ES2897431T3 - Dispositivo para el tratamiento con plasma de superficies humanas, animales o vegetales, en particular de zonas de la piel o de las mucosas - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo para tratar regiones de superficies humanas o animales o vegetales utilizando un plasma frío a presión atmosférica mediante generar una descarga superficial dieléctricamente impedida, que comprende - al menos un cable de alta tensión (3), - al menos un cable de tierra (4), - al menos una fuente de plasma, - al menos un electrodo de tierra (1), y - al menos un electrodo de alta tensión (2), caracterizado porque el electrodo de alto voltaje (1) consiste en un cable flexible que está recubierto con una capa aislante extensible, de manera que el electrodo de alto voltaje (1) consiste en un cable aislado, en el que la capa aislante sirve de dieléctrico para la descarga dieléctricamente impedida que se va a generar, se adapta simultáneamente a los contornos de las zonas o superficies corporales que se van a tratar y tiene una resistencia eléctrica de al menos 2 kV, en el que el electrodo de alto voltaje (1) está dispuesto sobre un material textil eléctricamente conductor que sirve de electrodo conectado a tierra (2).
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo para el tratamiento con plasma de superficies humanas, animales o vegetales, en particular de zonas de la piel o de las mucosas
[0001] La invención se refiere a un dispositivo para tratar superficies y regiones de forma libre de zonas de la piel humana o animal, así como superficies de plantas, mediante un plasma frío a presión atmosférica.
[Estado de la técnica]
[0002] La literatura sobre el nuevo campo de la "medicina del plasma" describe actualmente numerosos estudios sobre la aplicabilidad de los plasmas a presión atmosférica para fines terapéuticos médicos (Por ejemplo: Fridman G. et al. "Sterilization of Living Human and Animal Tissue by Non-Thermal Atmospheric Pressure Dielectric Barrier Discharge Plasma" ISPC 18th Kyoto 2007 ; Fridman G. et al. "Blood Coagulation and Living Tissue Sterilization by Floating-Electrode Dielectric Barrier Discharge in Air", Plasma Chemistry and Plasma Processing 2006, 26, 425-442 ; Fridman G. et al. "Applied Plasma Medicine", Plasma Process. Polym. 2008, 5, 503-533).
[0003] Para poder desarrollar y aplicar métodos innovadores de este tipo, es necesario desarrollar fuentes especiales de plasma a presión atmosférica que deben cumplir una serie de condiciones. Si una fuente de plasma de este tipo se va a utilizar, por ejemplo, en el sentido de un parche médico-terapéutico, deben cumplirse las siguientes condiciones
(1) Las fuentes deben ser adecuadas para un tratamiento bidimensional definido y reproducible de zonas de la piel o de las mucosas o de superficies vegetales con curvas arbitrarias.
(2) Las fuentes deben estar hechas de materiales flexibles que sean autoclavables, resistentes a los productos químicos y al plasma.
(3) Los materiales utilizados deben ser biocompatibles.
(4) Las fuentes deben proporcionar un tratamiento indoloro que no dañe el tejido a tratar por el estrés de la temperatura, la desecación y el efecto de los campos eléctricos, ni por el efecto de las especies reactivas generadas por el plasma.
(5) Debe existir la posibilidad de suministrar de forma dosificada una mezcla especial de gas de proceso, si es necesario con mezcla de otras sustancias, tanto en las condiciones de un flujo de gas permanente como en un volumen cerrado.
(6) Opcionalmente, la disposición de electrodos de la fuente de plasma debe estar estructurada de tal manera que sea permeable al gas y, por lo tanto, se pueda generar un flujo de gas en la superficie a tratar a través de la disposición de electrodos.
(7) Las fuentes deben tener un diseño sencillo para que la producción industrial sea lo más fácil y económica posible.
[0004] Los plásticos resistentes al calor, biocompatibles y químicamente resistentes son conocidos por el experto en la materia.
[0005] Los dispositivos descritos en las especificaciones de patentes DE3618412, WO2004/105810, WO2006/116252 para el tratamiento con plasma de tejidos vivos con plasmas atmosféricos no térmicos están equipados con sistemas de electrodos rígidos (-electrodos DBD) para el tratamiento local de áreas pequeñas o con "boquillas de plasma" (-chorro de plasma) para la generación de plasmas a presión atmosférica en la región de las superficies de los tejidos a tratar. Por lo tanto, su uso para el tratamiento a corto plazo, definido y reproducible de áreas más grandes de la piel debe considerarse problemático.
[0006] Como posibilidad adecuada para el tratamiento bidimensional del tejido biológico mediante un plasma frío a presión atmosférica, en una especificación de patente anterior de los inventores ( WO2011/023478 A1 ) se describió un dispositivo con una disposición especial y elástica de electrodos para generar un plasma bidimensional mediante una descarga superficial dieléctricamente impedida, que puede colocarse de forma flexible en superficies arbitrariamente curvadas y, por tanto, es adecuado en principio para el tratamiento con plasma de regiones de piel enfermas. Una desventaja en este caso es el hecho de que con este tipo de fuente de plasma a presión atmosférica no se cumplen algunos de los requisitos mencionados anteriormente (en particular los requisitos (2), (6) y (7)).
[0007] El estado de la técnica incluye también la publicación DE 102008045830 A1 (CINOGY GmbH), también publicada como US 2012107896 A1 o WO 2010/025904 A2. En ella se divulga que se utiliza un dispositivo para el tratamiento de superficies, que genera un plasma por medio de un electrodo a través de un dieléctrico sólido mediante una descarga de gas obstaculizada dieléctricamente, en el que el dispositivo tiene una superficie activa que cambia de forma reversiblemente, que es directamente adyacente al plasma durante el tratamiento. En la descripción, se menciona en el párrafo [0024]: "... que el dieléctrico se forma como gránulos y/o como polvo. Sin embargo, esto también puede realizarse en el sentido de que el dieléctrico, por ejemplo, como polvo fino, está
dispuesto sobre y/o en una fibra hueca flexible, por ejemplo, de vidrio, cerámica o plástico, o el propio dieléctrico es una fibra hueca flexible." En el párrafo [0068] se indica además que "varias fibras huecas de material dieléctrico o con un revestimiento dieléctrico de vidrio, cerámica o plástico y provistas de electrodos, por ejemplo, en forma de revestimiento interior en combinación con otros elementos de soporte en forma de fibras forman un elemento similar a un tejido, de modo que incluso en el caso de topologías difíciles es posible una conformación adecuada y adaptada y, por tanto, una aplicación." Sin embargo, no se describe una resistencia eléctrica del dieléctrico de al menos 2 kV. Además, no se describe ninguna poliimida, silicona o aramida.
[0008] En la especificación de la patente europea EP 1 027 020 B1 se describe que con un sistema de electrodos bipolares compactos en forma de varilla (no planos) en un entorno líquido conductor (electrolito, por ejemplo, solución de NaCl) se genera un plasma lo suficientemente fuerte como para realizar una ablación de tejidos. Allí se menciona una "tensión de ruptura" de al menos 2kV, pero toda la disposición está dirigida a trabajar en presencia de un fluido eléctricamente conductor.
[0009] Por último, cabe mencionar brevemente las publicaciones DE 102009002278 A1 y EP 1158919 B1. La DE 102009 002278 A1 describe una disposición de DBD que ya tiene 150 años, además de otros principios conocidos con una fuente de ultrasonidos. El EP 1158919 B1 divulga un método para el tratamiento de la piel o los tejidos.
[0010] El documento WO2011/023478 A1 divulga un dispositivo para el tratamiento de la piel con un plasma no térmico basado en una descarga dieléctricamente impedida, en el que un electrodo plano de alto voltaje está incrustado entre dos capas dieléctricas. Un electrodo plano conectado a tierra se encuentra en el lado del dispositivo a tratar y está aislado del electrodo de alta tensión. Para fabricar el dispositivo, el electrodo de alta tensión debe estar incrustado de forma segura entre dos capas dieléctricas, lo que hace que la producción del dispositivo sea comparativamente cara.
[0011] El documento US 2011/0116967 A1 divulga un dispositivo generador de plasma para esterilizar dispositivos médicos mediante una descarga dieléctrica impedida.
[0012] El documento DE 102008045830 A1 enseña un dispositivo para tratar material biológico con un plasma no térmico generado por medio de una descarga dieléctricamente impedida. El dispositivo tiene electrodos en forma de fibras huecas para este fin.
[0013] El documento JP 2012 061393 A divulga el uso de poliimidas como dieléctrico para el electrodo de alto voltaje en dispositivos para generar una descarga con impedimento dieléctrico.
[Objetivo de la invención]
[0014] El objetivo de la invención es encontrar una solución técnica para la configuración de una fuente de plasma que cumpla con los requisitos mencionados anteriormente.
[Solución del objetivo]
[0015] El objetivo se resuelve con las características de las reivindicaciones.
[Presentación de la invención]
[0016] Según la invención, se utiliza una disposición especial de electrodos en la que el electrodo de alto voltaje consiste en un cable flexible que está recubierto con una capa aislante estirable, de manera que el electrodo de alto voltaje consiste en un cable aislado, en el que la capa aislante sirve de dieléctrico para la descarga dieléctricamente impedida que se va a generar, adaptándose simultáneamente a los contornos de las zonas o superficies corporales que se van a tratar y tiene una resistencia eléctrica de al menos 2 kV, en el que el electrodo de alto voltaje está dispuesto sobre un material textil eléctricamente conductor que sirve de electrodo conectado a tierra (2). La capa aislante tiene una alta resistencia eléctrica o tensión de ruptura, presenta una estabilidad de temperatura suficiente para la autoclavabilidad, es químicamente resistente, biocompatible y resistente al plasma. Los materiales aislantes con estas propiedades especiales se limitan a unos pocos tipos de plásticos. En la siguiente tabla se muestran algunos ejemplos:
[0017] Una característica esencial para la idoneidad del aislamiento es la propiedad conocida como "resistente al plasma". Mientras que, en el caso de la mayoría de los materiales aislantes, las especies reactivas generadas en el plasma afectan a las propiedades del material de tal manera que el aislamiento se vuelve quebradizo durante el uso continuo, perjudicando así la resistencia eléctrica, las propiedades del material de Kapton, por ejemplo, permanecen estables. Para el dispositivo según la invención, esto significa que las poliimidas, preferentemente las poliimidas aromáticas, por ejemplo, las conocidas como Kapton®, químicamente poli(4,4'-oxifenilenopirromelitimida), son los materiales más adecuados para aislar los finos filamentos o hilos conductores, especialmente adecuados para el tratamiento prolongado de las superficies. Para una vida útil más corta, también son adecuados los plásticos como la silicona, las aramidas (poliamidas aromáticas) o los materiales fluoropolímeros como el FEP, el PFA, el ETFE, el PTFE, especialmente el Teflon®, cuyas propiedades materiales pueden considerarse estables durante un tiempo limitado en condiciones de plasma, pero no son estables de forma permanente. El parámetro eléctrico decisivo de la capa aislante utilizada para el electrodo de alta tensión es la tensión de ruptura, que viene determinada, por un lado, por el parámetro de material de la resistencia eléctrica (kV/mm) y, por otro, por el espesor de la capa aislante. Según la invención, la tensión de ruptura del electrodo de alta tensión es de al menos 2 kV, preferiblemente de 5 a 10 kV.
[0018] Se obtienen buenos resultados con poliimidas como la polibismaleinimida (PBMI), el polibenzimidazol (PBI), el polioxadiazobenzimidazol (PBO), la poliimida sulfona (PISO) y la polimetacrilimida (PMI). Se prefieren las poliimidas aromáticas como la poli(4,4'-oxidifenileno-pirromelitimida). Los mejores resultados se obtienen cuando la poliimida aromática contiene además un relleno inorgánico. Este material se conoce bajo la marca "Kapton® CR" de la empresa DuPont. Los rellenos inorgánicos en aislantes eléctricos sólidos basados en una matriz termoestable se conocen a partir del documento de divulgación EP 1 300 439 A1. Entre ellos se encuentran el dióxido de silicio, el óxido de aluminio, el dióxido de titanio o la dolomita (CaMg[CO3]2). También se conoce el uso de ATH (trihidrato de aluminio).
[0019] Según la invención, también pueden utilizarse polímeros mixtos de poliimidas, silicona, fluoropolímeros o aramidas. Según la invención, también es posible recubrir el alambre o los filamentos con diferentes polímeros, por ejemplo, un recubrimiento de base con poliamidas y un recubrimiento posterior con silicona o viceversa, en función de la flexibilidad deseada.
[0020] En contraste con el documento DE 102008045830 A1, la disposición del plasma es una estructura ajustada. La forma del área efectiva no cambia porque el dieléctrico no se deforma. Además, no se necesita ningún miembro de soporte adicional, sino que el sistema ya es suficientemente estable. Otra diferencia es la variante textil de la fuente de plasma.
[0021] El electrodo conectado a tierra para generar una descarga superficial dieléctricamente impedida no tiene que ser necesariamente permeable al gas. Para ciertas aplicaciones, por ejemplo, terapias en las que se requiere un sellado extra hermético, es necesario un microclima. En el caso de utilizar un electrodo permeable a los gases, esto también puede lograrse mediante el sellado contra la atmósfera externa por medio de una capa o lámina impermeable a los gases aplicada adicionalmente, o por medio de una carcasa sellada a prueba de gases que puede conectarse a una línea de gas cerrable si es necesario.
[0022] Sin embargo, según una realización preferida de la invención, se utiliza un electrodo conectado a tierra permeable al gas para generar una descarga superficial dieléctricamente impedida de material textil eléctricamente conductor.
[0023] El núcleo de la realización según la invención es una disposición de electrodos especial, preferiblemente permeable al gas, para generar una descarga superficial dieléctricamente impedida, en la que preferiblemente el electrodo conectado a tierra consiste en material textil eléctricamente conductor y el electrodo de alta tensión consiste en un alambre fino o hilo eléctricamente conductor que está revestido con una capa aislante que debe satisfacer requisitos especiales. Sobre la base de la presente invención, es posible generar un plasma bidimensional en la región de las áreas de la piel enferma del cuerpo humano, en la vecindad inmediata de la superficie de la piel o de las heridas, para el tratamiento de las áreas enfermas, que es inofensivo con respecto a la exposición de la piel a la temperatura y los voltajes eléctricos. La ventaja de la estructura textil planar permeable a los gases es, sobre todo, que la disposición puede colocarse de forma flexible en superficies de cualquier curvatura y ofrece también la posibilidad de intercambio de gases con el entorno o la dosificación selectiva de una mezcla especial de gases de proceso a través del material textil en la región del plasma activo.
[0024] Las plantas (árboles) también tienen heridas. Especialmente en el caso de las plantas nobles, surgen los respectivos métodos de aplicación con el dispositivo según la invención.
[Ejemplos]
[0025] La invención se explica con más detalle mediante ejemplos de realización.
[0026] La Fig. 1 y la Fig. 2 muestran representaciones esquemáticas de modelos funcionales del dispositivo según la invención. La diferencia entre los dos ejemplos radica en la disposición del electrodo de alta tensión hecho de alambre aislado sobre el material textil eléctricamente conductor que sirve de electrodo conectado a tierra. En la Fig. 1, el electrodo de alta tensión está dispuesto en espiral, mientras que la Fig. 2 muestra una disposición serpenteante del electrodo de alta tensión.
[0027] La Fig. 3 muestra la estructura básica de una variante del dispositivo según la invención, en la que la posibilidad de un suministro dosificado de una mezcla especial de gas de proceso, posiblemente con mezcla de otras sustancias, puede tener lugar a través de la disposición de electrodos permeables al gas.
[Lista de signos de referencia]
[0028] Las siguientes figuras de referencia se utilizan para los siguientes cálculos:
1 electrodo conectado a tierra de material tejido conductor (por ejemplo, de material textil conductor)
2 electrodo de alta tensión fabricado con hilo aislante con aislamiento de material aislante resistente al calor y al plasma, así como a los productos químicos, con alta resistencia eléctrica (por ejemplo, Kapton®-CR)
3 cable de alta tensión
4 cable de tierra
5 boquilla de gas
6 suministro de gas
Claims (14)
1. Un dispositivo para tratar regiones de superficies humanas o animales o vegetales utilizando un plasma frío a presión atmosférica mediante
generar una descarga superficial dieléctricamente impedida, que comprende
- al menos un cable de alta tensión (3), - al menos
un cable de tierra (4), - al
menos una fuente de plasma, - al menos
un electrodo de tierra (1), y - al menos un electrodo de alta tensión (2),
caracterizado porque
el electrodo de alto voltaje (1) consiste en un cable flexible que está recubierto con una capa aislante extensible, de manera que el electrodo de alto voltaje (1) consiste en un cable aislado, en el que la capa aislante sirve de dieléctrico para la descarga dieléctricamente impedida que se va a generar, se adapta simultáneamente a los contornos de las zonas o superficies corporales que se van a tratar y tiene una resistencia eléctrica de al menos 2 kV, en el que el electrodo de alto voltaje (1) está dispuesto sobre un material textil eléctricamente conductor que sirve de electrodo conectado a tierra (2).
2. El dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque se utilizan poliimidas aromáticas como capa aislante del electrodo de alta tensión (2).
3. El dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque se utiliza poli(4,4'-oxidifenilenopirimelitimida) como capa aislante del electrodo de alta tensión (2).
4. El dispositivo según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque la poliimida aromática contiene cargas inorgánicas.
5. El dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque se utiliza Kapton® CR como capa aislante.
6. El dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el material utilizado como electrodo conectado a tierra (2) es permeable al gas y flexible.
7. El dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque se utiliza una estructura textil planar conductora como electrodo conectado a tierra (1), en la que la estructura textil planar se fabrica utilizando los métodos convencionales de producción de materiales textiles.
8. El dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque la estructura textil planar conductora está tejida, tejida por urdimbre, trenzada o tejida por trama.
9. El dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque como electrodo conectado a tierra (1) se utiliza un material conductor, flexible e impermeable al gas.
10. El dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende un suministro de gas (6).
11. El dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque comprende al menos una boquilla de gas (5).
12. El dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque el suministro de gas (6) puede interrumpirse mediante un dispositivo de cierre, de manera que el tratamiento puede tener lugar en un volumen cerrado bajo las condiciones de un microclima sobre la superficie a tratar.
13. El dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la disposición de electrodos de la fuente de plasma es permeable al gas y, como resultado, se puede generar un flujo de gas a través de la disposición de electrodos sobre la superficie a tratar.
14. Un vendaje adhesivo, manguito o recubrimiento de heridas para su aplicación en regiones de la piel, que comprende el dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 1 a 13.
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