ES2651493T3 - Aparato para tratar una superficie con un plasma - Google Patents

Abstract

Aparato para tratar una superficie con un plasma de barrera dieléctrica, en el que la superficie funciona como contraelectrodo, con una carcasa (1), en la que se encuentra una línea de alimentación de alta tensión, un electrodo (8) conectado con la línea de alimentación de alta tensión y un dieléctrico (9) que apantalla el electrodo (8) frente a la superficie, presentando el electrodo (8) la forma de una esfera, que está apoyada en la carcasa (1) tal que puede girar, al menos limitadamente y que con un segmento de esfera sobresale de una abertura frontal (5) de la carcasa (1) y el electrodo (8) está unido con el dieléctrico (9) tal que su segmento de esfera que sobresale de la carcasa (1) queda cubierto por el dieléctrico (9) en cualquier posición de giro posible, caracterizado porque la carcasa (1) puede ensamblarse a partir de una parte de asidero (3) y una parte de cabeza (2) extraíble y porque la parte de cabeza (2) presenta una clavija de conexión (17) unida con el electrodo (8) mediante un cable flexible (18) introducido en el electrodo (8), que tras montar la pieza de cabeza (2) y la pieza de asidero (3) penetra en un canal de guía (24) ajustado en la parte de asidero (3) y allí puede unirse con una alimentación de alta tensión.

Description

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APARATO PARA TRATAR UNA SUPERFICIE CON UN PLASMA DESCRIPCION

La invencion se refiere a un aparato para tratar una superficie con un plasma de barrera dielectrica de acuerdo con la reivindicacion 1. Un aparato para tratar una superficie con un plasma de barrera dielectrica se conoce por el documento DE 10 2007 030 915 A1. Un electrodo alargado con una seccion transversal cilmdrica y un lado frontal redondeado esta rodeado aqu por un dielectrico correspondientemente configurado. Con la superficie de cubierta del dielectrico puede tratarse una superficie, por ejemplo un area de piel. Un tratamiento uniforme de una gran superficie no esta previsto con un tal equipo.

Por el documento DE 10 2009 060 627 esta prevista una configuracion plana de electrodo para tratar grandes areas de piel, en la que un electrodo plano se apantalla mediante un dielectrico plano frente a una superficie a tratar, en particular superficie de la piel. Para la adaptacion a superficies irregulares esta configurado flexible tanto el electrodo como tambien el dielectrico. Un tal electrodo plano puede colocarse sobre la superficie a tratar, estando configurado el dielectrico estructurado, para incluir entre la piel y el dielectrico un intersticio de aire, en el que puede tener lugar la descarga de plasma cuando la superficie a tratar se utiliza como contraelectrodo. Un inconveniente en esta configuracion es la gran superficie de la configuracion de electrodo, que con preferencia puede utilizarse en un equipo fijo y ademas el tratamiento de superficies muy curvadas solo resulta posible en determinadas condiciones.

Por el documento DE 10 2012 103 470 A1 se conoce un aparato de la clase citada al principio. Mediante un electrodo con forma esferica, que puede girar libremente en una carcasa, debe realizarse un tratamiento de una superficie con un plasma de barrera dielectrica. El acoplamiento de una alta tension alterna debe realizarse capacitivamente mediante un electrodo de acoplamiento. Esto trae como consecuencia que el flujo de corriente hacia el electrodo con forma esferica ya se impide dielectricamente. Cuando el electrodo se apoya sobre la superficie a tratar sin un apantallamiento dielectrico, se forma asf alrededor del contacto puntiforme entre la esfera y la superficie a tratar una zona con forma anular, en la que puede configurarse el plasma de barrera dielectrica. Desde luego cuando segun otro ejemplo de realizacion el electrodo con forma esferica esta envuelto en una capa dialectica, ya no puede formarse con un costo razonable plasma en la superficie. El tratamiento de superficies conductoras, en el que es necesario el apantallamiento del electrodo con forma esferica para evitar descargas de arcos, no puede realizarse por lo tanto de manera razonable con el equipo conocido.

La presente invencion tiene por lo tanto como tarea basica indicar un aparato facil de manejar para tratar una superficie con un plasma de barrera dielectrica de la clase citada al principio, que sin mas es adecuado tambien para el tratamiento de superficies conductoras, como por ejemplo la superficie de la piel.

Para lograr este objetivo se caracteriza de acuerdo con la invencion un aparato de la clase citada al principio porque la carcasa puede ensamblarse a partir de una parte de asidero y una parte de cabeza extrafble y porque la parte de cabeza presenta una clavija de conexion unida con el electrodo mediante un cable flexible introducido en el electrodo, que tras el montaje de parte de cabeza y parte de asidero, penetra en un canal de grna ajustado en la parte de asidero y allf puede unirse con una alimentacion de alta tension.

El aparato de tratamiento de acuerdo con la invencion dispone con la superficie a tratar solo de una zona de contacto relativamente pequena. Desde luego puede conducirse el aparato, al tratarse del electrodo con forma esferica apoyado tal que puede girar, facilmente y de manera controlada sobre la superficie, con lo que un tratamiento de plasma sobre la superficie puede realizarse controlada y uniformemente, haciendo rodar el aparato sobre la superficie. Puesto que el electrodo tiene que estar conectado con la lmea de alimentacion de alta tension dentro de la carcasa del aparato, queda limitado el movimiento de rotacion del electrodo con forma esferica. Por lo tanto el barrido de la superficie a tratar se realiza con el aparato de acuerdo con la invencion con preferencia con forma de meandro o de espiral.

El aparato de tratamiento de acuerdo con la invencion es en particular adecuado para un tratamiento cosmetico de la superficie de la piel como preparacion para la subsiguiente absorcion de sustancias para el cuidado y regeneracion de la piel aplicadas sobre la piel. Ademas puede utilizarse el aparato de tratamiento de acuerdo con la invencion tambien para fines medicos, por ejemplo para ejercer la accion antimicrobiana del tratamiento de plasma sobre una superficie de la piel a tratar y/o para preparar la piel para una mejor absorcion de sustancias medicas activas. Ademas puede influirse positivamente sobre la microcirculacion en el conjunto de tejidos mediante la accion del plasma.

El dielectrico que rodea el electrodo con forma esferica puede presentar un grosor uniforme - y con ello una superficie de contacto lisa - respecto a la superficie a tratar, ya que en este caso alrededor de la superficie de contacto se dispone de una zona con forma anular para el tratamiento de plasma. No obstante, se prefiere dotar el dielectrico orientado a la superficie a tratar de una superficie estructurada, que en particular puede estar formada por botones que sobresalen, presentando el dielectrico con preferencia una zona de base con grosor uniforme, desde la que se elevan los botones. De esta manera

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queda garantizada tambien en la zona de contacto la formacion del plasma en el espacio intermedio entre los botones, con lo que se logra un tratamiento de plasma mas uniforme. Los botones constituyen entonces solo pequenas sobreelevaciones de hasta 1 a 2 mm y estan configurados con preferencia con forma esferica, pudiendo estar dispuestos uno junto a otro, con lo que el espacio para el gas no resulta debido a la distancia de los botones sobre la superficie, sino debido a la forma esferica de los botones. Sobre superficies de segmento esferico que sobresalen de la abertura de la carcasa, se encuentran con preferencia entre 20 y 50 botones, cuya envolvente, es decir, el plano que une los maximos de los botones, forma a su vez una superficie esferica, que se corresponde con la escotadura de apoyo de la carcasa. En consecuencia se sujeta el electrodo con el dielectrico que presenta la superficie estructurada en la carcasa tal que puede girar.

Al aparato de acuerdo con la invencion puede hacersele llegar una alta tension generada externamente, conduciendose la alta tension en la carcasa del aparato al electrodo con forma esferica. No obstante se prefiere que la alta tension se genere dentro del propio aparato, con lo que puede aportarse una tension de alimentacion normal (por ejemplo 230 V o 1l0 V de tension de red) a traves de un cable. Esta estructura de aparato tiene la ventaja de que fuera del aparato no se conduce ninguna alta tension, con lo que puede garantizarse bastante mas facilmente la seguridad necesaria para el aparato.

No obstante es posible tambien obtener la tension de alimentacion mediante una batena existente en el aparato y transformar la misma en la alta tension necesaria. En particular para aplicaciones cosmeticas puede aprovecharse esta forma de realizacion para constituir un aparato facil de manejar sin conexion de cables.

El aparato de acuerdo con la invencion puede estar compuesto por una parte de cabeza y una parte de asidero, incluyendo la parte de cabeza el electrodo con el dielectrico y la alimentacion de la alta tension y dado el caso el generador de alta tension y el correspondiente control estan alojados en la parte de asidero. Al respecto presenta la parte de cabeza una clavija de conexion, con preferencia central, conectada con el electrodo, que penetra en un canal de grna que encaja ajustado en la parte de asidero tras el montaje y que allf puede unirse con la alimentacion de alta tension.

La conexion entre la parte de cabeza extrafble y la parte de asidero se realiza con preferencia como union por enclavamiento de las partes de la carcasa. Complementariamente puede estar prevista tambien una union por enclavamiento entre la clavija de conexion y un casquillo de conexion que toma contacto con la clavija de conexion.

El canal de grna aislado puede protegerse frente a una conexion indeseada, imprudente, con la lmea de alimentacion de alta tension cerrando el mismo mediante una corredera transversal bajo la accion de un resorte, presentando la corredera transversal una abertura de paso, que mediante un pulsador de accionamiento puede llevarse en contra de la fuerza de recuperacion de la accion del resorte a ras con el canal de grna. La union entre la parte de cabeza y la parte de asidero es posible por lo tanto solo tras accionar el pulsador de accionamiento. Cuando se extrae la parte de cabeza de la parte de asidero, es decir por ejemplo se suelta una union por enclavamiento, cierra la corredera transversal el canal de grna debido a la accion del resorte, con lo que la alimentacion de alta tension queda cubierta frente al canal de grna.

El montaje del electrodo con forma esferica resulta sencillo cuando la carcasa, en la zona que apoya el electrodo con forma esferica, a continuacion de la abertura, esta configurada en dos partes, en particular por dos cazoletas. El electrodo con forma esferica se introduce entonces antes de unir ambas cazoletas en el apoyo con forma de segmento esferico de una de las cazoletas.

La invencion se describira a continuacion mas en detalle en base a un ejemplo de realizacion representado en el dibujo. Se muestra en:

figura 1 una seccion en direccion axial a traves de la carcasa, que consta de parte de cabecera y parte de asidero, antes del montaje;

figura 2 la seccion de la figura 1 para la carcasa tras el montaje;

figura 3 una seccion ampliada perpendicular al plano de corte de la figura 1 a traves de un fragmento de la parte de cabeza de la carcasa;

figura 4 los componentes de la parte de cabeza en representacion de despiece; figura 5 los componentes del aparato completo en representacion de despiece.

El aparato representado en el dibujo presenta una carcasa 1, que esta compuesta por una parte de cabeza 2 y una parte de asidero 3. La parte de cabeza 2 esta compuesta por un material de plastico elastico y forma una pared de una sola pieza, que converge en forma ligeramente conica hacia un extremo libre 4. En el extremo libre se encuentra una abertura frontal 5. Inmediatamente detras de la abertura frontal 5 forma la pared de la parte de cabeza 2 un apoyo 6 con forma de segmento de esfera, en el que esta apoyado un sistema de electrodo 7 con forma esferica tal que puede girar en todas direcciones. El sistema de electrodo 7 esta compuesto por un electrodo 8 con forma esferica, que en una parte predominante de su superficie esta cubierto por un dielectrico 9. El sistema de electrodo 7 sobresale

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con una parte con forma de segmento de esfera de la abertura frontal 5. La parte con forma de segmento de esfera del sistema de electrodo 7 se extiende por un segmento de esfera, cuya altura es inferior a 1/3, en particular inferior a 1/4 del diametro del sistema de electrodo 7 con forma esferica. Asf queda asegurado que el sistema de electrodo 7, visto en direccion axial, en la zona de su diametro maximo y a ambos lados del mismo, a lo largo de una longitud axial de al menos 1/5 del diametro, se apoya tal que puede girar en el apoyo 6 con forma de segmento de esfera, con lo que queda garantizado un apoyo seguro. El dielectrico 9 se extiende por la superficie con forma esferica del electrodo 8 hasta claramente mas alla del maximo diametro del electrodo 8 respecto al apoyo 6 con forma de segmento de esfera y esta anclado en una escotadura 10 con forma anularcon una protuberancia 11 con forma anular.

En el lado opuesto a la abertura frontal 5, presenta el electrodo 8 con forma esferica una escotadura con forma anular, a traves de la cual se forma dentro del contorno de la bola un perno roscado 12 cilmdrico. Sobre el extremo axial del perno roscado 12 esta configurado un resalte cilmdrico, que como tope 14 limita el movimiento de giro del sistema de electrodo 7 con forma esferica, chocando el tope 14 en la pared interior de la parte de cabeza.

El tope 14 penetra en un espacio interior hueco 15 de la parte de cabeza 2, que por un lado esta limitado por el sistema de electrodo 7 alojado y por otro lado por una pared del fondo 16. En la pared del fondo 16 esta anclada una espiga de conexion 17 cilmdrica, que sirve para transmitir una alta tension al electrodo 8. Para ello esta dotado el electrodo 8 de un canal 17' que discurre radialmente desde el tope 14 hasta el centro, en el que esta introducido un cable flexible 18. El otro extremo del cable 18 esta unido fijamente con la clavija de conexion 17.

La carcasa de la parte de cabeza 2 presenta mas alla de la pared del fondo 16 un borde 19 que va alrededor con un destalonado 20 con forma anular, con el que puede establecerse una union por enclavamiento con la parte de asidero.

La parte de asidero 3 esencialmente cilmdrica y hueca y conformada ergonomicamente en su contorno exterior esta cerrada por su lado frontal orientado hacia la pieza de cabeza 2 por una pieza insertada 21 esencialmente cilmdrica de un material aislante. La pieza insertada presenta en su lado exterior un ensanchamiento 22 con forma de diente de sierra, al que sigue una ranura 23 con forma anular. El borde 19 con forma anular se inserta, para montar la pieza de cabeza 2, sobre la parte de asidero 3 en el ensanchamiento con forma de diente de sierra, con lo que el borde 19 se expande. Al continuar la insercion, supera el borde 19 la ampliacion con forma de diente de sierra y encaja por cierre brusco en la ranura 23, mientras que la ampliacion con forma de diente de sierra 22 encuentra lugar en el destalonado 20, tal como se muestra en la figura 2.

La pieza insertada 21 esta dotada de un canal de grna 24 centrado para la clavija de conexion 17. En el extremo del canal de grna 24 opuesto a la parte de cabeza 2 se encuentra una pieza de conexion 25 cilmdrica maciza, que esta conectada con un generador de alta tension 26 en forma de una bobina de alta tension. La pieza de conexion 25 presenta un extremo 27 conformado como receptaculo cilmdrico hueco, en el que se encuentran cuatro ranuras longitudinales 28 abiertas hacia la clavija de conexion 17, que terminan en la zona maciza de la pieza de conexion 25. La ranuras limitan asf cuatro mordazas de sujecion 29, que estan dotadas en su extremo superior de resaltes de retencion 30 que penetran hacia dentro. Tras el montaje (figura 2) de la parte de cabeza 2 en la parte de asidero 3 penetra el extremo distal de la clavija de conexion 17 en el extremo de alojamiento 27 de la pieza de conexion 25. La clavija de conexion 17 presenta en su extremo distal una ranura de retencion 31 que va alrededor, en la que encajan las protuberancias de enclavamiento de las mordazas de sujecion 29, cuando la parte de cabeza esta montada correctamente en la parte de asidero 3. De esta manera queda establecida una conexion de alta tension segura sin el peligro de descargas entre el generador de alta tension 26 y el electrodo 8 a traves de la clavija de conexion 17.

Tal como muestra la figura 1, queda cerrado el canal de grna 24 en su posicion inicial mediante una corredera transversal 32, que esta conducida por una ranura transversalmente a la direccion longitudinal de la parte de asidero 3. La corredera transversal 32 presenta dos agujeros ciegos 33, en los que estan apoyados resortes en espiral 34, que se apoyan en una pared de la ranura del lado frontal y que en el estado de reposo oprimen la corredera transversal 32 hasta la posicion inicial representada en la figura 1. El movimiento originado por los resortes en espiral 34 radialmente hacia fuera, queda limitado por un extremo de un perno 36 atornillado en un agujero roscado 35, cuyo extremo penetra en una escotadura 37 con forma de ranura en la superficie de la corredera transversal 32 orientada hacia la parte de cabeza 2. La corredera transversal 32 presenta un agujero 38, que tal como muestra la figura 2 esta alineado con el canal de grna 24, cuando la corredera transversal 32, que funciona como pulsador de accionamiento, se oprime hacia dentro en contra de la fuerza de los resortes en espiral 34. En este estado puede insertarse la clavija de conexion 17 en la ranura de grna 24 hasta el extremo de alojamiento 27 de la pieza de conexion 25, es decir, que puede montarse por completo la carcasa 1. Si por el contrario esta extrafda la parte de cabeza 2, se encuentra la corredera transversal 32 en la posicion representada en la figura 1, en la que la misma obtura el canal de grna 24 hacia la pieza de conexion 25 del generador de alta tension 26, provocando asf una funcion de seguridad frente al contacto con la alta tension.

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Las figuras 1 y 2 muestran que en la parte de asidero 3 estan alojados otros componentes estructurales de un circuito electronico y de control. El extremo cerrado de la carcasa 1, opuesto a la pieza insertada 21, presenta una abertura de paso 39 para el paso a traves de un cable de conexion. Con preferencia se alimenta a traves del cable de conexion el circuito que se encuentra en la parte de asidero 3 con una tension de red usual (230 V o 110 V de tension alterna) con otra tension de alimentacion disponible, que tambien puede ser una tension continua. Basicamente puede pensarse tambien en aportar a traves de la abertura de paso 39 ya una alta tension, con lo que podna suprimirse el generador de alta tension 26 en la parte de asidero 3. No obstante se prefiere la aportacion de una tension de red usual y la generacion de las altas tensiones necesarias para el tratamiento de plasma mediante el generador de alta tension 26 en la carcasa 1.

Si la parte de asidero 3 se realiza con una fuente de alimentacion propia en forma de una batena o de un acumulador recargable, permanece la abertura de paso 39 sin utilizar y dado el caso puede cerrarse.

La representacion ampliada de la figura 3 muestra que el cable de conexion 18 dispuesto entre la clavija de conexion 17 y el electrodo 8 esta dotado de una longitud excedente para un bucle, para que el sistema de electrodo 7 pueda girar y el cable 18 pueda seguir este movimiento de giro. La longitud excedente esta configurada tan grande que el cable puede seguir la rotacion del sistema de electrodo 7 dentro de la zona limitada por el tope 14, para tensarse.

En la figura 3 puede verse ademas que el extremo de cable introducido a traves del agujero 17' puede fijarse mediante un tornillo prisionero, que puede atornillarse en un agujero roscado 40, que discurre formando un angulo agudo respecto al agujero 17' y que cruza el agujero 17'.

Ademas puede verse en la figura 3 que la pared de la parte de cabeza presenta ranuras de alojamiento 41, que estan dispuestas en una cazoleta de la parte de cabeza, tal como se describira despues mas en detalle.

La representacion ampliada de la figura 3 muestra la configuracion de la superficie estructurada del dielectrico 9 mediante botones 42 que sobresalen, configurados aproximadamente con forma esferica, que practicamente estan dispuestos uno junto a otro y que en todo caso presentan una distancia inferior a la mitad del diametro del boton.

La representacion de despiece de las partes integrantes de la pieza de cabeza 2 de la figura 4 muestra el electrodo 8 con forma esferica, que solo tiene forma de esfera en tanto en cuanto esta apoyado tal que puede girar en el apoyo 6 con forma de segmento esferico. Fuera de esta zona se encuentra la escotadura 10 con forma anular, el perno roscado 12 y el tope 14.

El dielectrico 9 se coloca sobre la parte del electrodo 8 con forma esferica, por ejemplo mediante zunchado en caliente. Entonces encaja la protuberancia 11 con forma anular en la escotadura 10 con forma anular del electrodo 8. La union asf establecida entre electrodo 8 y dielectrico 9 queda asegurada mediante la pieza de cierre 13, que se atornilla sobre el perno roscado 12.

El dielectrico 9 puede estar unido tambien mediante un proceso de recubrimiento con el electrodo 8.

La carcasa de la parte de cabeza 2 esta compuesta por dos cazoletas 43, 44, configuradas con simetna especular, pero presentando la cazoleta 43 las ranuras de alojamiento 41, mientras que la cazoleta 44 esta dotada de una configuracion de nervio 45 correspondientemente conformada, que se oprime hacia dentro de las ranuras de alojamiento, cuando ambas cazoletas 43, 44 se oprimen entre sf hacia la carcasa de la pieza de cabeza 2. La union de ambas cazoletas 43, 44 puede asegurarse por ejemplo mediante un dispositivo de retencion o mediante pegado.

La representacion de despiece del aparato completo muestra camaras de alojamiento 45' para ambos resortes en espiral 34 en la corredera transversal 32. Ademas queda claro que toda la electronica, inclusive el generador de alta tension 36 y la pieza de conexion 25, se encuentra sobre una placa de circuitos 46, que esta apoyada en la parte de asidero 3 de la carcasa 1 y que esta asegurada por ejemplo mediante una banda de sujecion 47 frente a desplazamientos.

La parte de cabeza 2 que puede extraerse posibilita una utilizacion higienica del aparato, por ejemplo en un estudio de cosmetica, en varias personas una tras otra, sustituyendose cada vez la parte de cabeza, con lo que la parte de cabeza utilizada puede someterse a una limpieza y/o esterilizacion.

Para formas de realizacion preferidas del aparato de acuerdo con la invencion, se encuentra el diametro del sistema de electrodo 7 entre 10 y 50 mm. La altura de los botones es <2 mm. El grosor del dielectrico 9 (sin botones) se encuentra con preferencia entre 0,1 y 1 mm.

Claims (4)

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   REIVINDICACIONES

   1. Aparato para tratar una superficie con un plasma de barrera dielectrica, en el que la superficie funciona

   como contraelectrodo, con una carcasa (1), en la que se encuentra una lmea de alimentacion de alta tension, un electrodo (8) conectado con la lmea de alimentacion de alta tension y un dielectrico (9) que apantalla el electrodo (8) frente a la superficie, presentando el electrodo (8) la forma de una esfera, que esta apoyada en la carcasa (1) tal que puede girar, al menos limitadamente y que con un segmento de esfera sobresale de una abertura frontal (5) de la carcasa (1) y el electrodo (8) esta unido con el dielectrico (9) tal que su segmento de esfera que sobresale de la carcasa (1) queda cubierto por el dielectrico (9) en cualquier posicion de giro posible,

   caracterizado porque la carcasa (1) puede ensamblarse a partir de una parte de asidero (3) y una parte de cabeza (2) extrafble y porque la parte de cabeza (2) presenta una clavija de conexion (17) unida con el electrodo (8) mediante un cable flexible (18) introducido en el electrodo (8), que tras montar la pieza de cabeza (2) y la pieza de asidero (3) penetra en un canal de grna (24) ajustado en la parte de asidero (3) y allf puede unirse con una alimentacion de alta tension.
2. 2. Aparato de acuerdo con la reivindicacion 1,

   caracterizado porque el dielectrico (9) presenta hacia la superficie a tratar una superficie estructurada.
3. 3. Aparato de acuerdo con la reivindicacion 2,

   caracterizado porque la superficie estructurada presenta botones (42) que sobresalen.
4. 4. Aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3,

   caracterizado porque el canal de grna (24) puede cerrarse mediante una corredera transversal (32) bajo la accion de un resorte y porque la corredera transversal (32) presenta una abertura de paso (39), que mediante un pulsador de accionamiento puede llevarse en contra de la fuerza de recuperacion de la accion del resorte a ras con el canal de grna (24).