JP6162238B2 - バリア型プラズマのための電極装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極装置の有効面と、対向電極として機能する表面との間に誘電体バリア型プラズマを形成するための電極装置であって、高圧電源に接続可能である、可撓性の、平面的な電極と、有効面を形成し、平面的な電極に接続されていて、電極要素を形成し、かつ電極を処理（処置）される表面に向かって完全に覆う平面的な可撓性の誘電体と、を具備する電極装置に関する。

プラズマ放電によって、ワークピースの表面、しかしまた皮膚の表面も、様々な態様で有利に処理（処置）することができることは知られている。ワークピースの表面を、後の表面処理、例えばコーティングのために、活性化することができる。その目的は、コーティングをより良く付着させるためである。更に、表面をプラズマ放電で洗浄すること、例えば油層を除去することが可能である。

誘電体バリア型プラズマ放電は、更に、皮膚表面の安全な処置を可能する。このことによって、例えば、負傷の面を、処置なしの負傷の治癒より迅速に処置すること、ケアまたは治療する薬剤の吸収の改善のために皮膚の表面を活性化すること等がうまくいく。

凹凸に三次元に形成された表面の場合、できる限り均一なプラズマ処理（処置）を行なうという問題がある。特許文献１によれば、ワークピースの表面から、誘電体によって雌型を形成し、該誘電体は、従って、成形可能な、例えば圧縮可能な、または深絞り可能なプラスチックからなることが意図されている。ここでは、更に、中間層を使用して、誘電体を、中間層と共に、ワークピースの表面に直接成形するようにすることができるようにすることが、意図されている。次に、中間層を除去する。その目的は、プラズマを形成することができるところの、誘電体と電極との中間空間を保証するためである。誘電体を、処理（処置）される表面から離隔した側に、電極を形成する導電材料で被覆し、導電材料に、交流電圧の形態の必要な高電圧を供給することができる。

明細書の最初の部分に記載のタイプの電極装置が、特許文献２によって公知である。この電極装置では、誘電体は、可撓性の平坦な材料によって形成されている。この材料は、処理（処置）される表面に向いている側で、誘電体が処理（処置）される表面に載っているときに空気誘導領域を形成するための構造体を有する。平面的な電極は、可撓性をもって形成されており、かつ、誘電体の層が電極を処理（処置）されるべき表面から遮蔽するように、誘電体に取り付けられている。特には、電極は、誘電体の材料によって完全に囲まれていてもよい。ただ１つの高電圧端子が、誘電体から導き出されている。知られた電極装置は、治療的なまたは特に美容的な処置を実行するための、ヒトまたは動物の身体の皮膚表面の処置に、特に適切である。美容的な薬剤に対する皮膚の、処置によって改善された吸収力によって、美容的な処置、例えば、皺の平滑化、毛穴の縮小等が、効果的に可能である。更に、プラズマ処置の殺菌および殺カビ効果を、健康なまたは怪我をした皮膚の処置のためにも利用することができる。知られた電極装置の可撓性のある実施の形態は、凹凸に形成された表面への適合を可能にする。弾性的な復元力がこの場合に極端に大きくないときは、電極装置は、自らの変形を維持する。しかし、この場合、表面の小さな局部的な凹凸への適合性には限界がある。

DE 195 32 105 C2 DE 10 2009 060 627 A1

明細書の最初の部分に記載のタイプの電極装置を、凹凸に形成された表面への適合に関して改善するという課題が、本発明の基礎になっている。

上記課題を解決するために、明細書の最初の部分に記載の電極装置は、本発明によれば、電極要素を、局所的な変形により、表面の凹凸に自動的に適合させることができるように、電極要素の、表面から離隔した裏面に、そこに押圧するためのエリア弾性的な押圧手段を具備すること、を特徴とする。

本発明に係わる電極装置は、従って、凹凸がわずかな平らな延在部のみを有する場合でも、自動的に、電極要素の、表面の凹凸への適合を引き起こす。エリア弾性的な押圧手段を電極装置の裏面に本発明に基づいて設けることによって、電極要素の、処理（処置）される表面への均一な押圧が保証されている。「エリア弾性的な」押圧手段は、平面的な電極要素を、処理（処置）される表面の方向に均一に、しかも、押圧面全体に亘って、実質的に同一の押圧力で押圧することを引き起こす。

好ましい実施の形態では、エリア弾性的な押圧手段の押圧力を、サポートベアリングとして用いられるハウジング部分に取り付けられている弾性材料によって発生させることができる。ハウジング部分は、剛性に、しかし一定の可撓性をもって形成されていてもよい。ハウジングは、弾性材料よりも硬くなければならない。その目的は、サポートベアリングとして用いることができるためである。好ましくは軟質弾性材料である弾性材料を、この場合、処理（処置）される表面上での電極装置の接触の際に、圧縮することができる。その目的は、弾性材料の復元力が、電極装置のための、平面に作用する押圧力を引き起こすためである。表面が不規則な変形を有するときは、弾性材料の押圧力は、可撓性をもって形成された電極装置が、この変形に適合することができることを引き起こす。かくして、凹凸での押圧は成功する。凹凸の延在部は、センチメートルの範囲の面において、数ミリメートルの範囲までである。押圧力を引き起こす材料は、この場合、通常の軟質弾性材料であってもよく、例えば、開放気泡のまたは独立気泡の発泡プラスチックによって形成されていてもよい。弾性材料は、エラストマ材料であってもよい。更に、材料の、押圧方向に垂直である表面を、プロファイルをつけて形成することができる。その目的は、かくして、弾性的な押圧力を、変形経路（Verformungsweg）に従って制御するためである。例えば、弾性材料を、電極装置から離隔した側で、錐形にまたは丸く形成された突起によって、ハウジング部分に接触させることが可能である。それ故に、突起の変形により漸増する復元力が生じる。

圧縮可能な弾性材料により押圧力を発生させることは、構造上容易に実現される。しかし、弾性的な押圧手段を、複数のばね要素から形成することも可能である。これらのばね要素は、一側で、ハウジング部分に支持され、かつ、複数の接触面と共に、電極要素の裏面に、押圧部材の配列（Andruckarray）を形成する。このことによって、押圧手段は、スプリングコアマットレスのように形成される。

電極装置を表面に押圧するためにエリア弾性的な押圧手段の支台として用いられるハウジング部分が、平坦な延在部を有するのは好ましい。ハウジング部分のこの延在部は、電極装置の平坦な延在部を越えており、好ましくは四方で越えている。

エリア弾性的な押圧手段は、電極装置の裏面を覆う誘電材料から形成されていてもよい。このことによって、電極を処理（処置）される表面に向かって覆う誘電体を、押圧手段が誘電材料で形成されていない電極装置より薄くかつ一層フレキシブルに形成することも可能である。何故ならば、高電圧を運ぶ電極の絶縁を、少なくともエリア弾性的な押圧手段によっても、裏面で行なうことができるからである。電極を誘電体に完全に埋設、例えば注型して、かくして、接触安全性を保証しても、押圧手段を追加の安全性に寄与することができる。

本発明に係わる電極装置の場合でも、誘電体の有効面が中間空間を形成する構造体を有し、該中間空間には、有効面が処理（処置）される表面に接触しているとき、プラズマが発生することができることは好ましい。この場合に、基本的に特許文献２によって公知であるように、構造体が、処理（処置）される表面に接触するための端面が形成されている突起を有することは好ましい。

図１は、平坦な底壁２と、シリンダ状の、周りを囲む外側壁３とを有し、かつ深鍋状に形成されたハウジング部分１を示す。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を詳述する。

只１つの図面は、平坦な底壁２と、シリンダ状の、周りを囲む外側壁３とを有し、かつ深鍋状に形成されたハウジング部分１を示す。ハウジング部分１の横断面は、ここでは、円形、矩形または多角形に形成されていてもよい。ハウジング部分１は、底壁２に向かいあう側で開いており、従って、例えば好ましくは軟質弾性発泡プラスチックからなる、一体的に弾性的な材料部分の形態をとる、エリア弾性的な押圧手段４の、その収容部として用いられる。

弾性的な押圧手段４は、底壁２から離隔した面に、大面積の凹部を有する。この凹部は、周囲を囲む縁部５によって区画された収容空間６を形成する。一側が開いている収容空間６には、電極要素７がぴったりと挿入されている。この電極要素は、平坦なかつ可撓性のある誘電体９によって四方を囲まれている平面的な電極８からなる。誘電体９の有効面１０は、押圧手段４の縁部５から突出している。有効面１０は、構造体１１を有し、処理（処置）される表面（図示せず）に接触することができる。構造体１１は、複数の突出部１２からなり、これらの突出部の間には、中間空間１３がある。中間空間１３は、例えば、空気で満たされており、有効面１０が、構造体１１を介して、処理（処置）される表面に接触しているとき、プラズマが形成されることができる空間を形成する。

図示した好ましい実施の形態では、突出部１２は、一列に整列している平らな端面１４を有する突起によって形成されている。これらの端面は、全体として、処理（処置）される表面、例えば皮膚表面のための接触面を形成している。

電極８および誘電体９は、容易に変形可能な材料から形成されており、従って、押圧手段４によって発生される押圧力により、処理（処置）される表面の凹凸に適合することができる。それ故に、表面が凹凸に形成されている場合でも、中間空間１３に、均一なプラズマ形成が保証されている。

電極８は、平坦な端片１６によって電極に接触している高電圧端子１５に接触されている。この端片は、一体的に、ボルト状の本体１７につながっており、該本体の高電圧端子１５は、弾性的な押圧手段４の貫通孔１８の中を通っている。ボルト状の本体１７の、押圧手段４への直接的な接触は、絶縁型のスリーブ片１９によって阻止される。スリーブ片は、ボルト状の本体１７を、押圧手段４の貫通孔１８の中で囲み、かつ、高電圧端子１５の平坦な端片１６まで延びている。絶縁体２０が、ハウジング部分１の底壁２と面一にハウジング部分１に挿入されている。該絶縁体の中をボルト状の本体１７が延びており、下方に開いている金属製の高電圧端子２２の内部空間２１まで延びている。ボルト状の本体１７は、圧縮ばね２３を介して、内部空間２１の、向かい合う端壁に支持される。この目的のために、ボルト状の本体１７は、端面の末端部分２４を有する。末端部分の外径は、内部空間２１の内径に対応している。末端部分２４と絶縁部分２０との間には、導電性の、可撓性のあるトランジションピース２５があり、このトランジションピースは、内側に向いたプレストレスで、ボルト状の本体１７に接触しており、かくして、高電圧ブロック２２とボルト状の本体１７との間の電気的接触を引き起こす。この場合、トランジションピース２５は、金属製のベローズとして備えられていてもよいし、あるいは、内側に突出しかつボルト状の本体１７によって径方向内側に湾曲したフィンを有してもよい。

ハウジング部分１は、曲がった末端部２６に、管状のグリップ部２７のための収容部を有する。管状のグリップ部には、略示のように、高電圧発生器２８がある。この高電圧発生器は、出力ライン２９上で、高電圧電位を出力する。出力ライン２９は、従来のように、高電圧ブロック２２に接続されている。それ故に、高電圧ブロック全体が、トランジションピース２５を介して、高電圧端子１５へ伝達され、かつそこから電極８に伝達される高電圧電位にある。

管状のグリップ部の上端は、接続ケーブル３１のためのケーブルブッシング３０で閉じられている。接続ケーブル３１は、例えば６Ｖの低電圧を運ぶ。この低電圧を、グリップ部２７内の高電圧変換器３２の中で約４００Ｖに変換する。この出力電圧は、高電圧発生器２８のための入力電圧を形成する。高電圧発生器がパルス状の高電圧を発生させるのは、変圧器の中でピーク高電圧までに高電圧にされる電流を有するところの、例えば、高周波の点火火花を発生させることによって、である。当然ながら、既知の他のすべての高電圧発生器も使用することができる。

従って、図示した実施の形態は、当然ながら絶縁型のグリップ部２７で把持することができるハンドヘルド装置を示す。グリップ部２７への電力供給手段は、安全な低電圧電力線である。プラズマ形成のために必要とされる高電圧発生は、グリップ部自体で生じる。発生した高電圧は、高電圧ブロック２２に達する。この高電圧ブロックは、絶縁型のハウジング部分に安全に取り付けられており、かつ、高電圧ブロックを介して、高電圧電位は、高電圧端子１５従ってまた電極８に達する。高電圧発生器２８は、高電圧電位を発生する。それ故に、例えば、皮膚表面の処置のために、この皮膚表面は、発生したプラズマのための対向電極として機能することができる。

４ 押圧手段
７ 電極要素
８ 電極
９ 誘電体
１０ 有効面
２８ 高電圧電源

Claims (8)

1. 電極装置の有効面（１０）と、対向電極として機能する表面との間に誘電体バリア型プラズマを形成するための電極装置であって、高圧電源（２８）に接続可能である、可撓性の、平面的な電極（８）と、前記有効面（１０）を形成し、前記平面的な電極（８）に接続されていて、電極要素（７）を形成し、かつ前記電極（８）を処理（処置）される表面に向かって完全に覆う平面的な可撓性の誘電体（９）とを具備する電極装置において、
   前記電極要素（７）を、局所的な変形により、前記表面の凹凸に自動的に適合させることができるように、前記電極要素（７）の、前記表面から離隔した裏面に押圧するためのエリア弾性的な接触押圧手段（４）を具備し、
   前記エリア弾性的な接触押圧手段（４）は、サポートベアリングとして用いられるハウジング部分（１）に取り付けられている弾性材料部分であることを特徴とする電極装置。
2. 電極装置の有効面（１０）と、対向電極として機能する表面との間に誘電体バリア型プラズマを形成するための電極装置であって、高圧電源（２８）に接続可能である、可撓性の、平面的な電極（８）と、前記有効面（１０）を形成し、前記平面的な電極（８）に接続されていて、電極要素（７）を形成し、かつ前記電極（８）を処理（処置）される表面に向かって完全に覆う平面的な可撓性の誘電体（９）とを具備する電極装置において、
   前記電極要素（７）を、局所的な変形により、前記表面の凹凸に自動的に適合させることができるように、前記電極要素（７）の、前記表面から離隔した裏面に押圧するためのエリア弾性的な接触押圧手段（４）を具備し、
   前記エリア弾性的な接触押圧手段（４）は、複数のばね要素から形成されており、これらのばね要素は、一側で、サポートベアリングとして用いられるハウジング部分（１）に支持され、複数の接触面と共に、前記電極要素（７）の裏面に、押圧部材の配列を形成することを特徴とする電極装置。
3. 前記接触押圧手段（４）は、前記電極要素（７）の裏面を誘電材料で覆うことを特徴とする請求項１または２に記載の電極装置。
   
4. 前記ハウジング部分（１）は、平坦な延在部を有し、前記ハウジング部分のこの延在部は、前記電極要素（７）の平坦な延在部を越えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電極装置。
5. 前記ハウジング部分（１）の前記平坦な延在部は、四方で前記電極要素（７）の前記平坦な延在部を越えることを特徴とする請求項４に記載の電極装置。
6. 前記ハウジング部分（１）は、高電圧端子（１５）のための電気ブッシングを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電極装置。
7. 前記誘電体（９）の前記有効面（１０）は、中間空間（１３）を形成する構造体（１１）を有し、該中間空間には、前記有効面（１０）が前記構造体（１１）を介して前記表面に接触しているとき、プラズマが形成可能であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電極装置。
8. 前記構造体（１１）は、前記表面に接触するために端面（１４）が形成されている突起を有することを特徴とする請求項７に記載の電極装置。

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