine Materialschwächung herbei, die ein definiertes Abreißen entlang der durch die Materialausnehmungen gebildeten Abreißlinie sicherstellen. In dieser Ausführungsform ist eine sichere Isolierung der Elektrode in einfacher Weise zu gewährleisten.
Es kann zweckmäßig sein, wenn der wenigstens eine Leiter in nicht durch Materialausnehmungen unterbrochenen Abschnitten der Breite des Streifens verläuft.
Die Abreißbarkeit des wenigstens eines Leiters im Bereich der Materialausnehmungen kann dadurch gefördert werden, dass der wenigstens eine Leiter mit den Materialausnehmungen des Streifens in Richtung der Breite des Streifens fluchtende Perforationsdurchbrüche aufweist. Dadurch wird die definierte Abreißbarkeit insbesondere auch für einen Leiter gesichert, der beispielsweise auch durch eine dünne Metallfolie gebildet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der wenigstens eine Leiter jedoch aus einem mit leitfähigen Zusätzen versehenen Kunststoff, der vorzugsweise mit dem Material des Dielektrikums gattungsmäßig übereinstimmt. So ist es beispielweise möglich, sowohl das Dielektrikum als auch den wenigstens einen Leiter aus einem Silikon zu bilden, wobei für den Leiter das Silikon durch die leitfähigen Zusätze leitfähig gemacht ist, sodass die für eine Elektrode erforderliche elektrische Leitfähigkeit gewährleistet ist. Durch die Verwendung im Wesentlichen übereinstimmender Matrizes für das Dielektrikum und den Leiter kann der Leiter mit dem Dielektrikum materialschlüssig, beispielsweise in einem Gießverfahren, verbunden werden. Auf diese Weise lässt sich ein stabiler und hinsichtlich der Durchschlagsfestigkeit stabiler Aufbau der Elektrodenanordnung erzielen.
Der spiralförmig ausgewickelte Streifen der Elektrodenanordnung bildet Streifenabschnitte aus, die nach Art von Spiralwindungen nebeneinander liegen. Diese Streifenabschnitte können aufgrund ihrer Breite und aufgrund ihres Materials ausreichend formstabil sein, sodass sie eine hinreichend stabile Auflagefläche für die zu behandelnde Oberfläche ausbilden. Ggfs. können angeformte Abstandselemente vorgesehen sein, durch die sich die benachbarten Streifenabschnitte in der Ebene parallel zur zu behandelnden Oberfläche aneinander abstützen. In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich weitere Materialausnehmungen entlang seitlicher Kanten des Streifens, sodass Verbindungsabschnitte zwischen benachbarten Streifenabschnitten bestehen. Auf diese Weise werden benachbarte Streifenabschnitte zueinander durch die Verbindungsabschnitte fixiert. Soll der Streifen durch Abreißen entlang der sich über die Breite des Streifens erstreckenden Materialausnehmungen gekürzt werden, kann hierfür das entsprechende Streifenende von den benachbarten Streifenabschnitten dadurch gelöst werden, dass entlang der seitlichen Kante das zu entfernende Ende von dem benachbarten Streifenschnitt durch Abreißen abgelöst wird. Durch die entlang seitlicher Kanten verlaufenden Materialausnehmungen können in der oben beschriebenen Weise als Materialschwächungen oder als durchgehende Öffnungen ausgebildet sein.
Die Elektrodenanordnung kann in einer zweckmäßigen Ausgestaltung eine insgesamt rechteckige Grundfläche aufweisen, wobei der Streifen aus abgewinkelten geradlinigen Streifenabschnitten einstückig gebildet ist. Insbesondere in dieser Ausführungsform ist es zweckmäßig, wenn zwischen benachbarten Streifenabschnitten eine durch Materialausnehmungen lösbare Materialverbindung besteht.
Sobald die Elektrodenanordnung die für den Anwendungsfall angepasste Größe der Anlagefläche aufweist, wird das Abdeckelement über dem freien Ende des Streifens angeordnet, um den sich in die Endfläche des Streifens erstreckenden wenigstens einen Leiter isolierend abzudecken. In einer Ausführungsform ist das Abdeckelement ein Kontaktelement zur Zuführung wenigstens einer Spannung auf den wenigstens einen Leiter.
Wenn die Elektrodenanordnung zwei oder mehr Leiter aufweist, können alle Leiter mit derselben Spannung, beispielsweise Hochspannung, versorgt werden. In diesem Fall bilden die mehreren Leiter gemeinsam eine Elektrode, wobei die zu behandelnde Oberfläche als Gegenelektrode fungiert, wenn sie hinreichend leitfähig ist und sich an einer hinreichend leitfähigen Masse befindet.
Es ist ferner möglich, zwei Leiter zueinander derart phasenverschobene Spannungssignale zuzuleiten, dass die Leiter jeweils mit unterschiedlichen Polaritäten der Spannung versorgt werden. In diesem Fall besteht zwischen den Leitern eine doppelte Spannungsdifferenz, die die Plasmaausbildung erleichtert. Auch in diesem Fall kann die zu behandelnde Oberfläche als - ggf. etwas floatende - Null- oder Masseelektrode fungieren.
In einer anderen Ausführungsform können die zwei Leiter der Elektrodenanordnung als Elektrode und Gegenelektrode dienen, sodass auf der Unterseite der Elektrodenanordnung ein Oberflächenplasma entsteht. Eine derartige Anordnung ist jedoch sinnvoll verwendbar nur für eine oberflächliche Behandlung des mit der zu behandelnden Oberfläche versehenen Körpers. Eine tiefergehende Behandlung, beispielsweise einer sich nicht nur an der Hautoberfläche eines Körpers befindlichen Wundfläche, wird durch die Verwendung des Körpers als Gegenelektrode deutlich verbessert.
Die zugeführte Spannung kann eine extern generierte Hochspannung sein, die für die Plasmabildung benötigt wird. Es ist allerdings auch möglich, die Elektrodenanordnung mit einer eigenen Hochspannungsstufe zu versehen, die aus einer zugeführten (ungefährlichen oder zumindest ungefährlicheren) Spannung die für die Plasmaerzeugung benötigte Hochspannung generiert.
Es ist sogar möglich, die Elektrodenanordnung mit einer eingebauten Batterieanordnung und einer eigenen Hochspannungsstufe zu versehen, sodass die Plasmaerzeugung, beispielsweise für eine Wundbehandlung, völlig autark ohne extern zugeführte Spannung möglich ist. In diesem Fall verbindet das Abdeckelement wenigstens zwei Leiter und detektiert ein Sensor, beispielsweise ein Impedanzsensor, die Verbindung der Leiter zum Zwecke der Einschaltung der Hochspannungsstufe. Die durch das Abdeckelement verbundenen Leiter können Leiter sein, die die Hochspannung führen, wenn dafür gesorgt ist, dass nicht hochspannungsfeste Bauteile überlastet werden. Alternativ können die beiden Leiter auch separate Leiter sein, die nicht die Hochspannung leiten, sondern lediglich der Impedanzmessung und ggf. einer Niederspannungsversorgung dienen. Durch die Detektion des Abdeckelements wird sichergestellt, dass keine Hochspannung generiert wird, wenn nicht die in die Endfläche des Streifens einmündenden Leiter durch das Abdeckelement elektrisch isolierend abgedeckt sind.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:

1 - eine Ansicht auf die Anlageseite einer Elektrodenanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 - einen Schnitt durch die Elektrodenanordnung gemäß 1 entlang der Linie A-A aus 3;
3 - eine Schnittdarstellung der Elektrodenanordnung gemäß 1 entlang der Linie B-B in 2;
4 - eine schematische Darstellung der Abtrennung eines Streifenabschnitts zur Verkleinerung der Auflagefläche der Elektrodenanordnung gemäß 1;
5 - eine Ansicht von unten auf eine Elektrodenanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6 - einen Schnitt durch die Elektrodenanordnung gemäß 5 entlang der Linie A-A in 7;
7 - eine Schnittdarstellung der Elektrodenanordnung gemäß 5 entlang der Linie B-B in 6;
8 - eine schematische Darstellung für die Entfernung eines Streifenabschnitts zur Verringerung der Auflagefläche der Elektrodenanordnung gemäß 5;
9 - eine Ansicht von unten auf eine Elektrodenanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform;
10 - einen Schnitt durch die Elektrodenanordnung gemäß 9 entlang der Linie A-A in 11;
11 - eine Schnittdarstellung der Elektrodenanordnung gemäß 9 entlang der Linie B-B in 10;
12 - eine schematische Darstellung der Entfernung eines Streifenabschnitts zur Verringerung der Auflagefläche der Elektrodenanordnung gemäß 9;
13 - eine Ansicht von unten auf eine Elektrodenanordnung gemäß einer vierten Ausführungsform;
14 - einen Schnitt durch die Elektrodenanordnung gemäß 13 entlang der Linie A-A in 15;
15 - eine Schnittdarstellung der Elektrodenanordnung gemäß 13 entlang der Linie B-B in 14;
16 - eine schematische Darstellung der Abtrennung eines Streifenabschnitts zur Verringerung der Auflagefläche der Elektrodenanordnung gemäß 13;
17 - eine Ansicht von unten auf eine Elektrodenanordnung gemäß einer fünften Ausführungsform;
18 - einen Schnitt durch die Elektrodenanordnung gemäß 17 entlang der Linie A-A in 19;
19 - eineSchnittdarstellung der Elektrodenanordnung gemäß 17 entlang der Linie B-B in 18;
20 - einen Schnitt durch die Elektrodenanordnung gemäß 17 entlang der Linie C-C in 18.

Gemäß der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform weist eine Elektrodenanordnung ein flächiges, flexibles Dielektrikum 101 auf, das eine flächige Elektrode 102 allseitig isolierend umgibt. Das Dielektrikum 101 bildet eine flächige Oberseite 103 und eine flächige Anlageseite 104, die zur Anlage an einer zu behandelnden Oberfläche, insbesondere einer Hautfläche eines Menschen oder eines Tieres, bestimmt ist. 1 zeigt eine Ansicht auf die Anlageseite 104. Auf der Anlageseite 104 ist das Dielektrikum mit einer gitterartigen Oberfläche ausgebildet, auf der senkrecht zueinanderstehende Stege 105 Kammern 106 begrenzen, in denen sich ein Plasma durch die Ionisierung von Luft ausbilden kann, wenn die Elektrodenanordnung mit der Anlageseite 104 auf einer zu behandelnden Oberfläche aufliegt und die Elektrode 102 mit einer Hochspannung versorgt wird, durch die die Luft zwischen dem Dielektrikum 101 und der zu behandelnden Oberfläche ionisiert wird, obwohl ein Stromfluss durch das Dielektrikum 101 behindert wird. In der ersten Ausführungsform der Elektrodenanordnung wird der Elektrode 102 ein Hochspannungspotential zugeführt, wobei die zu behandelnde Oberfläche eines Körpers als Gegenelektrode (floatendes Massepotential).
Die Stege 105 dienen als Abstandshalter, um einen für die Ausbildung des Plasma benötigten Luftraum, hier in Form der Kammern 106, zwischen der zu behandelnden Oberfläche und dem Dielektrikum 101 mit seiner eingebetteten Elektrode 102 auszubilden. Der Luftraum kann natürlich auch in anderer Form gewährleistet werden, beispielsweise durch Noppen o. ä. als Abstandshalter, wobei der dabei gebildete Luftraum nicht seitlich abgeschlossen sein muss.
Das Dielektrikum 101 weist einen zentralen Bereich 107 auf, in dem das Dielektrikum einstückig ausgebildet ist. An den zentralen Bereich 107 schließt sich nach radial außen ein Randbereich 108 an, in dem das Dielektrikum als Streifen 109 mit Streifenabschnitten 110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f ausgebildet ist. Die Streifenabschnitte weisen jeweils eine gleiche Breite auf und bilden gemeinsam einen Streifen 109 im Randbereich 108, der spiralförmig vom äußeren Rand der Elektrodenanordnung zum zentralen Bereich 107 des Dielektrikums 101 verläuft. In der dargestellten Ausführungsform hat der spiralförmig verlaufende Streifen 109 eine eckige Ausbildung, in der die Windungen des spiralförmigen Streifens 109 aus geradlinigen Abschnitten zusammengesetzt sind, die sich in rechten Winkeln aneinander anschließen. Diese Abschnitte können, müssen aber nicht mit den Streifenabschnitten 110a bis 110f übereinstimmen. Die Streifenabschnitte 110a bis 110f schließen aneinander an und weisen an ihren Stoßstellen jeweils sich über die Streifenbreite erstreckende Materialausnehmungen 111 auf. Die Materialausnehmungen 111 erstrecken sich somit senkrecht zur Breite der Streifenabschnitte 110a bis 110f und bilden eine Abrisslinie, an der beispielsweise der äußere Streifenabschnitt 110a vom Streifenabschnitt 110b durch Abreißen abgetrennt werden kann. In gleicher Weise ist es möglich, den Streifenabschnitt 110b vom Streifenabschnitt 110c, den Streifenabschnitt 110c vom Streifenabschnitt 110d usw. sowie die radial innersten Streifenabschnitt 110f vom zentralen Bereich 107 durch Abreißen abzutrennen.
Zur Erhöhung der Stabilität sind die Streifenabschnitte 110a bis 110f in der dargestellten Ausführungsform mit den nach radial innen benachbarten Streifenabschnitten bzw. dem zentralen Bereich 107 über sich in Längsrichtung der Streifenabschnitte 110a bis 110f erstreckende Materialausnehmungen 112 verbunden. Wie 4 verdeutlicht, kann somit beispielsweise der radial äußere Streifenabschnitt 110a entlang der Materialausnehmungen 112 über seine Länge vom Rest des Dielektrikums 101 abgelöst und dann entlang der sich über die Breite des Streifens 109 erstreckenden Materialausnehmungen 11 abgerissen zu werden, wodurch sich die Auflagefläche des Dielektrikums verkleinern lässt. Für eine weitere Verkleinerung könnte ferner der Streifenabschnitt 110b in entsprechender Weise vom Rest des Dielektrikums entlang der Materialausnehmungen 112 abgelöst und ggf. an den Materialausnehmungen 111 abgerissen werden. Auf diese Weise ist eine stufenförmige Reduzierung der Auflagefläche des Dielektrikums 101 bis minima! auf die Fläche des zentralen Bereichs 107 möglich. Soll eine so starke Verkleinerung der Auflagefläche vorgenommen werden, ist es selbstverständlich nicht erforderlich, die Streifenabschnitte 110a bis 110e jeweils entlang der Materialausnehmungen 111 abzutrennen, da dann die Abtrennung des letzten Streifenabschnitts 110f von dem zentralen Bereich 107 des Dielektrikums ausreichend ist.
2 verdeutlicht, dass die Materialausnehmungen 112 lediglich Materialschwächungen bewirken und keine durchgehenden Öffnungen bilden. In gleicher Weise sind die Materialausnehmungen 111 bevorzugt ausgebildet.
Figur 3 lässt den Verlauf der Elektrode 102 erkennen, da die Elektrode in einer Draufsicht von der Oberseite 103 dargestellt ist. Die Elektrode 102 bildet einen entsprechenden zentralen Bereich 113, von dem aus sie sich als streifenförmiger Leiter 114 in spiralförmigen Abschnitten entsprechend den Streifenabschnitten 110a bis 110f des Dielektrikums 101 erstreckt. Im Bereich der Materialausnehmungen 111, also im Bereich der möglichen Abtrennstellen der Streifenabschnitte 110a bis 110f, bildet der streifenförmige Leiter 114 schmale Verbindungstege 115 aus, die das Abtrennen auch der Elektrode 102 über die Breite des streifenförmigen Leiters 114 erleichtern und darüber hinaus sicherstellen, dass unterhalb der Materialausnehmungen 111 kein Material der Elektrode 102 verläuft, das im Bereich der Materialausnehmung 111 nur noch mit einer geringen Dielektrikumsschicht abgedeckt wäre.
Die an den Längskanten der Streifenabschnitte 110a bis 110f ausgebildeten Materialausnehmungen 112 liegen erkennbar in einem Bereich, in den sich der streifenförmige Leiter 114 nicht erstreckt, sodass die Materialbereiche mit den Materialausnehmungen 112 Zwischenräume zwischen den Windungen des streifenförmigen Leiters 114 ausbilden.
In der dargestellten Ausführungsform bilden die Streifenabschnitte 110a bis 110f des Dielektrikums 101 und der streifenförmige Leiter 114 der Elektrode 102 etwas 1 ½ Windungen um den zentralen Bereich 107 des Dielektrikums aus. Auf diese Weise lässt sich eine erhebliche Variation der Größe der Auflagefläche der Elektrodenanordnung realisieren. Selbstverständlich können bei Bedarf mehr oder weniger Windungen realisiert werden, die über die Materialausnehmungen 111 und ggf. 112 abtrennbar sind.
Insbesondere nach dem Abreißen wenigstens eines Streifenabschnitts 110a bis 110f mündet der streifenförmige Leiter 114 in eine durch das Abreißen entstehende Endkante des verbliebenen Streifenabschnitts 110b bis 110f. Auf das Ende des nach dem Abtrennen verbleibenden äußersten Streifenabschnitts 110b bis 110f bzw. des zentralen Bereichs 107 wird dann ein Abdeckelement 116 aufgebracht, das die Endfläche mit dem einmündenden streifenförmigen Leiter 114 elektrisch isolierend übergreift. Das Abdeckelement 116 ist in der dargestellten Ausführungsform mit Schneidkontakten 117 versehen, die sich an einer Betätigungswippe 118 des Abdeckelements 116 befinden und durch das Dielektrikum auf den streifenförmigen Leiter 114 der Elektrode 102 gedrückt werden können, um beispielsweise eine extern generierte Hochspannung auf die Elektrode 102 mittels eines (nicht dargestellten) mit dem Abdeckelement 116 verbundenen Kabels zu übertragen. Diese Kontaktierungstechnik ist in EP 2 723 447 B1 bekannt, sodass auf eine detaillierte Erläuterung hier verzichtet werden kann.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Abdeckelement 116 in Verlängerung der Längsrichtung des Streifens 109 des Dielektrikums 102 anzusetzen, damit der in die Endfläche einmündende streifenförmige Leiter 114 der Elektrode 102 durch das Abdeckelement sicher abgedeckt wird. Da auch eine Kontaktierung in einer um 90° gedrehten Position des Abdeckelements 116 denkbar wäre, sind an der Oberseite 103 jeweils unmittelbar hinter den Materialausnehmungen 111 angeordnete, sich über die Breite des Streifens 109 erstreckende Wülste 119 vorgesehen, die mit einer sich über die Breite des Abdeckelements 116 erstreckenden Nut 120 korrespondieren, sodass das Abdeckelement 116 nur in der richtigen Position angesetzt und die Betätigungswippe 118 zum Kontaktieren der Elektrode 102 betätigt werden kann. Die Wülste 119 bilden mit der Nut 120 somit einen Verdrehschutz.
Die in den 5 bis 8 dargestellte zweite Ausführungsform entspricht in ihrem Aufbau der ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 4 mit dem einzigen Unterschied, dass in den Böden der nach oben abgeschlossenen Kammer 206 Durchgangsöffnungen 221 vorgesehen sind, die sich durch das Dielektrikum 201 bis zu seiner Oberseite hin erstrecken. Durch diese Durchgangsöffnungen 221 kann insbesondere ein Wundsekret abgesaugt werden, wenn die Elektrodenanordnung als Wundauflage ausgebildet bzw. verwendet wird. Damit im Bereich der Durchgangsöffnungen 221 kein direkter Kontakt zwischen einer leitenden Flüssigkeit und der Elektrode 202 möglich ist, sind die Elektroden mit Durchgangslöchern 222 versehen, die mit den Durchgangsöffnungen 221 des Dielektrikums 201 fluchten, jedoch größer ausgebildet sind, sodass die Durchgangsöffnungen 221 einen Durchgangskanal mit durchgehenden dielektrischen Wandungen bilden, die die Elektrode 202 auch im Bereich der Durchgangsöffnungen isolierend abdecken. Der übrige Aufbau der zweiten Ausführungsform entspricht vollständig der ersten Ausführungsform, sodass sich die Auflagefläche in gleicher Weise verkleinern lässt. Die Durchgangsöffnungen 221 und die Durchgangslöcher 222 der Elektrode 202 befindet sich auch in dem Streifen 209 des Dielektrikums 201 sowie auch in dem streifenförmigen Leiter 214 der Elektrode 202.
Die in den 9 bis 12 dargestellte dritte Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass die Elektrode 302 aus zwei Teilelektroden 302a und 302b gebildet ist. Somit sind zwei zentrale Bereiche der Elektrode 302 in dem zentralen Bereich 307 des Dielektrikums 301 eingebettet. An die beiden zentralen Bereiche 313a und 313b der Teilelektroden 302a, 302b schließen sich nebeneinander verlaufende streifenförmige Leiter 314a, 314b an, die in den Windungen des Streifens 309 des Dielektrikums 301 nebeneinander und voneinander isoliert verlaufen.
In dieser Ausführungsform können die beiden Teilelektroden 302a, 302b mit der zu bearbeitenden Oberfläche als Gegenelektrode (Masseelektrode) zusammenwirken, indem beide Teilelektroden 302a, 302b mit der gleichen Wechsel-Hochspannung versorgt werden. Möglich ist ferner, dass die beiden Teilelektroden 302a, 302b über das Abdeckelement 316 jeweils mit der Hochspannung versorgt werden, jedoch gegenphasig, sodass zwischen den Teilelektroden 302a, 302b eine Differenzspannung mit einer verdoppelten Spannungsdifferenz der jeweiligen Scheitelspannungen vorliegt. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform werden die beiden Teilelektroden 302a, 302b als Elektrode und Gegenelektrode versorgt, sodass sich zwischen den Teilelektroden 302a, 302b ein Oberflächenplasma ausbildet, das für eine oberflächliche Bearbeitung der zu bearbeitenden Oberfläche verwendet werden kann. In diesem Fall fungiert die zu bearbeitende Oberfläche bzw. deren Körper nicht primär als Gegenelektrode, da die beiden Teilelektroden 302a und 302b die spannungsführende Elektrode und die an Masse liegende Gegenelektrode bilden.
In der in den 13 bis 16 dargestellten vierten Ausführungsform ist die Elektrode 402 wiederum durch zwei Teilelektroden 402a, 402b gebildet, die in der gleichen Weise wie in der dritten Ausführungsform verlaufen. Zusätzlich sind jedoch, analog der zweiten Ausführungsform der Figuren 5 bis 8, Durchgangsöffnungen 421 im Dielektrikum 401 bzw. Durchgangslöcher 422 in den Teilelektroden 402a, 402b vorgesehen. Somit eignet sich auch diese Ausführungsform insbesondere als Wundauflage, aber auch zur Zuführung von Fluid zur Unterstützung der Oberflächenbehandlung, die auch eine Wundheilung sein kann. Insbesondere können auch hautpflegende Substanzen durch die Durchgangsöffnungen 421 der zu behandelnden Hautoberfläche zugeführt werden.
In den 17 bis 20 ist eine fünfte Ausführungsform dargestellt, bei der die Anlageseite 504 des Dielektrikums 501 in gleicher Weise wie in der ersten Ausführungsform der 1 ausgebildet ist. Auch hier weist das Dielektrikum 501 einen Streifen 509 mit Materialausnehmeungen 511 und 512 auf, durch die Streifenabschnitte zur Verringerung der Auflagefläche der Anlageseite 504 abtrennbar sind. Wie unten noch näher erläutert wird, wird das jeweils entstehende freie Ende des Streifens 509 durch ein Abdeckelement 516 übergriffen, über das in dieser Ausführungsform keine Energieversorgung stattfindet. Das Abdeckelement 516 hat zunächst lediglich die Aufgabe, die ggf. beim Abtrennen von Streifenabschnitten 510a bis 510f entstehenden freien Kanten der im Dielektrikum 501 eingebetteten Elektrode 502 isolierend abzudecken.
19 zeigt den Verlauf der Elektrode 502, die mit parallel zueinander verlaufenden Leitern 502a, 502b, 502c, 502d gebildet sein kann.
Wie 18 verdeutlicht, werden die vier in eine Endfläche des Dielektrikums 501 einmündenden Leiter 502a, 502b, 502c, 502d durch das Abdeckelement 516 nicht nur abgedeckt, sondern auch, beispielsweise paarweise, miteinander durch Kontaktelemente 521 miteinander verbunden. Die Verbindung wenigstens zweier der Leiter 502a, 502b, 502c, 502d kann detektiert werden, um das Vorhandensein des ordnungsgemäß isolierenden Abdeckelements 516 festzustellen.
Die Elektrode 502 kann durch alle vier Leiter 502a, 502b, 502c, 502d gebildet sein. Es ist aber auch möglich, beispielsweise zwei der vier Leiter 502a, 502b, 502c, 502d nicht als Elektrode 502 zu verwenden, sondern lediglich als einen Detektionskreis für das Vorhandensein des Abdeckelements 516.
18 zeigt, dass das Dielektrikum 501 im zentralen Bereich 507 eine Art Gehäuseaufbau 522 aufweist, der als isolierendes Deckelelement mit dem Dielektrikum 501 durch Kleben oder Schweißen verbunden oder einstückig mit dem Dielektrikum 501 hergestellt sein kann.
20 verdeutlicht, dass die fünfte Ausführungsform in dem Gehäuseaufbau 522 elektrische Bauelemente aufweist, durch die Elektrodenanordnung ohne eine externe elektrische Energieversorgung auskommt. In dem Gehäuseaufbau 522 befinden sich eine Batterieanordnung 523, eine Steuerschaltung 524 mit einem Mikrocontroller 525 sowie eine Hochspannungsstufe 526 zur Generierung von Hochspannungs-Wechselspannungssignalen zur Versorgung der Elektrode 502. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel können zwei der Leiter 502a, 502b, 502c, 502d als zwei Teilelektroden fungieren, die in gleicher Weise angesteuert werden können, wie anhand der dritten und vierten Ausführungsform erläutert. Insbesondere können die als Teilelektroden verwendeten Leiter mit gegenphasigen Wechselspannungsimpulsen beaufschlagt werden, um so ein besonders wirkungsvolles Plasmafeld auf der Anlageseite 504 zu generieren. Dieser Effekt kann noch verstärkt werden, wenn alle vier Leiter 502a, 502b, 502c, 502d paarweise zu zwei Teilelektroden verschaltet werden, wobei die Leiter 502a und 502c als eine Teilelektrode und die Leiter 502b und 502d als die andere Teilelektrode beaufschlagt werden.
Die Steuerung 524 hat die Funktion, die Erzeugung der Hochspannung in der Hochspannungsstufe 526 erst zu ermöglichen, wenn das Vorhandensein des Abdeckelements 516 detektiert worden ist. Andernfalls könnten die in die Endfläche des Streifens 509 einmündenden Leiter 502a, 502b, 502c, 502d bereits eine Hochspannung führen und direkt berührbar sein. Dies wird durch die Sicherheitsschaltung mit dem Abdeckelement 516 verhindert.
20 zeigt außerhalb des zentralen Bereichs 507 mit den elektrischen Bauteilen lediglich eine Draufsicht auf die Oberseite 503 der Elektrodenanordnung gemäß der fünften Ausführungsform.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2723447 B1 [0002, 0030]

Claims

Flächige flexible Elektrodenanordnung für eine dielektrisch behinderte Plasmaentladung, mit einem zentralen Bereich (107) und einem Randbereich (108) und wenigstens einer mit einem Hochspannungspotential beaufschlagbaren flächigen Elektrode (102), die in einem flächigen, eine Oberseite (103) und eine Anlageseite (104) bildenden Dielektrikum (101) eingebettet ist, wobei das flächige Dielektrikum (101) wenigstens in dem Randbereich (108) die Form eines spiralförmigen aufgewickelten Streifen (109) aufweist und die wenigstens eine Elektrode (102) durch wenigstens einen in Längsrichtung des aufgewickelten Streifens (109) verlaufenden, in eine Endfläche des Streifens (109) einmündenden elektrischen Leiter (114) gebildet ist, der mit Ausnahme lediglich der Endfläche des Streifens (109) von dem Dielektrikum des Streifens (109) umgeben und im Bereich der Endfläche des Streifens (109) mit einem Abdeckelement (116) gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass über die Breite des Streifens (109) Materialausnehmungen (111) vorhanden sind und dass das Material des Dielektrikums (101) und des wenigstens einen Leiters (114) so ausgewählt ist, dass der Streifen (109) zusammen mit dem wenigstens einen Leiter (114) entlang der Materialausnehmungen (111) über seine Breite abreißbar ist.
Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leiter (114) aus einem mit leitfähigen Zusätzen versehenen Kunststoff besteht.
Elektrodenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff des Leiters (114) mit dem Material des Dielektrikums (101) gattungsmäßig übereinstimmt.
Elektrodenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Dielektrikum (101) als auch der wenigstens eine Leiter (114) aus einem Silikon gebildet ist.
Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leiter (114) in nicht durch Materialausnehmungen (111) unterbrochenen Abschnitten der Breite des Streifens (109) verläuft.
Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich weitere Materialausnehmungen (111) entlang seitlichen Kanten des Streifens (109) befinden, sodass Verbindungsabschnitte zwischen benachbarten Streifenabschnitten (110a bis f) bestehen.
Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leiter (114) in dem Streifen (109) mit einer Breite ausgebildet ist, die im Bereich der Materialausnehmungen (111) reduziert ist.
Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leiter (114) mit den Materialausnehmungen (111) des Streifens in Richtung der Breite des Streifens (109) fluchtende Perforationsdurchbrüche aufweist, die das Abreißen des Leiters (114) entlang der Materialausnehmungen (111) des Streifens (109) erleichtern.
Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung eine rechteckige Grundfläche aufweist und dass der Streifen (109) aus abgewinkelten geradlinigen Streifenabschnitten einstückig gebildet ist.
Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (116) ein Kontaktelement zur Zuführung wenigstens einer Spannung auf den wenigstens einen Leiter (114) ist.
Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine eigene Hochspannungsstufe aufweist, die an eine in der Elektrodenanordnung eingebaute Batterieanordnung angeschlossen ist und dass das Abdeckelement (116) wenigstens zwei Leiter verbindet und ein Sensor die Verbindung der Leiter zur Einschaltung der Hochspannungsstufe detektiert.