JP6647275B2 - 誘電体バリア・プラズマ放電を形成する電極装置 - Google Patents

Description

本発明は、その平面と、流体が集まり対向電極として機能する被処理表面との間に誘電体バリア・プラズマ放電を形成するための電極装置であって、コネクタにより高電圧源と接続可能なコネクタ以外の平面誘電体に完全に内蔵された平面電極を含み、前記誘電体が上面部と、被処理表面に向く平面を構成する下面部を形成する電極装置に関する。

柔軟に構成しても良いこのような平面電極装置は、ＤＥ１０２００９０６０６２７Ｂ４から公知である。誘電体の下面部と上面部の間に平面電極が内蔵され、各面部が電極を超えて広がり電極の狭縁を覆い、それゆえに高電圧の電極との接触を防止する。また同様に、火花放電を起こす程に電極に近付くことも防止する。具体的には、誘電体は対向電極として機能する被処理表面への電極からの電流フローを防止する。従って、この電極装置は自らの対向電極を有さない。滑らかな被処理表面と誘電体の間の気層中にプラズマを生成するために、被処理表面に向く電極装置の下面部上に複数の突出部を形成しても良い。これら突出部は、自らの上面部で被処理表面上に載り、連続的中間領域を有する。これら中間領域において高電圧、特に交流高電圧を高電圧電極に流す場合、プラズマが生成し得る。

このような平面電極装置を被処理表面、特に人間又は動物の皮膚上に載せても良い。このプラズマ治療によって毛穴まで皮膚を消毒し、治療対象の皮膚は塗布される治療剤に対する吸収性能を上昇する。

また、プラズマ治療が創傷治癒に有利であることも公知である。ＤＥ１０２００９０４７２２０Ａ１によれば、治療ガスが通過するペン状装置において、ノズル状の端面から出て治療対象の皮膚又は傷に供給されるプラズマを生成する。

それと類似の、同じ原理に従う装置はＥＰ２１６００８１Ａ１に公開されている。

ＤＥ１０２０１１００１４１６Ａ１には、織合せた絶縁導電体によって形成された２個の平面電極を含む、平坦かつ柔軟な傷治療装置が公開されている。プラズマを空隙に生成するための高電圧が導電体間に形成される。このために、電極装置の全体がガス透過可能でなければならない。電極線の絶縁が不良になった場合、高電圧電極間に火花放電が起き、電極装置が傷接触層を介して載っている皮膚表面に大きな損傷が与えられる。電極装置は傷表面からの分泌液排出をある程度許容するが、その安全性を確保するのは難しい。

本発明の課題は、複雑な構造無しに安全性を確保しながら前述の電極装置の用途範囲を拡大することである。

本発明の課題は、本発明の電極装置において、平面電極がその全面に渡り配された複数の貫通孔を有し、誘電体が貫通孔の領域においても平面電極を完全に覆うように、誘電体が、平面電極の貫通孔と直線をなし平面電極の貫通孔より小さい寸法を有し下面部より上面部まで延びている複数の貫通孔を有することによって解決される。

本発明の電極装置は、原則として、ＤＥ１０２００９０６０６２７Ｂ４から公知の電極装置と似た様に構成され、それと関連する全ての利点も同様に実現することができる。しかし、本発明の電極装置の構成では、電極装置が複数の平坦な連結部品（すなわち前記の連結された平面電極および連結された平面誘電体）から構成されているにもかかわらず、安全性を確保しながら誘電体の貫通孔を介して誘電体の下面部と被処理表面との間の中間領域より流体を出すことができる。具体的には誘電体は、すべての面が十分厚い誘電体層により規定された、下面部より上面部まで伸びている複数の小通路を含み、それゆえに高電圧の電極と直接的接触の恐れがない。従って、本発明による電極装置の平面体自体が通路を介して流体を排出するのに適切であるため、流体、特に傷の分泌物や結果として起こるガス等を排出するための特別な装置の必要はない。

本発明による電極装置は、一つの好適な実施形態では複数の突出部を有する誘電体の下面部を含んでも良い。この際突出部は、突出部が被処理表面上に載っている場合の空間の高さを規定する。この空間は、ガス、例えば空間に存在する空気中でプラズマを生成するために少なくとも部分的に役に立つ。貫通孔は、好ましくは各突出部間に位置するが、少なくともいくつかは突出部を突き通っても良い。

誘電体を流込成型可能なプラスチックからなるものにすることが望ましい。この場合、電極を内蔵する誘電体は、電極を封入して一体として製造されてもよいが、工具的観点からは、誘電体を二体（すなわち下面部及び上面部）から製造する方が簡単である。この場合、電極を下面部又は上面部に差し込む。続いて他の面部をその上に乗せて両面部を接続し誘電体を閉じる。この様な接続構成は、電極が既に差し込まれている第一面部に、第二面部を流し込み一体接続して実現する。それに加えて、誘電体の両部品を溶接又はボンディングによって接続することも可能である。

一つの好適な実施形態では、誘電体から露出された電極のコネクタが、コネクタを締め付けて絶縁的にかぶさり嵌まる接続装置と接続される。接続装置には締め付け状態と初期状態を持たせることが望ましい。締め付け状態では、高電圧接点は電極のコネクタを前負荷によって押圧し、初期状態では、高電圧接点は初期状態から締め付け状態へ移行する際に移動可能な絶縁部に覆われても良い。電極のコネクタ用の一方が開放したスリット開口を有する筺体を接続装置に含ませることが特に有利であり、高電圧接点を電極のコネクタに押圧するための締付装置を筺体内に収納させることも特に有利である。

移動可能な絶縁部によって高電圧接点が初期状態で覆われ、それゆえに身体部分を不注意に高電圧接点と接触させにくい。そのためには、移動可能な絶縁部を先ず高電圧接点より押しのけなければならないからである。

高電圧接点は、電極の平面状のコネクタ部まで伸びている誘電体の凹部に係合する、円筒状のものにすることが望ましい。当該平面状のコネクタ部を、凹部以外の誘電体により包囲された舌形状のものにすることが望ましい。このようにして、舌形状のコネクタを使用して接続装置の移動可能な絶縁部を移動させ、高電圧接点を誘電体の凹部内に押し入れ、したがって高電圧接点を電極のコネクタ部の導電性表面に押圧することができる。

本発明による電極装置は創傷被覆材としての使用に特に適しているゆえに、全体的に柔軟に構成するのが望ましい。言い換えると、本発明による電極装置に柔軟な誘電体と柔軟な電極を含ませることが望ましい。この場合、誘電体の下面部を創傷被覆材として適した層で覆うことが有利である。この層は誘電体の下面部と被処理表面（ここでは傷）間のプラズマ生成を妨げるべきではない。創傷被覆材として従来のガーゼ・セルロース等の包帯が考えられる。ケア材料又は治療材料から製造された開放細孔を持つ固体マトリックスからなる層を誘電体の表面に配置するのが特に望ましい。層は誘電体上に直接にエピタキシャル成長させても良い。また、代替として、当該層を個別層として形成しても良い。この場合、誘電体の下面部を構造化しこれと補完的な構造を個別層に形成するのが有利である。誘電体の表面構造は突出した突出部から構成されても良い。マトリックスを形成する層は身体に吸収可能な材料から構成されても良い。望ましい材料はコラーゲンである。この際、プラズマが層内にも形成し得るため、層の厚さは突出した突出部の長さに対応しても良い。

以下、本発明を図示の実施例を参照してより詳しく説明する。

は、本発明による電極装置の上面部を示す透視図であり、 は、本発明による電極装置の下面部を示す透視図であり、 は、電極の内蔵状態を示す誘電体の点線描写を含む、電極装置内の電極を示す図面であり、 は、接続装置を含む、電極装置の部品を示す図面であり、 は、電極装置の舌形状のコネクタ部がまだ接続装置内に差し込まれていない状態を示す投射略図であり、 は、図５に示される状態の接続装置の拡大断面図であり、 は、図５に示されるものであるが、電極装置のコネクタ部が差し込まれている状態であり、 は、図７に示される状態の拡大断面図であり、 は、図７に示されるものであるが、接続装置が電極のコネクタ部にロックされ、前負荷されたコンタクトが押下位置にあり、 は図９に示される状態の拡大断面図である。

図１に示される電極装置において、複数の貫通孔３が誘電体２の上面部１にわたって分布している。図１のように、当該貫通孔３は均一なパターンで分布している。これは不可欠ではないが、被処理表面からの流体の一定排出のために有利である。例えば、貫通孔３の密度を平面電極装置の縁から平面電極装置の中心に向かって高く設定する構成にするなど、用途によっては貫通孔３が誘電体に渡って不均一に分布する構成に設定することが有利だろう。

誘電体２は、上面部１の表面より低い。また、各貫通孔３は、上面部１に対して垂直に上面部１より（図１に示されていない）下面部４へ伸びている。従って、各貫通孔３の通路長さは誘電体２の高さに対応している。本実施例による電極装置は実質的に長方形表面から構成されている。この形態は不可欠ではなく、用途によって適応することができる。同様に、貫通孔３を含む電極装置の表面を楕円形、円形、又は斜めに構成することも考えられる。電極装置及び誘電体２は、長方形の狭いウエッブとして構成された舌形状のコネクタ部５を含み、当該コネクタ部５は、前方自由端６に誘電体２の円筒型凹部７を含む。凹部７の底部に導電性コネクタ部８の一部が露出している。

円筒状の止め具１０は、帯状の狭い突起部９を介して誘電体２（誘電体２の舌形状のコネクタ部５）と一体に結合している。止め具１０は、円筒状の凹部７を閉じ導電性コネクタ部８の導電性表面を汚染から防ぐ。

図２は誘電体２の対応する下面部４を示す。図２のように、下面部４上の各貫通孔３は自由開口を含む。また、下面部４は複数の突出部１１を含み、当該突出部１１が被処理表面に載る際、当該突出部１１は相互間に連続空間１２を形成する。突出部１１は、プラズマ生成が意図される空間に十分なガス量又は空気量を確保する。

図２から明らかなように、止め具１０は帯状の突起部９と同線上に突き出ているつまみ１３を有し、当該つまみ１３によって電極装置の操作時に止め具１０を円筒状の凹部７より引き出すことができる。

図３から明らかなように、誘電体２内に平坦かつ柔軟な電極１４が内蔵されている。当該電極１４は実質的に誘電体２の形状を有しているが、あらゆる側面の寸法が比較的小さいので、誘電体２によりあらゆる側面から絶縁的に取り囲まれている。電極１４は、導電性を有する平坦かつ柔軟な材料から構成されている。その柔軟性は、電極１４の材料の伸縮変形性や可塑変形性の何れに由来しても良い。電極１４の実質的に長方形の領域には、誘電体２の各貫通孔３と同線上に伸びている複数の貫通孔１５が配置されるが、それらの寸法は貫通孔３の寸法より実質的に大きい。誘電体２は貫通孔１５を通過するように構成され、それゆえ、誘電体２の十分な厚さのみによって規定された管状通路が各貫通孔１５に形成される。このようにすることで、電極１４の材料と直接的に接触せず、又は近寄り過ぎず、流体は誘電体２の貫通孔３を通過する。

電極１４は、同じく舌形状に円筒状凹部７の底部を形成するまで舌形状のコネクタ部５内に伸びているコネクタ部８と、一体に結合している。このようにすることで、電極が円筒状凹部７を介して接触可能になる。

注入過程の際、オーバーモールド成型又は流込成型により誘電体を電極のあらゆる側面より囲むことによって、誘電体２は電極１４を一体的に取り囲むことができる。

しかし図４から明らかなように、誘電体を上部１６及び下部１７から製造すれば、射出成型金型の単純化に有利になり得る。この場合、電極１４をタブ型の上部１６に入れることができる。続いて、下部１７をその上に乗せ、望ましくはボンディングか溶接によって一体的に上部と結合する。また、電極が内蔵された上部１６を下部１７用の射出成型金型に入れることもできる。ここで、当該下部は、上部１６と同一材料の統一構成要素を形成する。当然、この処理を逆にしても良く、電極をタブ型又は適当に形成された下部１７に最初に入れた後、その上に上部１６を乗せて接続してもよい。

円筒状凹部７の底部を構成するコネクタ部８の表面を介して高電圧が電極１４へ供給され、それは図４に示されている各部分を有する接続装置１８によって実現される。接続装置１８は、上方へ解放したチャンバー２０を形成する管状筺体１９を含む。筺体の自由先端面２１は、誘電体２の舌形状のコネクタ部５をチャンバー２０内に入れるための挿入スリット開口２２を含む。チャンバー２０内には二つの側部２３が挿入可能であり、それらの間にロッカースイッチ２４が配置されている。ロッカースイッチ２４の上部には、既知の通り、お互いに対して角度をなす作動表面２５、２６を有する。ロッカースイッチの側壁より二つの円筒状の軸凸部２７が突き出て、それらは対応した円形凹部２８に差し込み可能であって、ロッカースイッチ２４の回転運動を可能にするものである。ロッカースイッチはロッカースイッチより下方に突き出ている円筒状の高電圧接点２９と接続している。当該高電圧接点は移動可能な絶縁板３０により下方で覆われることができる。移動可能な絶縁板３０は側部２３の（図示されていない）対応のガイドにより案内され、図４のように、圧縮バネ４０からの力で左方向に付勢されている。

高電圧接点２９は、ロッカースイッチ２４内において高電圧変圧器３２の出力線３１と接続されている。当該高電圧変圧器は、供給される電源交流電圧を高電圧交流電圧に変圧する。

筺体１９の後方端面は、開放され保護用ケーブルケーシング３３と接続されている。この保護用ケーブルケーシングにより電源線をチャンバー２０の後部に位置した高電圧変圧器３２と接続することができる。

図５及び６は接続装置の初期状態を示し、この初期状態において移動可能な絶縁板３０は筺体１９の自由端の挿入スリット開口２２の直後に位置し、それゆえにロッカースイッチ２４の留め具３４は絶縁板上に支えられ、ロッカースイッチ２４の前方作動表面２５での作動を制御する。この状態では、円筒状の高電圧接点２９も移動可能な絶縁板３０上に配置されている。

図７及び８には、誘電体２の舌形状のコネクタ部５が接続装置１８の筺体１９の挿入スリット開口２２に挿入されている中間状態が示されている。その結果、移動可能な絶縁板３０は後方へ移動し高電圧接点２９を露出させ、この状態で高電圧接点２９は円筒状凹部７上の位置に到達するまで誘電体２のコネクタ部５の上面部１の上を滑る。この状態で、ロッカースイッチ２４をその前部に位置する前方作動表面２５で押すことができる。その結果、高電圧接点２９は円筒状の凹部７に入り、その端面で電極１４のコネクタ部８の上面部に配置される。図８のように、ロッカースイッチ２４はその後方にカム状の末端壁３５を含み、ロッカースイッチ２４が作動表面２５を介して下方へ押され軸凸部２７周りを回転する際に、当該末端壁は垂直の筺体中間壁３６と共に、ロッカースイッチ２４が抵抗を越えてロック締め付け位置へ動くことを可能にする。

図９及び１０には、前方の作動表面２５が水平になり、後方の作動表面がやや上方に伸びている、接続装置１８の締め付け状態が示されている。図９及び１０に示される接続装置１８の締め付け状態では、高電圧接点２９は電極１４に舌状のコネクタ部８で接触し、それゆえにこの状態で電極１４には高電圧変圧器３２が生成した高電圧が供給される。

高電圧線の各経路を短くかつ確実に絶縁に保つために、図示の実施例のように、高電圧は接触装置１８の筺体１９内で高電圧変圧器３２により生成される。当然、高電圧を筺体１９外で生成し、十分に絶縁かつ保護された供給線を介して高電圧を筺体内の高電圧接点２９に供給しても良い。

また、本発明は図示の実施例に制限されない。特に、特定の表面の処理に対しては、誘電体２の下面部４上に突出部１１を形成する必要はない。

誘電体２においてガスや流体を流し出し、場合によっては新鮮な空気や治療ガスを傷領域に導入する貫通孔３の数は、用途によって大きく異ならせることができる。従って、その数は電極装置の大きさ及び用途によって容易に２から１００の間で変動する。それより多数の貫通孔３も実現可能であり、場合によって、大型電極装置にはそれが求められることが当業者にとって自明である。

図示の接続装置１８は、電極の高電圧接触に有利であるものの、様々に設計変更させても良い。また、電極１４に、誘電体２から完全に突き出ているコネクタ部５を備えても良い。加えて、代替として、誘電体を凹部７無しに構成し、代わりに一つ以上の高電圧接点２９を鋭利に構成しても良い。それゆえに、電極１４の上面部上に配置されるまで誘電体２が切断され高電圧接触させることができる。本発明の範囲内で他の設計変更を採用しても良い。

本発明による電極装置は、ヒトの皮膚、特に平坦な傷上に、直接接触させることに適している。この用途には、肌に優しくスキンケア用の材料からなる層を誘電体の下面部上に備えることが特に有利である。この層を誘電体２と結合させるために、誘電体の上でエピタキシャル成長を行い得る。また、この層を単独部品として製造し誘電体２の下面部４と結合させても良い。ここではあらゆるタイプの創傷被覆材が考えられ、スキンケア用又は治療用の材料（例えばコラーゲン）を含む固体かつ開放細孔を持つマトリックスからなる層が望ましい。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］電極装置の平面（４）と、流体が集まり対向電極として機能する被処理表面との間に誘電体バリア・プラズマ放電を形成するための電極装置であって、コネクタにより高電圧源と接続可能な前記コネクタ以外の平面誘電体（２）に完全に内蔵された平面電極（１４）を含み、前記誘電体（２）が上面部（１）と、前記被処理表面に向く平面である下面部（４）を形成し、前記平面電極（１４）がその全面に渡り配された複数の貫通孔（１５）を有し、前記誘電体（２）が前記貫通孔（１５）の領域においても前記平面電極（１４）を完全に覆うように、前記誘電体（２）が、前記平面電極（１４）の前記貫通孔（１５）と直線をなし前記平面電極（１４）の前記貫通孔（１５）より小さい寸法を有し前記下面部（４）より前記上面部（１）まで延びている複数の貫通孔（３）を有することを特徴とする、電極装置。
［２］前記誘電体(２)の前記下面部(４)が複数の突出部(１１)を有し、前記複数の突出部(１１)は前記被処理表面上に載っている場合に空間(１２)の高さを規定することを特徴とする、［１］に記載の電極装置。
［３］前記複数の貫通孔(３)が前記複数の突出部(１１)の間に配置されることを特徴とする、［１］又は［２］に記載の電極装置。
［４］前記誘電体(２)が流込成型可能なプラスチックからなることを特徴とする、［１］〜［３］の何れか一項に記載の電極装置。
［５］接続装置(１８)と接続し、ここにおいて、前記誘電体（２）から露出された前記電極(１４)のコネクタが、前記コネクタを締め付けて絶縁的に被さり嵌まる前記接続装置(１８)と接続していることを特徴とする、［１］〜［４］の何れか一項に記載の電極装置。
［６］前記接続装置(１８)が締め付け状態と初期状態を有し、前記締め付け状態では、高電圧接点（２９）が前記電極（１４）のコネクタを前負荷によって押圧し、前記初期状態では、前記高電圧接点（２９）が前記初期状態より前記締め付け状態へ移行する際に移動可能な絶縁部（３０）に覆われることを特徴とする、［５］に記載の電極装置。
［７］一方が開放したスリット開口（２２）を有する筺体（１９）が前記接続装置(１８)に含まれ、前記高電圧接点（２９）を前記電極（１４）の前記コネクタに押圧するための締付装置（２４）が前記筺体（１９）内に収納されていることを特徴とする、［５］又は［６］に記載の電極装置。
［８］前記高電圧接点(２９)は締め付け状態で前記誘電体（２）の対応する凹部（７）に係合する円筒状のものであり、前記凹部（７）が前記電極（１４）の平面状のコネクタ部（８）まで伸びていることを特徴とする、［６］又は［７］に記載の電極装置。
［９］前記誘電体(２)の前記下面部（４）が創傷被覆材により覆われていることを特徴とする、［１］〜［８］の何れか一項に記載の電極装置。
［１０］前記創傷被覆材が、ケア材料又は治療材料から製造された開放細孔を有する固体マトリックスからなる層から形成されていることを特徴とする、［９］に記載の電極装置。

Claims (10)

1. 電極装置の平面と、流体が集まり対向電極として機能する被処理表面との間に誘電体バリア・プラズマ放電を形成するための電極装置であって、該電極装置は、コネクタにより高電圧源と接続可能な前記コネクタ以外の平面誘電体（２）に完全に内蔵された平面電極（１４）を含み、
   前記平面誘電体（２）が上面部（１）と、前記被処理表面に向く平面である下面部（４）を形成する電極装置において、
   前記平面電極（１４）が、その全面に渡り配された複数の貫通孔（１５）を有し、
   前記平面誘電体（２）が、前記平面電極（１４）の前記複数の貫通孔（１５）と整列する貫通孔（３）であって、前記複数の貫通孔（１５）より小さい寸法を有し、前記下面部（４）より前記上面部（１）まで延びている複数の貫通孔（３）を備えており、
   前記平面誘電体（２）が、前記平面電極（１４）の前記貫通孔（１５）の領域においても前記平面電極（１４）を完全に覆うようになっていることを特徴とする、電極装置。
2. 前記平面誘電体(２)の前記下面部(４)が複数の突出部(１１)を有し、前記複数の突出部(１１)は前記被処理表面上に載っている場合に空間(１２)の高さを規定することを特徴とする、請求項１に記載の電極装置。
3. 前記平面誘電体（２）の前記複数の貫通孔(３)が前記複数の突出部(１１)の間に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電極装置。
4. 前記平面誘電体(２)が流込成型可能なプラスチックからなることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の電極装置。
5. ロッカースイッチ（２４）を有する接続装置(１８)と接続される電極装置であって、前記平面誘電体（２）から露出された前記平面電極(１４)の前記コネクタが前記接続装置(１８)と接続され、前記接続装置(１８)は、締め付け、絶縁する仕方で、前記コネクタに被さり嵌まることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の電極装置。
6. 前記接続装置(１８)が締め付け状態と初期状態を有し、前記締め付け状態では、高電圧接点（２９）が、前記ロッカースイッチ（２４）の作動表面（２５）を押圧することにより前記平面電極（１４）のコネクタを押圧し、前記初期状態では、前記高電圧接点（２９）が前記初期状態より前記締め付け状態へ移行する際に移動可能な絶縁部（３０）に覆われることを特徴とする、請求項５に記載の電極装置。
7. 一方が開放したスリット開口（２２）を有する筺体（１９）が前記接続装置(１８)に含まれ、高電圧接点（２９）を前記平面電極（１４）の前記コネクタに押圧するための締付装置（２４）が前記筺体（１９）内に収納されていることを特徴とする、請求項５又は６に記載の電極装置。
8. 前記高電圧接点(２９)は締め付け状態で前記平面誘電体（２）の対応する凹部（７）に係合する円筒状のものであり、前記凹部（７）が前記平面電極（１４）の平面状のコネクタ部（８）まで伸びていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の電極装置。
9. 前記平面誘電体(２)の前記下面部（４）が創傷被覆材により覆われていることを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の電極装置。
10. 前記創傷被覆材が、ケア材料又は治療材料から製造された開放細孔を有する固体マトリックスからなる層から形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の電極装置。

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