WO2021089266A1 - Discharge system and method for generating a dielectric barrier discharge - Google Patents

Discharge system and method for generating a dielectric barrier discharge Download PDF

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WO2021089266A1
WO2021089266A1 PCT/EP2020/078076 EP2020078076W WO2021089266A1 WO 2021089266 A1 WO2021089266 A1 WO 2021089266A1 EP 2020078076 W EP2020078076 W EP 2020078076W WO 2021089266 A1 WO2021089266 A1 WO 2021089266A1
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WO
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support
discharge
discharge system
voltage source
dielectric layer
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PCT/EP2020/078076
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Inventor
Stefan Nettesheim
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Relyon Plasma Gmbh
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Publication date
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/44—Applying ionised fluids
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2418—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the electrodes being embedded in the dielectric
    • H—ELECTRICITY
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    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2441—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes characterised by the physical-chemical properties of the dielectric, e.g. porous dielectric

Definitions

  • the present invention relates to a discharge system.
  • the discharge system is designed in particular to generate a dielectric barrier discharge in a defined effective space.
  • Plasma which is generated by means of a dielectric barrier discharge, can be used to process or treat surfaces.
  • plasma generated via the electrical barrier discharge (DBE) can be used to treat the skin or tissue of a patient.
  • the plasma can have a positive effect on the surface to be treated in various ways.
  • the treatment can produce a mechanical effect, similar to a massage, which increases the blood circulation in the support area.
  • Treatment can lead to moderate heating of an area and increase metabolic processes in the process.
  • Treatment can result in electrical stimulation of an area, thereby increasing metabolic processes.
  • the plasma treatment can shift a pH value of a treated area into the acidic area.
  • the oxygen saturation of a treated tissue can be increased.
  • the plasma treatment can reduce a germ population.
  • a germicidal effect can be brought about, for example, by reactive oxygen species such as ozone, H 2 O 2 or OH radicals.
  • Nitrogen oxides can cause proliferation. UV light generated by the dielectric barrier discharge can kill germs.
  • the effects mentioned here can work synergistically and, through their combination, further increase the positive effect on the treated tissue.
  • Discharge systems for treating a surface are known, for example, from DE 102014 013 716 A1.
  • a support which has a discharge electrode, is arranged on the surface to be treated.
  • a high voltage is applied to the discharge electrode, and the discharge electrode acts as a discharge structure.
  • the support In order to be able to apply a high voltage to the discharge electrode, the support must meet high requirements in terms of contacting and safety.
  • the support can be designed as a disposable item. However, the discharge electrode cannot then be reused and must be disposed of after a single use. For a disposable article, the support has a complex structure and is therefore expensive. Alternatively, the pad can be reusable. In this case it is however, an elaborate decontamination process is required before the pad can be reused.
  • the object of the present invention is now to specify an improved discharge system.
  • the discharge system is intended to overcome one of the disadvantages of the system described above.
  • Another object is to specify an advantageous method for generating a dielectric barrier discharge.
  • a discharge system which has a high voltage source and a support.
  • the high-voltage source has a discharge structure, the discharge structure being surrounded by a dielectric layer.
  • the support is designed for application to a conductive surface and has a porous spacer structure, the porous spacer structure defining an effective space.
  • the discharge structure is designed to couple a high voltage into the active space via the dielectric layer and to generate a plasma in the active space by means of a dielectric barrier discharge when the dielectric layer is in contact with the support.
  • the high-voltage source has a discharge structure, there is no need to provide a separate electrode in the support. Rather, all components can be arranged in the high voltage source that to generate a field exaggeration, which is necessary for a plasma ignition, are required.
  • the support can consist of a sterile disposable material.
  • the pad can be a wound pad, plaster, or wound dressing.
  • the discharge structure is not arranged in the support, but in the separate high-voltage source and the discharge structure is additionally surrounded by a dielectric layer, the risk of a local electrical breakdown and an arc discharge between the discharge structure and the surface to be treated is eliminated.
  • the dielectric layer that the
  • Discharge structure surrounds, has a thickness that is sufficient to prevent the electrical breakdown. This makes it possible to make a dielectric film that covers the support very thin or to dispense with the film.
  • the dielectric layer surrounding the discharge structure can have a thickness in the range between 0.25 mm to 2.0 mm.
  • the thickness of the dielectric layer is 0.5 mm.
  • a thickness of 0.25 mm is sufficient to prevent electrical breakdown.
  • the dielectric film that covers the overlay is thinner than the dielectric layer that surrounds the discharge structure and has a thickness in the range of 20 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • the high-voltage source is separated from the surface to be treated by the support during the treatment, there is no need to clean and sterilize the high-voltage source after each treatment. Since the edition If it has no conductive structure and no electrode, it is inexpensive and inexpensive to manufacture. In addition, there are hardly any restrictions with regard to the shape of the support.
  • the dielectric layer can be configured to prevent an electrical discharge, for example a burn through, between the discharge structure and a surface on which the support is applied. Since the discharge layer is surrounded by the dielectric layer, it can be ensured that plasma discharges only take place in the form of dielectric barrier discharges.
  • the discharge system is accordingly suitable for all applications in which a surface is to be treated with a dielectric barrier discharge. These can be medical or cosmetic applications, for example.
  • the support can enable the high-voltage source to be guided mechanically.
  • the support can in particular ensure that the discharge structure always remains at a constant distance from the surface to be treated over a large area. This would not be achievable with a purely manual operation of the high-voltage source without a support.
  • a very precise maintenance of the distance between the discharge structure and the surface to be treated is essential for a homogeneous treatment of the surface.
  • the active space which is defined by the spacer structure, can bring about a long-lasting treatment, since an ionized process gas can only leave the active space slowly or not at all.
  • the process gas can be in pores or Cavities are located in the porous spacer structure and can accordingly act on the surface to be treated over a long period of time.
  • the spacer structure can be covered by a film that slows down or prevents volatilization of the process gas.
  • a device that provides a high voltage can be referred to as a high-voltage source.
  • the high voltage source can be designed to convert a low voltage into a high voltage.
  • the high voltage source can be a piezoelectric transformer.
  • Other high voltage sources can also be used for the discharge system.
  • a structure that leads to an excessive field that triggers a plasma ignition can be referred to here as a discharge structure.
  • a high voltage can be applied to the discharge structure or a high voltage can be generated at the discharge structure.
  • the discharge structure can, for example, be an output-side end face of the piezoelectric transformer.
  • the discharge structure is part of the high voltage source.
  • the discharge structure is not part of the edition.
  • the high voltage source can be a reusable component that can be used in combination with numerous conditions.
  • the overlay on the other hand, can be a disposable product that can be removed and disposed of after the surface treatment has been completed.
  • the discharge structure can thus be reused due to its arrangement in the high-voltage source.
  • the support can remain on the surface for a longer period of time and the surface can be treated several times during this period with the dielectric barrier discharge, which is coupled into the support via the high-voltage source.
  • the support can consist of dielectric materials.
  • the support can be free of a discharge electrode.
  • complex contacting of the support can be dispensed with.
  • a high voltage can be coupled into the support via the dielectric layer and optionally further dielectric layers of the support, for example a film.
  • the high voltage source can be a portable handheld device.
  • the discharge structure can have a piezoelectric transformer and the dielectric layer can cover an end face of an output region of the piezoelectric transformer.
  • the high voltage generated in the output area can be changed in the desired manner by varying a frequency and / or a voltage of an applied low voltage.
  • the intensity of the dielectric barrier discharge can be adjusted accordingly by activating the piezoelectric transformer accordingly.
  • the support can have a film which covers a side of the porous spacer structure facing away from the surface.
  • the film can either be perforated or gas-tight.
  • the film can for example consist of a polymer.
  • the film can act as a second dielectric layer through which the high voltage enters the effective space is coupled.
  • the film can have a low coefficient of friction, which enables the high voltage source to slide over the support with only a very low mechanical resistance. If the film is perforated, a process gas in the spacer structure can be exchanged with the ambient air. The speed of the process gas exchange can be regulated depending on the size and number of perforation holes. If, on the other hand, the film is gas-tight, the process gas remains in the active space.
  • ozone can be prevented from escaping from the support. In too high a concentration, ozone can be harmful to health. It can be desirable for the ionized process gas to remain in contact with the surface to be treated for a long time. This can be achieved with a gas-tight film or a film with small or few perforation holes.
  • the edition can be flat.
  • the support can be configured to be arranged on the surface in such a way that a distance between a side of the support facing away from the surface and the surface is constant over the entire area of the support. As a result, the support can ensure that the discharge structure is always arranged over the entire upper side of the support at a defined distance from the surface.
  • the support enables the unloading structure to be guided mechanically.
  • a ratio of a volume that is occupied by a solid of the porous spacer structure to a gas volume can be in a range between 10:90 and 80:20.
  • the porous spacer structure can have a knitted fiber fabric or a foam. Knitted fibers or foams provide a sufficient number of pores or cavities in which the process gas can be arranged.
  • the porous spacer structure can have water, a medically active substance and / or a catalytic substance for breaking down ozone. These substances can, for example, be in contact with the spacer structure or be vaporized in a process gas.
  • the support can have an adhesive surface which is designed to be glued onto the surface. In this way, the support can simply be attached to the surface before the treatment and detached from the surface after the treatment.
  • the support can have an optical indicator which is designed to change as a result of the dielectric barrier discharge.
  • the optical indicator can be, for example, a substance which changes its color after the dielectric barrier discharge or which luminesces after the dielectric barrier discharge.
  • the luminescence of the optical indicator can be caused by ultraviolet radiation (UV radiation), which is generated during the dielectric barrier discharge.
  • the optical indicator can alternatively or additionally be a pH indicator. Plasma treatment with dielectric barrier discharge can change a pH value.
  • the optical indicator can be used by the operator of the discharge system to monitor the treatment.
  • the An optical indicator can, for example, simplify the dosage of a plasma treatment.
  • the optical indicator leads to a visible effect of the treatment, which has a positive psychological effect in medical or cosmetic applications.
  • the optical indicator can be arranged in the spacing structure and on an underside of the film.
  • the high voltage source can have a process gas supply.
  • a process gas can be coupled into the active space via the process gas supply.
  • the active space should preferably not be separated from the surroundings by a gas-tight film.
  • the support can have an opening which is designed for the supply of a gas.
  • the opening can for example have a valve.
  • the support can have a process gas reservoir which is separated from the active space by a separable closure.
  • the process gas reservoir can be a blister, for example.
  • the closure can be designed in such a way that the application of a small force is sufficient to open the closure.
  • the process gas reservoir can make it possible to introduce the process gas into the active space shortly before the plasma treatment.
  • the process gas reservoir can enable simple metering of the process gas. It is not necessary to connect an external gas supply.
  • the present invention relates to a method for producing a dielectric Barrier discharge.
  • the method can preferably be carried out with the discharge system described above.
  • the procedure consists of the following steps: i. Gluing the overlay to the surface, ii. Placing the high-voltage source on the support, the dielectric layer resting on the support, iii. Generating a high voltage with the high voltage source and a dielectric barrier discharge in the active space, and iv. Guide the high voltage source along an upper side of the support, the dielectric layer remaining in contact with the support.
  • the method can be used to treat any surface.
  • Figure 1 shows a discharge system according to a first embodiment.
  • Figure 2 shows a discharge system according to a second embodiment.
  • Figure 3 shows a discharge system according to a third embodiment.
  • FIG. 4 shows a discharge system in accordance with a fourth exemplary embodiment.
  • FIG. 5 and FIG. 6 each show an example of a spacing structure.
  • Figure 7 shows an underside of a support.
  • FIG. 8 shows the assembly of a freely configurable support.
  • FIG. 9 shows a discharge system according to a fifth exemplary embodiment.
  • FIG. 10 shows a discharge system in accordance with a sixth exemplary embodiment.
  • FIG. 11 shows a discharge system according to a seventh exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a discharge system according to a first embodiment.
  • the discharge system has a high voltage source 1 and a support 2.
  • the high voltage source 1 and the support 2 are two separate elements.
  • the high-voltage source 1 has a discharge structure 3 which is surrounded by a dielectric layer 4.
  • the high-voltage source 1 is designed in particular to generate a high voltage on the discharge structure 3 that is sufficient for a plasma discharge by means of a dielectric barrier discharge.
  • the high-voltage source 1 is also able to generate a plasma discharge by means of a dielectric barrier discharge when the discharge structure 3 is not arranged in the vicinity of the support 2.
  • the high-voltage source 1 can in principle be any high-voltage source.
  • a piezoelectric transformer is used as the discharge structure 3.
  • the piezoelectric transformer can be a Rosen-type transformer.
  • the piezoelectric transformer has an input area and an output area.
  • the piezoelectric transformer is designed to transform a low voltage applied to the input area into a high voltage in the output area.
  • the piezoelectric transformer is designed to generate a high voltage on an end face of the output area.
  • the dielectric layer 4 can completely cover the output region. Alternatively, the dielectric layer 4 can completely cover the piezoelectric transformer.
  • a piezoelectric transformer is used as the discharge structure 3, a separate discharge electrode to which the piezoelectric transformer is connected is not required. Rather, the high voltage is generated at the piezoelectric transformer itself and coupled by the dielectric layer 4 into an active space in which the plasma discharge occurs.
  • the piezoelectric transformer makes it possible to construct a compact high-voltage source that can be designed as a hand-held device.
  • the high-voltage source 1 also has a housing 5 in which the discharge structure is arranged.
  • the housing 5 has an opening from which the discharge structure 3 protrudes.
  • the housing 5 can accommodate various Be designed discharge structures.
  • the discharge structure can be exchangeable.
  • the high-voltage source 1 also has control electronics which are designed to apply an input signal to the discharge structure 3.
  • An intensity of the dielectric barrier discharge can be adjusted by adjusting the frequency and / or the voltage of the input signal. The intensity can be selected accordingly, taking into account the type of support used and the respective application.
  • the dielectric layer 4 with which the discharge structure 3 is coated prevents corona discharges from being ignited at the discharge structure 3.
  • the dielectric layer 4 also prevents a harmful electrical breakdown, for example in the form of an arc discharge, from occurring between the discharge structure 3 and a conductive surface.
  • the dielectric layer 4 that covers the discharge structure 4 can, for example, be a glass-like material, e.g. B. S1O2, or a ceramic material, e.g. B. AI2O3 have.
  • the support 2 is designed to be applied to a surface 6, preferably a conductive surface, for example a skin or a tissue.
  • the support 2 has a spacer structure 7 which defines an effective space.
  • the spacer structure 7 is porous.
  • the spacer structure 7 is not solid, but rather has pores or cavities.
  • a process gas is arranged in the pores or cavities of the spacer structure 7.
  • the process gas can be air or another gas. During the dielectric barrier discharge, the process gas is ionized.
  • the edition 2 can be offered as a sterile single-use product.
  • cleaning or sterilization can be dispensed with after treatment.
  • the support 2 has an upper side 2a and a lower side 2b.
  • the support 2 is designed to be applied to the surface 6 in such a way that the underside 2b of the support 2 faces the surface 6 and the upper side 2a of the support 2 faces away from the surface 6.
  • Spacer structure 7 can have a height between 0.2 mm and 5.0 mm, preferably between 0.5 mm and 1.0 mm.
  • the height of the spacer structure 7 indicates the distance between the top 2a and the bottom 2b of the support 2.
  • the upper side 2 a of the support 6 has a film 8.
  • the film 8 has a dielectric material, for example a polymer.
  • the film 8 has a thickness in the range from 10 ⁇ m to 200 ⁇ m, preferably in the range from 20 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the film 8 is gas-tight. Since the film 8 is gas-tight, ozone, which is produced as a by-product in the dielectric barrier discharge, cannot escape from the active space. If the concentration is too high, ozone is potentially harmful to health.
  • the film 8 acts as a second dielectric layer, with a high voltage that is generated at the discharge structure 3 being coupled into the effective space via the dielectric layer 4, which surrounds the discharge structure 3, and the film 8.
  • the film 8 and the spacer structure 7 consist of dielectric materials.
  • the support 2 has no conductive elements that act as electrodes.
  • the film 8 and the spacer structure 7 are firmly connected to one another.
  • the film 8 and the spacer structure 7 are connected to one another in such a way that the film 8 is not moved relative to the spacer structure 7 when the high-voltage source 1 is guided along the film 8.
  • the high voltage source 1 can be placed on the support 2.
  • the dielectric layer 4, which covers the discharge structure 3, is placed on the top side 2a of the support 2. If a high voltage is now generated by the high voltage source 1 at the discharge structure 3, the high voltage is transferred to the dielectric layer 4 and the film 8
  • Spacer structure 7 coupled. In the pores or cavities of the porous spacer structure 7, a dielectric barrier discharge is triggered by the high voltage.
  • the spacer structure 7 defines the effective space in which the dielectric barrier discharge acts.
  • the surface 6 on which the support 2 is applied is conductive, the surface 6 influences an electric field that is generated by the high-voltage source and ensures that a large part of the plasma generated acts on the surface 6.
  • Edition 2 is flat. If the support 2 is arranged on the surface 6, there is a distance between the surface 6 and an upper side 2a of the support 2 over the entire surface of the support 2 constant. The support 2 can accordingly make it possible for the high-voltage source with the discharge structure 3 to be guided along over the support 2 and always be at the same distance from the surface 6. Such an exact maintenance of a constant distance would not be possible with the manual guidance of the high-voltage source 1 over the surface 6 without a support.
  • a material which is arranged on the upper side 2a of the support 2 should have low friction in order to simplify the sliding of the discharge structure 3 coated with the dielectric layer 4 along the upper side 2a of the support 2.
  • the spacing structure 7 of the support 2 can also ensure a constant degree of filling over the entire area of the support 2.
  • the degree of filling indicates a ratio of a volume that is occupied by solids that form the spacer structure 7 and gas volumes that are formed by the cavities or pores of the spacer structure 7. This ratio can be between 10:90 and 80:20, preferably between 20:80 and 60:40.
  • the Spacer structure 7 completely solid or if the spacer structure 7 only had a small proportion of cavities or pores, the volume of which is less than 20% of the total volume, there would not be enough space for the process gas that has to be ionized for the dielectric barrier discharge.
  • the support 2 might not be mechanically stable enough to ensure a constant distance from the surface 6 over the entire area of the support 2.
  • the overlay 2 can be considerably larger than the discharge structure 3.
  • the discharge coupling can be distributed over the entire surface of the overlay 2 by simply sweeping over the overlay 2 with the discharge structure 3.
  • the discharge structure 3 can accordingly be small. A large one
  • Discharge structure 3 always leads to a high capacity and requires a powerful voltage supply.
  • the small discharge structure 3 used here has a small capacitance and can be operated with a low voltage.
  • the support 2 may have an area of 4 cm 4 cm c
  • the discharge structure 3 may have an area of 1 cm 2 have.
  • An intensity of the dielectric barrier discharge can be set by a frequency applied to the discharge structure 3 and a voltage applied to the discharge structure 3.
  • the discharge intensity can be below Consideration of the type of requirements 2 used and the respective application can be selected accordingly.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the discharge system.
  • the discharge system shown in FIG. 2 differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 1 with regard to the film 8 which covers the spacer structure 7 of the support 2.
  • the film 8 is perforated. Accordingly, an exchange of the process gas in the active space defined by the spacer structure 7 is made possible.
  • a perforated film 8 offers the advantage that there is a constant exchange of air between the active space and an environment via openings in the film 8, so that fresh process gas is always available.
  • Figure 3 shows a third embodiment of the discharge system.
  • the support 2 does not have any film 8 that covers the spacer structure 7. Instead, the high-voltage source 1 is placed directly on the spacer structure 7 and guided along it. In comparison to the second exemplary embodiment, the process gas is exchanged to an even greater extent here.
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of the discharge system.
  • the fourth exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in the design of the spacer structure 7.
  • the spacer structure 7 has embossed dies, between which cavities are formed.
  • the cavities are the active space in which the dielectric barrier discharge can be generated.
  • FIG. 5 shows an example of a spacing structure. It is a fiber knitted fabric or a woven fabric.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a spacer structure 7, which is an open-pored foam.
  • FIG. 7 shows an underside 2b of the support 2.
  • the support 2 has an adhesive surface 9 which is designed to be glued onto the surface 6.
  • the edition 2 has a predefined size.
  • the adhesive surface 9 is arranged on the edges of the support 2.
  • FIG. 8 shows a freely configurable support 2, which can be cut to a desired shape and size before use.
  • Figure 9 shows a fifth embodiment of the discharge system.
  • the high-voltage source 1 has a process gas feed 10, via which a process gas can be fed into the immediate vicinity of the discharge structure 3.
  • the process gas can be a gas mixture.
  • the process gas can have an active substance vaporized in the gas.
  • the discharge can be controlled by changing the ionizability of the process gas.
  • the process gas selected in each case can influence the treatment of the surface 6 to be treated in the desired manner.
  • the use of a high-voltage source 1 with a process gas guide is particularly suitable in combination with a support 2 that has a perforated film 8 or which has no film 8.
  • the support 2 should preferably be designed so that the process gas can be supplied to the active space.
  • FIG 10 shows a sixth embodiment of the discharge system.
  • the support 2 here has an opening 11 which is designed for the supply of a gas, in particular a process gas.
  • the opening !! can have a valve.
  • a desired process gas can be supplied before or during the plasma generation in the active space. Such a configuration appears to be particularly useful when using volatile process gases.
  • the process gas can be metered in a targeted manner through the opening 11.
  • FIG. 11 shows a seventh exemplary embodiment in which the support 2 has a process gas reservoir 12.
  • the process gas reservoir 12 is separated from the active space by a closure 13.
  • the closure 13 can be designed as an easily separable weak point.
  • the exertion of a low pressure on the process gas reservoir 12 can be sufficient to separate the closure 13 and to couple the process gas into the active space.
  • a process gas can be kept in the pre-filled process gas reservoir 12 in a desired metered amount, and an external gas supply system can be dispensed with. This simplifies the dosing compared to the sixth exemplary embodiment and it can be carried out by untrained personnel.

Abstract

The invention relates to a discharge system, having a high-voltage source (1) with a discharge structure (3), said discharge structure (3) being surrounded by a dielectric layer (4), and having an overlay (2) which is designed to be applied onto a surface (6) and which has a porous spacing structure (7), said porous spacing structure (7) having an active area. The discharge structure (3) is designed to couple a high voltage into the active area via the dielectric layer (4) and generate a plasma in the active area by means of a dielectric barrier discharge when the dielectric layer (4) is resting against the overlay (2). The invention additionally relates to a method for generating a dielectric barrier discharge.

Description

Beschreibung description
Entladungssystem und Verfahren zur Erzeugung einer dielektrischen Barriereentladung Discharge system and method for generating a dielectric barrier discharge
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entladungssystem. Das Entladungssystem ist insbesondere dazu ausgestaltet, eine dielektrische Barriereentladung in einem definierten Wirkraum zu erzeugen. The present invention relates to a discharge system. The discharge system is designed in particular to generate a dielectric barrier discharge in a defined effective space.
Plasma, das mittels einer dielektrischen Barriereentladung erzeugt wird, kann zur Bearbeitung oder Behandlung von Oberflächen eingesetzt werden. Insbesondere bei medizinischen Anwendungen kann über die elektrische Barriereentladung (DBE) erzeugtes Plasma zur Behandlung von Haut oder Gewebe eines Patienten eingesetzt werden. Plasma, which is generated by means of a dielectric barrier discharge, can be used to process or treat surfaces. In medical applications in particular, plasma generated via the electrical barrier discharge (DBE) can be used to treat the skin or tissue of a patient.
Das Plasma kann sich dabei auf verschiedene Wirkweisen positiv auf die zu behandelnde Oberfläche auswirken. Durch die Behandlung kann eine mechanische Wirkung, ähnlich einer Massage, entstehen, die die Durchblutung im Auflagebereich erhöht. Die Behandlung kann zu einer moderaten Erwärmung eines Bereichs führen und metabolische Prozesse dabei erhöhen. Die Behandlung kann zu einer elektrischen Stimulation eines Bereichs führen und auf diese Weise metabolische Prozesse erhöhen. Durch die Plasmabehandlung kann ein pH-Wert eines behandelten Bereichs in den sauren Bereich verschoben werden. Die SauerstoffSättigung eines behandelten Gewebes kann erhöht werden. Durch die Plasmabehandlung kann eine Keimpopulation reduziert werden. Eine keimabtötende Wirkung kann beispielsweise durch reaktive Sauerstoffspezies wie Ozon, H202 oder OH Radikale, bewirkt werden. Bei der dielektrischen Barriereentladung erzeugte Stickoxide können eine Proliferation bewirken. Bei der dielektrischen Barriereentladung erzeugtes UV-Licht kann Keime abtöten. Die hier genannten Effekte können synergetisch wirken und dabei durch ihre Kombination den positiven Effekt auf das behandelte Gewebe weiter erhöhen. The plasma can have a positive effect on the surface to be treated in various ways. The treatment can produce a mechanical effect, similar to a massage, which increases the blood circulation in the support area. Treatment can lead to moderate heating of an area and increase metabolic processes in the process. Treatment can result in electrical stimulation of an area, thereby increasing metabolic processes. The plasma treatment can shift a pH value of a treated area into the acidic area. The oxygen saturation of a treated tissue can be increased. The plasma treatment can reduce a germ population. A germicidal effect can be brought about, for example, by reactive oxygen species such as ozone, H 2 O 2 or OH radicals. Generated in the dielectric barrier discharge Nitrogen oxides can cause proliferation. UV light generated by the dielectric barrier discharge can kill germs. The effects mentioned here can work synergistically and, through their combination, further increase the positive effect on the treated tissue.
Entladungssysteme zur Behandlung einer Oberfläche sind beispielsweise aus DE 102014 013 716 Al bekannt. Dabei wird eine Auflage, die eine Entladungselektrode aufweist, auf der zu behandelnden Oberfläche angeordnet. An die Entladungselektrode wird eine Hochspannung angelegt und die Entladungselektrode wirkt als Entladungsstruktur. Um an die Entladungselektrode eine Hochspannung anlegen zu können, muss die Auflage hohe Anforderungen hinsichtlich Kontaktierung und Sicherheit erfüllen. Discharge systems for treating a surface are known, for example, from DE 102014 013 716 A1. A support, which has a discharge electrode, is arranged on the surface to be treated. A high voltage is applied to the discharge electrode, and the discharge electrode acts as a discharge structure. In order to be able to apply a high voltage to the discharge electrode, the support must meet high requirements in terms of contacting and safety.
Ein weiterer Nachteil der Anordnung der Entladungselektrode in der Auflage entsteht dadurch, dass eine dielektrische Barriereentladung sehr schnell instabil werden kann, wenn die Barriere entweder sehr dünn oder thermisch labil ist. Dann kann es zu einem lokalen elektrischen Durchschlag kommen und eine Bogenentladung entsteht. Bei der Bogenentladung ist die lokale Energiedicht sehr hoch und die Temperatur würde sehr schnell das Gewebe schädigen. Diese Gefahr ist bei der im Stand der Technik gezeigten Anordnung gegeben. Another disadvantage of the arrangement of the discharge electrode in the support arises from the fact that a dielectric barrier discharge can very quickly become unstable if the barrier is either very thin or thermally unstable. This can lead to a local electrical breakdown and an arc discharge. In the case of an arc discharge, the local energy density is very high and the temperature would damage the tissue very quickly. This risk is given in the arrangement shown in the prior art.
Die Auflage kann als Einwegartikel ausgestaltet sein. Allerdings kann dann die Entladungselektrode nicht wiederverwendet werden und muss nach einmaligem Gebrauch entsorgt werden. Für einen Einwegartikel weist die Auflage einen komplexen Aufbau auf und ist daher teuer. Alternativ kann die Auflage wiederverwendbar sein. In diesem Fall ist jedoch ein aufwendiger Dekontaminationsprozess vor der Wiederverwendung der Auflage erforderlich. The support can be designed as a disposable item. However, the discharge electrode cannot then be reused and must be disposed of after a single use. For a disposable article, the support has a complex structure and is therefore expensive. Alternatively, the pad can be reusable. In this case it is however, an elaborate decontamination process is required before the pad can be reused.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr ein verbessertes Entladungssystem anzugeben. Das Entladungssystem soll beispielsweise einen der Nachteile des oben beschriebenen Systems überwinden. Eine weitere Aufgabe ist es ein vorteilhaftes Verfahren zur Erzeugung einer dielektrischen Barriereentladung anzugeben. The object of the present invention is now to specify an improved discharge system. For example, the discharge system is intended to overcome one of the disadvantages of the system described above. Another object is to specify an advantageous method for generating a dielectric barrier discharge.
Die Aufgaben werden durch ein Entladungssystem gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß dem zweiten unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Entladungssystems sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The objects are achieved by a discharge system according to claim 1 and by a method according to the second independent claim. Advantageous configurations of the discharge system are the subject of the dependent claims.
Es wird ein Entladungssystem vorgeschlagen, das eine Hochspannungsquelle und eine Auflage aufweist. Die Hochspannungsquelle weist eine Entladungsstruktur auf, wobei die Entladungsstruktur von einer dielektrischen Schicht umgeben ist. Die Auflage ist zur Aufbringung auf einer leitfähigen Oberfläche ausgestaltet und weist eine poröse Abstandsstruktur auf, wobei die poröse Abstandsstruktur einen Wirkraum definiert. Die Entladungsstruktur ist dazu ausgestaltet, eine Hochspannung in den Wirkraum über die dielektrische Schicht einzukoppeln und in dem Wirkraum ein Plasma mittels einer dielektrischen Barriereentladung zu erzeugen, wenn die dielektrische Schicht an der Auflage anliegt. A discharge system is proposed which has a high voltage source and a support. The high-voltage source has a discharge structure, the discharge structure being surrounded by a dielectric layer. The support is designed for application to a conductive surface and has a porous spacer structure, the porous spacer structure defining an effective space. The discharge structure is designed to couple a high voltage into the active space via the dielectric layer and to generate a plasma in the active space by means of a dielectric barrier discharge when the dielectric layer is in contact with the support.
Da die Hochspannungsquelle eine Entladungsstruktur aufweist, kann darauf verzichtet werden, in der Auflage eine separate Elektrode vorzusehen. Vielmehr können in der Hochspannungsquelle alle Bestandteile angeordnet sein, die zur Erzeugung einer Feldüberhöhung, die für eine Plasmazündung erforderlich ist, benötigt werden. Since the high-voltage source has a discharge structure, there is no need to provide a separate electrode in the support. Rather, all components can be arranged in the high voltage source that to generate a field exaggeration, which is necessary for a plasma ignition, are required.
Die Auflage kann aus einem sterilen Einwegmaterial bestehen. Die Auflage kann eine Wundauflage, ein Pflaster oder ein Wundverband sein. The support can consist of a sterile disposable material. The pad can be a wound pad, plaster, or wound dressing.
Da die Entladungsstruktur nicht in der Auflage angeordnet ist, sondern in der davon separaten Hochspannungsquelle und die Entladungsstrukur zusätzlich von einer dielektrischen Schicht umgeben ist, ist die Gefahr eines lokalen elektrischen Durchschlags und einer Bogenentladung zwischen der Entladungsstruktur und der zu behandelnden Oberfläche beseitigt. Die dielektrische Schicht, die die Since the discharge structure is not arranged in the support, but in the separate high-voltage source and the discharge structure is additionally surrounded by a dielectric layer, the risk of a local electrical breakdown and an arc discharge between the discharge structure and the surface to be treated is eliminated. The dielectric layer that the
EntladungsStruktur umgibt, hat eine Dicke, die ausreicht, um den elektrischen Durchschlag zu verhindern. Dadurch kann es ermöglicht werden, eine dielektrische Folie, die die Auflage bedeckt, sehr dünn auszugestalten oder auf die Folie zu verzichten. Discharge structure surrounds, has a thickness that is sufficient to prevent the electrical breakdown. This makes it possible to make a dielectric film that covers the support very thin or to dispense with the film.
Die dielektrische Schicht, die die Entladungsstruktur umgibt, kann eine Dicke im Bereich zwischen 0,25 mm bis 2,0 mm aufweisen. Beispielsweise beträgt die Dicke der dielektrischen Schicht 0,5 mm. Eine Dicke von 0,25 mm reicht aus, um den elektrischen Durchschlag zu verhindern. Die dielektrische Folie, die die Auflage bedeckt, ist dünner als die dielektrische Schicht, die die Entladungsstruktur umgibt, und weist eine Dicke im Bereich von 20 pm und 200pm auf. The dielectric layer surrounding the discharge structure can have a thickness in the range between 0.25 mm to 2.0 mm. For example, the thickness of the dielectric layer is 0.5 mm. A thickness of 0.25 mm is sufficient to prevent electrical breakdown. The dielectric film that covers the overlay is thinner than the dielectric layer that surrounds the discharge structure and has a thickness in the range of 20 μm and 200 μm.
Da bei der Behandlung die Hochspannungsquelle von der zu behandelnden Oberfläche durch die Auflage getrennt ist, kann darauf verzichtet werden, die Hochspannungsquelle nach jeder Behandlung zu reinigen und zu sterilisieren. Da die Auflage keine leitende Struktur und keine Elektrode aufweist, ist sie in ihrer Herstellung unaufwändig und kostengünstig. Zudem bestehen kaum Einschränkungen hinsichtlich der Formgebung der Auflage. Since the high-voltage source is separated from the surface to be treated by the support during the treatment, there is no need to clean and sterilize the high-voltage source after each treatment. Since the edition If it has no conductive structure and no electrode, it is inexpensive and inexpensive to manufacture. In addition, there are hardly any restrictions with regard to the shape of the support.
Die dielektrische Schicht kann dazu ausgestaltet sein, eine elektrische Entladung, beispielsweise ein Durchbrennen, zwischen der Entladungsstruktur und einer Oberfläche, auf der die Auflage aufgebracht ist, zu verhindern. Da die Entladungsschicht von der dielektrischen Schicht umgeben ist, kann sichergestellt werden, dass Plasmaentladungen lediglich in Form von dielektrischen Barriereentladungen erfolgen. Das Entladungssystem ist dementsprechend für sämtliche Anwendungen geeignet, bei denen eine Oberfläche mit einer dielektrischen Barriereentladung behandelt werden soll. Hierbei kann es sich beispielsweise um medizinische oder kosmetische Anwendungen handeln. The dielectric layer can be configured to prevent an electrical discharge, for example a burn through, between the discharge structure and a surface on which the support is applied. Since the discharge layer is surrounded by the dielectric layer, it can be ensured that plasma discharges only take place in the form of dielectric barrier discharges. The discharge system is accordingly suitable for all applications in which a surface is to be treated with a dielectric barrier discharge. These can be medical or cosmetic applications, for example.
Die Auflage kann eine mechanische Führung der Hochspannungsquelle ermöglichen. Dabei kann die Auflage insbesondere dafür sorgen, dass die Entladungsstruktur über eine große Fläche stets in einem konstanten Abstand zu der zu behandelnden Oberfläche bleibt. Dieses wäre bei einer rein manuellen Betätigung der Hochspannungsquelle ohne Auflage nicht erreichbar. Ein sehr exaktes Einhalten des Abstandes zwischen der Entladungsstruktur und der zu behandelnden Oberfläche ist für eine homogene Behandlung der Oberfläche wesentlich. The support can enable the high-voltage source to be guided mechanically. The support can in particular ensure that the discharge structure always remains at a constant distance from the surface to be treated over a large area. This would not be achievable with a purely manual operation of the high-voltage source without a support. A very precise maintenance of the distance between the discharge structure and the surface to be treated is essential for a homogeneous treatment of the surface.
Der Wirkraum, der von der Abstandsstruktur definiert wird, kann eine langanhaltende Behandlung bewirken, da ein ionisiertes Prozessgas den Wirkraum nur langsam oder gar nicht verlassen kann. Das Prozessgas kann sich in Poren oder Hohlräumen der porösen Abstandsstruktur befinden und kann dementsprechend über einen langen Zeitraum auf die zu behandelnde Oberfläche wirken. Zusätzlich kann die Abstandsstruktur von einer Folie bedeckt sein, die eine Verflüchtigung des Prozessgases verlangsamt oder verhindert. The active space, which is defined by the spacer structure, can bring about a long-lasting treatment, since an ionized process gas can only leave the active space slowly or not at all. The process gas can be in pores or Cavities are located in the porous spacer structure and can accordingly act on the surface to be treated over a long period of time. In addition, the spacer structure can be covered by a film that slows down or prevents volatilization of the process gas.
Als Hochspannungsquelle kann eine Vorrichtung bezeichnet werden, die eine Hochspannung bereitsteilt. Insbesondere kann die Hochspannungsquelle dazu ausgestaltet sein, eine Niederspannung in eine Hochspannung zu wandeln. A device that provides a high voltage can be referred to as a high-voltage source. In particular, the high voltage source can be designed to convert a low voltage into a high voltage.
Beispielsweise kann es sich bei der Hochspannungsquelle um einen piezoelektrischen Transformator handeln. Auch andere Hochspannungsquellen können für das Entladungssystem verwendet werden. For example, the high voltage source can be a piezoelectric transformer. Other high voltage sources can also be used for the discharge system.
Als Entladungsstruktur kann hier eine Struktur bezeichnet werden, die zu einer Feldüberhöhung führt, die eine Plasmazündung auslöst. An der Entladungsstruktur kann eine Hochspannung anliegen oder an der Entladungsstruktur kann eine Hochspannung erzeugt werden. Die Entladungsstruktur kann beispielsweise eine ausgangsseitige Stirnseite des piezoelektrischen Transformators sein. Die Entladungsstruktur ist Bestandteil der Hochspannungsquelle. Die Entladungsstruktur ist nicht Bestandteil der Auflage. Die Hochspannungsquelle kann ein wiederverwendbares Bauteil sein, das in Kombination mit zahlreichen Auflagen verwendet werden kann. Die Auflage kann dagegen ein Einwegprodukt sein, das nach Abschluss einer Behandlung der Oberfläche entfernt und entsorgt werden kann. Die Entladungsstruktur kann somit durch ihre Anordnung in der Hochspannungsquelle wiederverwendet werden. Die Auflage kann über einen längeren Zeitraum auf der Oberfläche bleiben und die Oberfläche kann in diesem Zeitraum mehrfach mit der dielektrischen Barriereentladung behandelt werden, die über die Hochspannungsquelle in die Auflage eingekoppelt wird. A structure that leads to an excessive field that triggers a plasma ignition can be referred to here as a discharge structure. A high voltage can be applied to the discharge structure or a high voltage can be generated at the discharge structure. The discharge structure can, for example, be an output-side end face of the piezoelectric transformer. The discharge structure is part of the high voltage source. The discharge structure is not part of the edition. The high voltage source can be a reusable component that can be used in combination with numerous conditions. The overlay, on the other hand, can be a disposable product that can be removed and disposed of after the surface treatment has been completed. The discharge structure can thus be reused due to its arrangement in the high-voltage source. The support can remain on the surface for a longer period of time and the surface can be treated several times during this period with the dielectric barrier discharge, which is coupled into the support via the high-voltage source.
Die Auflage kann aus dielektrischen Materialien bestehen. Insbesondere kann die Auflage frei von einer Entladungselektrode sein. Dadurch kann auf eine aufwendige Kontaktierung der Auflage verzichtet werden. Stattdessen kann eine Hochspannung in die Auflage über die dielektrische Schicht und gegebenenfalls weitere dielektrische Schichten der Auflage, beispielsweise eine Folie, eingekoppelt werden. The support can consist of dielectric materials. In particular, the support can be free of a discharge electrode. As a result, complex contacting of the support can be dispensed with. Instead, a high voltage can be coupled into the support via the dielectric layer and optionally further dielectric layers of the support, for example a film.
Die Hochspannungsquelle kann ein tragbares Handgerät sein.The high voltage source can be a portable handheld device.
Die Entladungsstruktur kann einen piezoelektrischen Transformator aufweisen und die dielektrische Schicht kann eine Stirnseite eines Ausgangsbereichs des piezoelektrischen Transformators bedecken. Bei einem piezoelektrischen Transformator kann durch eine Variation einer Frequenz und/oder einer Spannung einer angelegten Niederspannung die im Ausgangsbereich erzeugte Hochspannung in gewünschter Weise verändert werden. Durch eine entsprechende Ansteuerung des piezoelektrischen Transformators kann dementsprechend die Intensität der dielektrischen Barriereentladung eingestellt werden. The discharge structure can have a piezoelectric transformer and the dielectric layer can cover an end face of an output region of the piezoelectric transformer. In the case of a piezoelectric transformer, the high voltage generated in the output area can be changed in the desired manner by varying a frequency and / or a voltage of an applied low voltage. The intensity of the dielectric barrier discharge can be adjusted accordingly by activating the piezoelectric transformer accordingly.
Die Auflage kann eine Folie aufweisen, die eine von der Oberfläche wegweisende Seite der porösen Abstandsstruktur bedeckt. Die Folie kann entweder perforiert oder gasdicht sein. Die Folie kann beispielsweise aus einem Polymer bestehen. Dabei kann die Folie als zweite dielektrische Schicht wirken, über die die Hochspannung in den Wirkraum eingekoppelt wird. Die Folie kann einen geringen Reibungskoeffizienten aufweisen, der ein Gleiten der Hochspannungsquelle über die Auflage mit nur einem sehr geringen mechanischen Widerstand ermöglicht. Ist die Folie perforiert, kann ein Prozessgas in der Abstandsstruktur mit der Umgebungsluft ausgetauscht werden. Abhängig von Größe und Anzahl der Perforationslöcher kann die Geschwindigkeit des Prozessgasaustausches geregelt werden. Ist die Folie dagegen gasdicht, bleibt das Prozessgas in dem Wirkraum. Auf diese Weise kann ein Austreten von Ozon aus der Auflage verhindert werden. In einer zu hohen Konzentration kann Ozon gesundheitsschädlich sein. Es kann wünschenswert sein, dass das ionisierte Prozessgas lange in Kontakt mit der zu behandelnden Oberfläche bleibt. Dieses kann durch eine gasdichte Folie oder eine Folie mit kleinen oder wenigen Perforationslöchern erreicht werden. The support can have a film which covers a side of the porous spacer structure facing away from the surface. The film can either be perforated or gas-tight. The film can for example consist of a polymer. The film can act as a second dielectric layer through which the high voltage enters the effective space is coupled. The film can have a low coefficient of friction, which enables the high voltage source to slide over the support with only a very low mechanical resistance. If the film is perforated, a process gas in the spacer structure can be exchanged with the ambient air. The speed of the process gas exchange can be regulated depending on the size and number of perforation holes. If, on the other hand, the film is gas-tight, the process gas remains in the active space. In this way, ozone can be prevented from escaping from the support. In too high a concentration, ozone can be harmful to health. It can be desirable for the ionized process gas to remain in contact with the surface to be treated for a long time. This can be achieved with a gas-tight film or a film with small or few perforation holes.
Die Auflage kann eben sein. Die Auflage kann dazu ausgestaltet sein, derart auf der Oberfläche angeordnet zu werden, dass ein Abstand zwischen einer von der Oberfläche wegweisenden Seite der Auflage und der Oberfläche über die gesamte Fläche der Auflage konstant ist. Dadurch kann die Auflage dafür sorgen, dass die Entladungsstruktur über die gesamte Oberseite der Auflage stets in einem definierten Abstand zu der Oberfläche angeordnet ist. Die Auflage ermöglicht eine mechanische Führung der Entladestruktur. The edition can be flat. The support can be configured to be arranged on the surface in such a way that a distance between a side of the support facing away from the surface and the surface is constant over the entire area of the support. As a result, the support can ensure that the discharge structure is always arranged over the entire upper side of the support at a defined distance from the surface. The support enables the unloading structure to be guided mechanically.
In dem Wirkraum kann ein Verhältnis von einem Volumen, das von einem Feststoff der porösen Abstandsstruktur eingenommen wird, zu einem Gasvolumen in einem Bereich zwischen 10:90 und 80:20 liegen. Die poröse Abstandsstruktur kann ein Fasergewirk oder einen Schaum aufweisen. Fasergewirke oder Schäume stellen ausreichend viele Poren oder Hohlräume zur Verfügung, in denen das Prozessgas angeordnet sein kann. In the active space, a ratio of a volume that is occupied by a solid of the porous spacer structure to a gas volume can be in a range between 10:90 and 80:20. The porous spacer structure can have a knitted fiber fabric or a foam. Knitted fibers or foams provide a sufficient number of pores or cavities in which the process gas can be arranged.
Die poröse Abstandsstruktur kann Wasser, einen medizinisch aktiven Wirkstoff und/oder einen katalytischen Stoff zum Abbau von Ozon aufweisen. Diese Stoffe können beispielsweise an der Abstandsstruktur anliegen oder in einem Prozessgas vaporisiert sein. The porous spacer structure can have water, a medically active substance and / or a catalytic substance for breaking down ozone. These substances can, for example, be in contact with the spacer structure or be vaporized in a process gas.
Die Auflage kann eine Klebefläche aufweisen, die dazu ausgestaltet ist auf der Oberfläche aufgeklebt zu werden. Auf diese Weise kann die Auflage vor der Behandlung einfach auf der Oberfläche befestigt werden und nach erfolgter Behandlung von der Oberfläche gelöst werden. The support can have an adhesive surface which is designed to be glued onto the surface. In this way, the support can simply be attached to the surface before the treatment and detached from the surface after the treatment.
Die Auflage kann einen optischen Indikator aufweisen, der dazu ausgestaltet ist, sich in Folge der dielektrischen Barriereentladung zu verändern. Bei dem optischen Indikator kann es sich beispielsweise um einen Stoff handeln, der nach der dielektrischen Barriereentladung seine Farbe verändert oder der nach der dielektrischen Barriereentladung luminesziert. Die Lumineszenz des optischen Indikators kann dabei durch Ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) bewirkt werden, die bei der dielektrischen Barriereentladung entsteht. Bei dem optischen Indikator kann es sich alternativ oder ergänzend um einen pH-Indikator handeln. Durch die Plasmabehandlung mit dielektrischer Barriereentladung kann ein pH-Wert verändert werden. The support can have an optical indicator which is designed to change as a result of the dielectric barrier discharge. The optical indicator can be, for example, a substance which changes its color after the dielectric barrier discharge or which luminesces after the dielectric barrier discharge. The luminescence of the optical indicator can be caused by ultraviolet radiation (UV radiation), which is generated during the dielectric barrier discharge. The optical indicator can alternatively or additionally be a pH indicator. Plasma treatment with dielectric barrier discharge can change a pH value.
Der optische Indikator kann für den Operator des Entladungssystems zur Überwachung der Behandlung dienen. Der optische Indikator kann beispielsweise eine Dosierung einer Plasmabehandlung vereinfachen. Außerdem führt der optische Indikator zu einer sichtbare Wirkung der Behandlung, die bei medizinischen oder kosmetischen Anwendungen einen positiven psychologischen Effekt bewirkt. The optical indicator can be used by the operator of the discharge system to monitor the treatment. The An optical indicator can, for example, simplify the dosage of a plasma treatment. In addition, the optical indicator leads to a visible effect of the treatment, which has a positive psychological effect in medical or cosmetic applications.
Der optische Indikator kann in der AbstandsStruktur und an einer Unterseite der Folie angeordnet sein. The optical indicator can be arranged in the spacing structure and on an underside of the film.
Die Hochspannungsquelle kann eine Prozessgaszuführung aufweisen. Über die Prozessgaszuführung kann ein Prozessgas in den Wirkraum eingekoppelt werden. Dabei sollte der Wirkraum vorzugsweise nicht durch eine gasdichte Folie von der Umgebung getrennt sein. The high voltage source can have a process gas supply. A process gas can be coupled into the active space via the process gas supply. The active space should preferably not be separated from the surroundings by a gas-tight film.
Die Auflage kann alternativ oder ergänzend eine Öffnung aufweisen, die zur Zuführung eines Gases ausgestaltet ist.As an alternative or in addition, the support can have an opening which is designed for the supply of a gas.
Die Öffnung kann beispielsweise ein Ventil aufweisen. The opening can for example have a valve.
Die Auflage kann ein Prozessgasreservoir aufweisen, das von dem Wirkraum durch einen auftrennbaren Verschluss getrennt ist. Bei dem Prozessgasreservoir kann es sich beispielsweise um ein Blister handeln. Der Verschluss kann derart ausgestaltet sein, dass das Aufbringen einer geringen Kraft zur Auftrennung des Verschlusses ausreicht. Durch das Prozessgasreservoir kann es ermöglicht werden, das Prozessgas kurz vor der Plasmabehandlung in den Wirkraum einzubringen. Das Prozessgasreservoir kann eine einfache Dosierung des Prozessgases ermöglichen. Der Anschluss einer externen Gasversorgung ist nicht erforderlich. The support can have a process gas reservoir which is separated from the active space by a separable closure. The process gas reservoir can be a blister, for example. The closure can be designed in such a way that the application of a small force is sufficient to open the closure. The process gas reservoir can make it possible to introduce the process gas into the active space shortly before the plasma treatment. The process gas reservoir can enable simple metering of the process gas. It is not necessary to connect an external gas supply.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung einer dielektrischen Barriereentladung. Das Verfahren kann vorzugweise mit dem oben beschriebenen Entladungssystem durchgeführt werden. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: i. Aufkleben der Auflage auf der Oberfläche, ii. Aufsetzen der Hochspannungsquelle auf der Auflage, wobei die dielektrische Schicht auf der Auflage aufliegt, iii. Erzeugen einer Hochspannung mit der Hochspannungsquelle und einer dielektrischen Barriereentladung im Wirkraum, und iv. Entlangführen der Hochspannungsquelle an einer Oberseite der Auflage, wobei die dielektrische Schicht mit der Auflage in Kontakt bleibt. According to a further aspect, the present invention relates to a method for producing a dielectric Barrier discharge. The method can preferably be carried out with the discharge system described above. The procedure consists of the following steps: i. Gluing the overlay to the surface, ii. Placing the high-voltage source on the support, the dielectric layer resting on the support, iii. Generating a high voltage with the high voltage source and a dielectric barrier discharge in the active space, and iv. Guide the high voltage source along an upper side of the support, the dielectric layer remaining in contact with the support.
Das Verfahren kann zur Behandlung einer beliebigen Oberfläche eingesetzt werden. The method can be used to treat any surface.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen anhand der Figuren detaillierter beschrieben. Preferred embodiments are described in more detail below with reference to the figures.
Figur 1 zeigt ein Entladungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel . Figure 1 shows a discharge system according to a first embodiment.
Figur 2 zeigt ein Entladungssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel . Figure 2 shows a discharge system according to a second embodiment.
Figur 3 zeigt ein Entladungssystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel . Figure 3 shows a discharge system according to a third embodiment.
Figur 4 zeigt ein Entladungssystem gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel . FIG. 4 shows a discharge system in accordance with a fourth exemplary embodiment.
Figur 5 und Figur 6 zeigen jeweils ein Beispiel für eine Abstandsstruktur . Figur 7 zeigt eine Unterseite einer Auflage. FIG. 5 and FIG. 6 each show an example of a spacing structure. Figure 7 shows an underside of a support.
Figur 8 zeigt ein Konfektionieren einer frei konfektionierbaren Auflage. FIG. 8 shows the assembly of a freely configurable support.
Figur 9 zeigt ein Entladungssystem gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel . FIG. 9 shows a discharge system according to a fifth exemplary embodiment.
Figur 10 zeigt ein Entladungssystem gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel . FIG. 10 shows a discharge system in accordance with a sixth exemplary embodiment.
Figur 11 zeigt ein Entladungssystem gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel . FIG. 11 shows a discharge system according to a seventh exemplary embodiment.
Figur 1 zeigt ein Entladungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Entladungssystem weist eine Hochspannungsquelle 1 und eine Auflage 2 auf. Bei der Hochspannungsquelle 1 und der Auflage 2 handelt es sich um zwei voneinander separate Elemente. Figure 1 shows a discharge system according to a first embodiment. The discharge system has a high voltage source 1 and a support 2. The high voltage source 1 and the support 2 are two separate elements.
Die Hochspannungsquelle 1 weist eine Entladungsstruktur 3 auf, die von einer dielektrischen Schicht 4 umgeben ist. Die Hochspannungsquelle 1 ist insbesondere dazu ausgestaltet, an der Entladungsstruktur 3 eine Hochspannung zu erzeugen, die für eine Plasmaentladung mittels dielektrischer Barriereentladung ausreicht. Die Hochspannungsquelle 1 ist auch dann in der Lage, eine Plasmaentladung mittels dielektrischer Barriereentladung zu erzeugen, wenn die Entladungsstruktur 3 nicht in der Nähe der Auflage 2 angeordnet ist. Bei der Hochspannungsquelle 1 kann es sich grundsätzlich um eine beliebige Hochspannungsquelle handeln. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als Entladungsstruktur 3 ein piezoelektrischer Transformator verwendet. Der piezoelektrische Transformator kann ein Transformator vom Rosen-Typ sein. Der piezoelektrische Transformator weist einen Eingangsbereich und einen Ausgangsbereich auf. Der piezoelektrische Transformator ist dazu ausgestaltet, eine an den Eingangsbereich angelegte Niederspannung in eine Hochspannung im Ausgangsbereich zu transformieren. Insbesondere ist der piezoelektrische Transformator dazu ausgestaltet, an einer Stirnseite des Ausgangsbereichs eine Hochspannung zu erzeugen. Die dielektrische Schicht 4 kann den Ausgangsbereich vollständig bedecken. Alternativ kann die dielektrische Schicht 4 den piezoelektrischen Transformator vollständig bedecken. The high-voltage source 1 has a discharge structure 3 which is surrounded by a dielectric layer 4. The high-voltage source 1 is designed in particular to generate a high voltage on the discharge structure 3 that is sufficient for a plasma discharge by means of a dielectric barrier discharge. The high-voltage source 1 is also able to generate a plasma discharge by means of a dielectric barrier discharge when the discharge structure 3 is not arranged in the vicinity of the support 2. The high-voltage source 1 can in principle be any high-voltage source. In a preferred exemplary embodiment, a piezoelectric transformer is used as the discharge structure 3. The piezoelectric transformer can be a Rosen-type transformer. The piezoelectric transformer has an input area and an output area. The piezoelectric transformer is designed to transform a low voltage applied to the input area into a high voltage in the output area. In particular, the piezoelectric transformer is designed to generate a high voltage on an end face of the output area. The dielectric layer 4 can completely cover the output region. Alternatively, the dielectric layer 4 can completely cover the piezoelectric transformer.
Wird ein piezoelektrischer Transformator als Entladungsstruktur 3 verwendet, ist eine separate Entladeelektrode, mit der der piezoelektrische Transformator verbunden wird, nicht erforderlich. Vielmehr wird die Hochspannung am piezoelektrischen Transformator selbst erzeugt und von der dielektrischen Schicht 4 in einen Wirkraum, in dem es zur Plasmaentladung kommt, eingekoppelt. Der piezoelektrische Transformator ermöglicht es, eine kompakte Hochspannungsquelle zu konstruieren, die als Handgerät ausgestaltet sein kann. If a piezoelectric transformer is used as the discharge structure 3, a separate discharge electrode to which the piezoelectric transformer is connected is not required. Rather, the high voltage is generated at the piezoelectric transformer itself and coupled by the dielectric layer 4 into an active space in which the plasma discharge occurs. The piezoelectric transformer makes it possible to construct a compact high-voltage source that can be designed as a hand-held device.
Die Hochspannungsquelle 1 weist ferner ein Gehäuse 5 auf, in dem die Entladungsstruktur angeordnet ist. Das Gehäuse 5 weist eine Öffnung auf, aus der die Entladungsstruktur 3 hervorragt. Das Gehäuse 5 kann zur Aufnahme verschiedener EntladungsStrukturen ausgestaltet sein. Die Entladungsstruktur kann dabei auswechselbar sein. The high-voltage source 1 also has a housing 5 in which the discharge structure is arranged. The housing 5 has an opening from which the discharge structure 3 protrudes. The housing 5 can accommodate various Be designed discharge structures. The discharge structure can be exchangeable.
Die Hochspannungsquelle 1 weist ferner eine Ansteuerelektronik auf, die dazu ausgestaltet ist, ein Eingangssignal an die EntladungsStruktur 3 anzulegen. Eine Intensität der dielektrischen Barriereentladung kann durch eine Einstellung der Frequenz und/oder der Spannung des Eingangssignals eingestellt werden. Dabei kann die Intensität unter Berücksichtigung des verwendeten Typs der Auflage und der jeweiligen Anwendung entsprechend gewählt werden. The high-voltage source 1 also has control electronics which are designed to apply an input signal to the discharge structure 3. An intensity of the dielectric barrier discharge can be adjusted by adjusting the frequency and / or the voltage of the input signal. The intensity can be selected accordingly, taking into account the type of support used and the respective application.
Die dielektrische Schicht 4, mit der die Entladungsstruktur 3 überzogen ist, verhindert, dass an der Entladungsstruktur 3 Koronaentladungen gezündet werden. Die dielektrische Schicht 4 verhindert zudem, dass es zu einem schädlichen elektrischen Durchschlag, beispielsweise in Form einer Bogenentladung, zwischen der Entladungsstruktur 3 und einer leitfähigen Oberfläche kommt. Die dielektrische Schicht 4, die die Entladungsstruktur 4 bedeckt, kann beispielsweise ein glasförmiges Material, z. B. S1O2, oder ein keramisches Material, z. B. AI2O3, aufweisen. The dielectric layer 4 with which the discharge structure 3 is coated prevents corona discharges from being ignited at the discharge structure 3. The dielectric layer 4 also prevents a harmful electrical breakdown, for example in the form of an arc discharge, from occurring between the discharge structure 3 and a conductive surface. The dielectric layer 4 that covers the discharge structure 4 can, for example, be a glass-like material, e.g. B. S1O2, or a ceramic material, e.g. B. AI2O3 have.
Die Auflage 2 ist dazu ausgestaltet, auf einer Oberfläche 6, vorzugsweise einer leitfähigen Oberfläche, beispielsweise einer Haut oder einem Gewebe, aufgebracht zu werden. Die Auflage 2 weist eine Abstandsstruktur 7 auf, die einen Wirkraum definiert. Die Abstandsstruktur 7 ist porös. Die Abstandsstruktur 7 ist nicht massiv, sondern weist Poren oder Hohlräume auf. In den Poren oder Hohlräumen der Abstandstruktur 7 ist ein Prozessgas angeordnet. Bei dem Prozessgas kann es sich um Luft oder ein anderes Gas handeln. Bei der dielektrischen Barriereentladung wird das Prozessgas ionisiert. The support 2 is designed to be applied to a surface 6, preferably a conductive surface, for example a skin or a tissue. The support 2 has a spacer structure 7 which defines an effective space. The spacer structure 7 is porous. The spacer structure 7 is not solid, but rather has pores or cavities. A process gas is arranged in the pores or cavities of the spacer structure 7. The process gas can be air or another gas. During the dielectric barrier discharge, the process gas is ionized.
Die Auflage 2 kann als steriles Einwegprodukt angeboten werden. Bei einem Einwegprodukt kann auf eine Reinigung oder Sterilisation nach einer erfolgten Behandlung verzichtet werden. The edition 2 can be offered as a sterile single-use product. In the case of a single-use product, cleaning or sterilization can be dispensed with after treatment.
Die Auflage 2 weist eine Oberseite 2a und eine Unterseite 2b auf. Die Auflage 2 ist dazu ausgestaltet, derart auf der Oberfläche 6 aufgebracht zu werden, dass die Unterseite 2b der Auflage 2 zur Oberfläche 6 weist und die Oberseite 2a der Auflage 2 von der Oberfläche 6 weg weist. DieThe support 2 has an upper side 2a and a lower side 2b. The support 2 is designed to be applied to the surface 6 in such a way that the underside 2b of the support 2 faces the surface 6 and the upper side 2a of the support 2 faces away from the surface 6. The
Abstandsstruktur 7 kann eine Höhe zwischen 0.2 mm und 5.0 mm, vorzugsweise zwischen 0.5 mm und 1.0 mm aufweisen. Die Höhe der Abstandsstruktur 7 gibt den Abstand zwischen der Oberseite 2a und der Unterseite 2b der Auflage 2 an. Spacer structure 7 can have a height between 0.2 mm and 5.0 mm, preferably between 0.5 mm and 1.0 mm. The height of the spacer structure 7 indicates the distance between the top 2a and the bottom 2b of the support 2.
In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Oberseite 2a der Auflage 6 eine Folie 8 auf. Die Folie 8 weist ein dielektrisches Material, beispielsweise ein Polymer, auf. Die Folie 8 hat eine Dicke im Bereich von 10 pm bis 200 pm, vorzugsweise im Bereich von 20 pm bis 50 pm. Die Folie 8 ist gasdicht. Da die Folie 8 gasdicht ist, kann Ozon, das bei der dielektrischen Barriereentladung als Nebenprodukt entsteht, nicht aus dem Wirkraum austreten. Ozon ist bei einer zu hohen Konzentration potentiell gesundheitsschädlich. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the upper side 2 a of the support 6 has a film 8. The film 8 has a dielectric material, for example a polymer. The film 8 has a thickness in the range from 10 μm to 200 μm, preferably in the range from 20 μm to 50 μm. The film 8 is gas-tight. Since the film 8 is gas-tight, ozone, which is produced as a by-product in the dielectric barrier discharge, cannot escape from the active space. If the concentration is too high, ozone is potentially harmful to health.
Die Folie 8 wirkt als zweite dielektrische Schicht, wobei eine Hochspannung, die an der Entladungsstruktur 3 erzeugt wird, über die dielektrische Schicht 4, die die Entladungsstruktur 3 umgibt, und die Folie 8 in den Wirkraum eingekoppelt wird. Die Folie 8 und die Abstandsstruktur 7 bestehen aus dielektrischen Materialien. Insbesondere weist die Auflage 2 keine leitfähigen Elemente auf, die als Elektrode wirken. Die Folie 8 und die Abstandsstruktur 7 sind fest miteinander verbunden. Die Folie 8 und die Abstandsstruktur 7 sind derart miteinander verbunden, dass die Folie 8 nicht relativ zur Abstandsstruktur 7 bewegt wird, wenn die Hochspannungsquelle 1 an der Folie 8 entlang geführt wird. The film 8 acts as a second dielectric layer, with a high voltage that is generated at the discharge structure 3 being coupled into the effective space via the dielectric layer 4, which surrounds the discharge structure 3, and the film 8. The film 8 and the spacer structure 7 consist of dielectric materials. In particular, the support 2 has no conductive elements that act as electrodes. The film 8 and the spacer structure 7 are firmly connected to one another. The film 8 and the spacer structure 7 are connected to one another in such a way that the film 8 is not moved relative to the spacer structure 7 when the high-voltage source 1 is guided along the film 8.
Die Hochspannungsquelle 1 kann auf der Auflage 2 aufgesetzt werden. Dabei wird insbesondere die dielektrische Schicht 4, die die Entladungsstruktur 3 bedeckt, auf die Oberseite 2a der Auflage 2 aufgesetzt. Wird nunmehr von der Hochspannungsquelle 1 an der Entladungsstruktur 3 eine Hochspannung erzeugt, wird die Hochspannung über die dielektrische Schicht 4 und die Folie 8 in dieThe high voltage source 1 can be placed on the support 2. In particular, the dielectric layer 4, which covers the discharge structure 3, is placed on the top side 2a of the support 2. If a high voltage is now generated by the high voltage source 1 at the discharge structure 3, the high voltage is transferred to the dielectric layer 4 and the film 8
Abstandsstruktur 7 eingekoppelt. In den Poren oder Hohlräumen der porösen Abstandsstruktur 7 wird durch die Hochspannung eine dielektrische Barriereentladung ausgelöst. Die Abstandsstruktur 7 definiert dabei den Wirkraum, in dem die dielektrische Barriereentladung wirkt. Spacer structure 7 coupled. In the pores or cavities of the porous spacer structure 7, a dielectric barrier discharge is triggered by the high voltage. The spacer structure 7 defines the effective space in which the dielectric barrier discharge acts.
Ist die Oberfläche 6, auf der die Auflage 2 aufgebracht ist, leitfähig, beeinflusst die Oberfläche 6 ein elektrisches Feld, das von der Hochspannungsquelle erzeugt wird, und sorgt dafür, dass ein Großteil des erzeugten Plasmas auf die Oberfläche 6 wirkt. Eine menschliche Haut und ein organisches Gewebe weisen beispielsweise eine Leitfähigkeit auf, die für eine derartige Feldführung ausreicht. If the surface 6 on which the support 2 is applied is conductive, the surface 6 influences an electric field that is generated by the high-voltage source and ensures that a large part of the plasma generated acts on the surface 6. A human skin and an organic tissue, for example, have a conductivity which is sufficient for such a field management.
Die Auflage 2 ist eben. Ist die Auflage 2 auf der Oberfläche 6 angeordnet, ist ein Abstand zwischen der Oberfläche 6 und einer Oberseite 2a der Auflage 2 über die gesamte Fläche der Auflage 2 konstant. Die Auflage 2 kann es dementsprechend ermöglichen, dass die Hochspannungsquelle mit der Entladungsstruktur 3 über die Auflage 2 entlang geführt wird und dabei stets von dem gleichen Abstand zur Oberfläche 6 ist. Ein derart exaktes Einhalten eines konstanten Abstands wäre bei dem manuellen Führen der Hochspannungsquelle 1 über die Oberfläche 6 ohne Auflage nicht möglich. Edition 2 is flat. If the support 2 is arranged on the surface 6, there is a distance between the surface 6 and an upper side 2a of the support 2 over the entire surface of the support 2 constant. The support 2 can accordingly make it possible for the high-voltage source with the discharge structure 3 to be guided along over the support 2 and always be at the same distance from the surface 6. Such an exact maintenance of a constant distance would not be possible with the manual guidance of the high-voltage source 1 over the surface 6 without a support.
Ein Material, das an der Oberseite 2a der Auflage 2 angeordnet ist, sollte reibungsarm sein, um ein Gleiten der mit der dielektrischen Schicht 4 beschichteten Entladungsstruktur 3 entlang der Oberseite 2a der Auflage 2 zu vereinfachen. A material which is arranged on the upper side 2a of the support 2 should have low friction in order to simplify the sliding of the discharge structure 3 coated with the dielectric layer 4 along the upper side 2a of the support 2.
Für eine Intensität, mit der ein Plasma auf die Oberfläche 6 wirkt, ist der Abstand zwischen einer Plasmaquelle und der Oberfläche 6 entscheidend. Für zahlreiche Anwendungen ist eine gleichmäßige, homogene Behandlung einer Oberfläche 2a erforderlich. Dieses ist insbesondere bei medizinischen Anwendungen der Fall, bei denen eine Haut oder ein Gewebe die behandelte Oberfläche 6 bilden. For the intensity with which a plasma acts on the surface 6, the distance between a plasma source and the surface 6 is decisive. A uniform, homogeneous treatment of a surface 2a is required for numerous applications. This is the case in particular in medical applications in which a skin or a tissue forms the treated surface 6.
Die Abstandsstruktur 7 der Auflage 2 kann neben einer Definierung des Abstandes zwischen der Entladungsstruktur 3 und einer zu behandelnden Oberfläche 6 auch über die gesamte Fläche der Auflage 2 einen konstanten Füllgrad gewährleisten. Der Füllgrad gibt dabei ein Verhältnis an von einem Volumen, das von Feststoffen eingenommen wird, die die Abstandsstruktur 7 bilden, und Gasvolumina, die durch die Hohlräume oder Poren der Abstandsstruktur 7 gebildet werden, an. Dieses Verhältnis kann zwischen 10:90 und 80:20, vorzugsweise zwischen 20:80 und 60:40, liegen. Wäre die Abstandsstruktur 7 vollständig massiv oder würde die Abstandsstruktur 7 nur einen geringen Anteil an Hohlräumen oder Poren, deren Volumen unter 20 % des Gesamtvolumens liegt, aufweisen, würde nicht ausreichend Platz für das Prozessgas zur Verfügung stehen, das für die dielektrische Barriereentladung ionisiert werden muss. Wäre die Abstandsstruktur 7 dagegen zu löchrig oder würde auf die Abstandsstruktur 7 komplett verzichtet werden, wäre die Auflage 2 möglicherweise nicht mechanisch stabil genug, um einen konstanten Abstand zu der Oberfläche 6 über die gesamte Fläche der Auflage 2 zu gewährleisten. In addition to defining the distance between the discharge structure 3 and a surface 6 to be treated, the spacing structure 7 of the support 2 can also ensure a constant degree of filling over the entire area of the support 2. The degree of filling indicates a ratio of a volume that is occupied by solids that form the spacer structure 7 and gas volumes that are formed by the cavities or pores of the spacer structure 7. This ratio can be between 10:90 and 80:20, preferably between 20:80 and 60:40. Would be the Spacer structure 7 completely solid or if the spacer structure 7 only had a small proportion of cavities or pores, the volume of which is less than 20% of the total volume, there would not be enough space for the process gas that has to be ionized for the dielectric barrier discharge. On the other hand, if the spacer structure 7 were too perforated or if the spacer structure 7 were to be completely dispensed with, the support 2 might not be mechanically stable enough to ensure a constant distance from the surface 6 over the entire area of the support 2.
Die Auflage 2 kann erheblich größer sein als die Entladungsstruktur 3. Durch ein einfaches Überstreichen der Auflage 2 mit der Entladungsstruktur 3 kann die Entladungskopplung über die gesamte Fläche der Auflage 2 verteilt werden. Die Entladungsstruktur 3 kann dementsprechend klein sein. Eine großflächigeThe overlay 2 can be considerably larger than the discharge structure 3. The discharge coupling can be distributed over the entire surface of the overlay 2 by simply sweeping over the overlay 2 with the discharge structure 3. The discharge structure 3 can accordingly be small. A large one
Entladungsstruktur 3 führt stets zu einer hohen Kapazität und erfordert eine leistungsfähige Spannungsversorgung. Die hier verwendete kleine Entladungsstruktur 3 weist dagegen eine kleine Kapazität auf und kann mit einer Niederspannung betrieben werden. Discharge structure 3 always leads to a high capacity and requires a powerful voltage supply. In contrast, the small discharge structure 3 used here has a small capacitance and can be operated with a low voltage.
Beispielsweise kann die Auflage 2 eine Fläche von 4 cm c 4cm aufweisen und die Entladungsstruktur 3 kann eine Fläche von 1 cm2 aufweisen. For example, the support 2 may have an area of 4 cm 4 cm c, and the discharge structure 3 may have an area of 1 cm 2 have.
Eine Intensität der dielektrischen Barriereentladung kann durch eine an die Entladungsstruktur 3 angelegte Frequenz und eine an die Entladungsstruktur 3 angelegte Spannung eingestellt werden. Dabei kann die Entladungsintensität unter Berücksichtigung des verwendeten Typs von Auflagen 2 und der jeweiligen Anwendung entsprechend gewählt werden. An intensity of the dielectric barrier discharge can be set by a frequency applied to the discharge structure 3 and a voltage applied to the discharge structure 3. The discharge intensity can be below Consideration of the type of requirements 2 used and the respective application can be selected accordingly.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Entladungssystems. Das in Figur 2 gezeigte Entladungssystem unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Folie 8, die die Abstandsstruktur 7 der Auflage 2 bedeckt. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Folie 8 perforiert. Dementsprechend wird ein Austausch des Prozessgases in dem von der Abstandsstruktur 7 definierten Wirkraum ermöglicht. Eine perforierte Folie 8 bietet den Vorteil, dass es über Öffnungen in der Folie 8 zu einem ständigen Luftaustausch, zwischen dem Wirkraum und einer Umgebung kommt, so dass stets frisches Prozessgas zur Verfügung steht. Figure 2 shows a second embodiment of the discharge system. The discharge system shown in FIG. 2 differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 1 with regard to the film 8 which covers the spacer structure 7 of the support 2. According to the second exemplary embodiment, the film 8 is perforated. Accordingly, an exchange of the process gas in the active space defined by the spacer structure 7 is made possible. A perforated film 8 offers the advantage that there is a constant exchange of air between the active space and an environment via openings in the film 8, so that fresh process gas is always available.
Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Entladungssystems. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel weist die Auflage 2 keine Folie 8 auf, die die Abstandsstruktur 7 bedeckt. Stattdessen wird die Hochspannungsquelle 1 unmittelbar auf der Abstandsstruktur 7 aufgesetzt und an dieser entlang geführt. Im Vergleich zum zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt hier der Austausch des Prozessgases in noch stärkerem Maß. Figure 3 shows a third embodiment of the discharge system. In the third exemplary embodiment, the support 2 does not have any film 8 that covers the spacer structure 7. Instead, the high-voltage source 1 is placed directly on the spacer structure 7 and guided along it. In comparison to the second exemplary embodiment, the process gas is exchanged to an even greater extent here.
Figur 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des Entladungssystems. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Ausgestaltung der Abstandsstruktur 7. Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel weist die Abstandsstruktur 7 geprägte Stempel auf, zwischen denen Hohlräume ausgebildet sind. Die Hohlräume sind dabei der Wirkraum, in dem die dielektrische Barriereentladung erzeugt werden kann. Figur 5 zeigt ein Beispiel für eine Abstandsstruktur. Dabei handelt es sich um ein Fasergewirk oder ein Gewebe. FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of the discharge system. The fourth exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in the design of the spacer structure 7. According to the fourth exemplary embodiment, the spacer structure 7 has embossed dies, between which cavities are formed. The cavities are the active space in which the dielectric barrier discharge can be generated. FIG. 5 shows an example of a spacing structure. It is a fiber knitted fabric or a woven fabric.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Abstandsstruktur 7, bei der es sich um einen offenporigen Schaum handelt. FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a spacer structure 7, which is an open-pored foam.
Figur 7 zeigt eine Unterseite 2b der Auflage 2. Die Auflage 2 weist eine Klebefläche 9 auf, der dazu ausgestaltet ist, auf die Oberfläche 6 geklebt zu werden. Die Auflage 2 hat dabei eine vordefinierte Größe. Die Klebefläche 9 ist an den Rändern der Auflage 2 angeordnet. FIG. 7 shows an underside 2b of the support 2. The support 2 has an adhesive surface 9 which is designed to be glued onto the surface 6. The edition 2 has a predefined size. The adhesive surface 9 is arranged on the edges of the support 2.
Figur 8 zeigt eine frei konfektionierbare Auflage 2, die vor der Benutzung auf eine gewünschte Form und eine gewünschte Größe zugeschnitten werden kann. FIG. 8 shows a freely configurable support 2, which can be cut to a desired shape and size before use.
Figur 9 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel des Entladungssystems. Bei dem in Figur 9 gezeigten Entladungssystem weist die Hochspannungsquelle 1 eine Prozessgaszuführung 10 auf, über die ein Prozessgas in unmittelbare Nähe der Entladungsstruktur 3 geführt werden kann. Bei dem Prozessgas kann es sich um ein Gasgemisch handeln. Das Prozessgas kann einen im Gas vaporisierten Wirkstoff aufweisen. Durch die Zuführung des Prozessgases kann die Entladung durch eine veränderte Ionisierbarkeit des Prozessgases gesteuert werden. Alternativ oder ergänzend kann das jeweils gewählte Prozessgas die Behandlung der zu behandelnden Oberfläche 6 in gewünschter Weise beeinflussen. Der Einsatz einer Hochspannungsquelle 1 mit einer Prozessgasführung eignet sich insbesondere in Kombination mit einer Auflage 2, die eine perforierte Folie 8 aufweist oder die keine Folie 8 aufweist. Die Auflage 2 sollte vorzugsweise so ausgestaltet sein, dass das Prozessgas dem Wirkraum zugeführt werden kann. Figure 9 shows a fifth embodiment of the discharge system. In the case of the discharge system shown in FIG. 9, the high-voltage source 1 has a process gas feed 10, via which a process gas can be fed into the immediate vicinity of the discharge structure 3. The process gas can be a gas mixture. The process gas can have an active substance vaporized in the gas. By supplying the process gas, the discharge can be controlled by changing the ionizability of the process gas. As an alternative or in addition, the process gas selected in each case can influence the treatment of the surface 6 to be treated in the desired manner. The use of a high-voltage source 1 with a process gas guide is particularly suitable in combination with a support 2 that has a perforated film 8 or which has no film 8. The support 2 should preferably be designed so that the process gas can be supplied to the active space.
Figur 10 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel des Entladungssystems. Die Auflage 2 weist hier eine Öffnung 11 auf, die zur Zuführung eines Gases, insbesondere eines Prozessgases, ausgestaltet ist. Die Öffnung !! kann ein Ventil aufweisen. Vor oder während der Plasmaerzeugung in dem Wirkraum kann ein gewünschtes Prozessgas zugeführt werden. Eine solche Ausgestaltung erscheint insbesondere bei dem Einsatz von flüchtigen Prozessgasen sinnvoll. Durch die Öffnung 11 kann das Prozessgas gezielt dosiert werden. Figure 10 shows a sixth embodiment of the discharge system. The support 2 here has an opening 11 which is designed for the supply of a gas, in particular a process gas. The opening !! can have a valve. A desired process gas can be supplied before or during the plasma generation in the active space. Such a configuration appears to be particularly useful when using volatile process gases. The process gas can be metered in a targeted manner through the opening 11.
Figur 11 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel, bei dem die Auflage 2 ein Prozessgasreservoir 12 aufweist. Vor der Benutzung des Entladungssystems ist das Prozessgasreservoir 12 durch einen Verschluss 13 von dem Wirkraum getrennt. Der Verschluss 13 kann als leicht auftrennbare Schwachstelle ausgestaltet sein. Das Ausüben eines geringen Drucks auf das Prozessgasreservoir 12 kann ausreichen, um den Verschluss 13 aufzutrennen und das Prozessgas in den Wirkraum einzukoppeln. Auf diese Weise kann ein Prozessgas in einer gewünschten Dosiermenge in dem vorgefüllten Prozessgasreservoir 12 vorgehalten werden und es kann auf ein externes Gasversorgungssystem verzichtet werden. Dadurch wird die Dosierung gegenüber dem sechsten Ausführungsbeispiel vereinfacht und die Durchführung kann durch ein nicht geschultes Personal erfolgen. Bezugszeichenliste FIG. 11 shows a seventh exemplary embodiment in which the support 2 has a process gas reservoir 12. Before the discharge system is used, the process gas reservoir 12 is separated from the active space by a closure 13. The closure 13 can be designed as an easily separable weak point. The exertion of a low pressure on the process gas reservoir 12 can be sufficient to separate the closure 13 and to couple the process gas into the active space. In this way, a process gas can be kept in the pre-filled process gas reservoir 12 in a desired metered amount, and an external gas supply system can be dispensed with. This simplifies the dosing compared to the sixth exemplary embodiment and it can be carried out by untrained personnel. List of reference symbols
1 Hochspannungsquelle1 high voltage source
2 Auflage 2a Oberseite 2 Support 2a top
2b Unterseite 2b bottom
3 Entladungsstruktur 3 discharge structure
4 dielektrische Schicht4 dielectric layer
5 Gehäuse 6 Oberfläche 5 housing 6 surface
7 Abstandsstruktur 7 spacing structure
8 Folie 8 slide
9 Klebefläche 9 adhesive surface
10 Prozessgaszuführung 11 Öffnung 10 process gas supply 11 opening
12 Prozessgasreservoir12 process gas reservoir
13 Verschluss 13 clasp

Claims

Patentansprüche Claims
1. Entladungssystem, aufweisend 1. Discharge system, having
- eine Hochspannungsquelle (1) mit einer- A high voltage source (1) with a
Entladungsstruktur (3), wobei die Entladungsstruktur (3) von einer dielektrischen Schicht (4) umgeben ist, undDischarge structure (3), the discharge structure (3) being surrounded by a dielectric layer (4), and
- eine Auflage (2), die zur Aufbringung auf einer Oberfläche (6) ausgestaltet ist, und die eine poröse AbstandsStruktur (7) aufweist, wobei die poröse - A support (2) which is designed for application to a surface (6) and which has a porous spacer structure (7), the porous
AbstandsStruktur (7) einen Wirkraum definiert, wobei die Entladungsstruktur (3) dazu ausgestaltet ist, eine Hochspannung in den Wirkraum über die dielektrische Schicht (4) einzukoppeln und in dem Wirkraum ein Plasma mittels einer dielektrischen Barriereentladung zu erzeugen, wenn die dielektrische Schicht (4) an der Auflage (2) anliegt. The spacing structure (7) defines an effective space, the discharge structure (3) being designed to couple a high voltage into the effective space via the dielectric layer (4) and to generate a plasma in the effective space by means of a dielectric barrier discharge when the dielectric layer (4 ) rests against the support (2).
2. Entladungssystem gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die Auflage (2) aus dielektrischen Materialien besteht. 2. Discharge system according to the preceding claim, wherein the support (2) consists of dielectric materials.
3. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hochspannungsquelle (1) ein tragbares Handgerät ist. 3. Discharge system according to one of the preceding claims, wherein the high-voltage source (1) is a portable hand-held device.
4. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Entladungsstruktur (3) einen piezoelektrischen Transformator aufweist und wobei die dielektrische Schicht (4) eine Stirnseite eines Ausgangsbereichs des piezoelektrischen Transformators bedeckt. 4. Discharge system according to one of the preceding claims, wherein the discharge structure (3) has a piezoelectric transformer and wherein the dielectric layer (4) covers an end face of an output region of the piezoelectric transformer.
5. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auflage (2) eine Folie aufweist, die eine von der Oberfläche (6) wegweisende Seite der porösen AbstandsStruktur (7) bedeckt. 5. discharge system according to one of the preceding claims, wherein the support (2) has a film which covers a side of the porous spacer structure (7) facing away from the surface (6).
6. Entladungssystem gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die Folie (8) perforiert ist oder wobei die Folie (8) gasdicht ist. 6. Discharge system according to the preceding claim, wherein the film (8) is perforated or wherein the film (8) is gas-tight.
7. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auflage (2) eben ist und wobei die Auflage (2) dazu ausgestaltet ist, derart auf der Oberfläche (6) angeordnet zu werden, dass ein Abstand zwischen einer von der Oberfläche (6) wegweisenden Seite der Auflage (2) und der Oberfläche (6) über die Fläche der Auflage (2) konstant ist. 7. Discharge system according to one of the preceding claims, wherein the support (2) is flat and wherein the support (2) is designed to be arranged on the surface (6) in such a way that a distance between one of the surface (6) pioneering side of the support (2) and the surface (6) over the area of the support (2) is constant.
8. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei in dem Wirkraum ein Verhältnis von einem Volumen, das von einem Feststoff der porösen Abstandsstruktur (7) eingenommen wird, zu einem Gasvolumen in einem Bereich zwischen 10:90 und 80:20 liegt. 8. Discharge system according to one of the preceding claims, wherein in the active space a ratio of a volume that is occupied by a solid of the porous spacer structure (7) to a gas volume is in a range between 10:90 and 80:20.
9. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die poröse Abstandsstruktur (7) ein Fasergewirk oder einen Schaum aufweist. 9. Discharge system according to one of the preceding claims, wherein the porous spacer structure (7) has a fiber knitted fabric or a foam.
10. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die poröse Abstandsstruktur (7) Wasser, einen medizinisch aktiven Wirkstoff und/oder einen katalytischen Stoff zum Abbau von Ozon aufweist. 10. Discharge system according to one of the preceding claims, wherein the porous spacer structure (7) has water, a medically active agent and / or a catalytic substance for breaking down ozone.
11. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auflage (2) eine Klebefläche (9) aufweist, die dazu ausgestaltet ist, auf der Oberfläche (6) aufgeklebt zu werden. 11. Discharge system according to one of the preceding claims, wherein the support (2) has an adhesive surface (9) which is designed to be glued to the surface (6).
12. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auflage (2) einen optischen Indikator aufweist, der dazu ausgestaltet ist, sich in Folge der dielektrischen Barriereentladung zu verändern. 12. Discharge system according to one of the preceding claims, wherein the support (2) has an optical indicator which is designed to change as a result of the dielectric barrier discharge.
13. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hochspannungsquelle (1) eine Prozessgaszuführung (10) aufweist. 13. Discharge system according to one of the preceding claims, wherein the high-voltage source (1) has a process gas supply (10).
14. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auflage (2) eine Öffnung aufweist, die zur Zuführung eines Gases ausgestaltet ist. 14. Discharge system according to one of the preceding claims, wherein the support (2) has an opening which is designed for the supply of a gas.
15. Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auflage (2) ein Prozessgasreservoir (12) aufweist, das von dem Wirkraum durch einen auftrennbaren Verschluss (13) getrennt ist. 15. Discharge system according to one of the preceding claims, wherein the support (2) has a process gas reservoir (12) which is separated from the active space by a separable closure (13).
16. Verfahren zur Erzeugung einer dielektrischen Barriereentladung mit einem Entladungssystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend die Schritte: i. Aufkleben der Auflage (2) auf der Oberfläche (6), ii. Aufsetzen der Hochspannungsquelle (1) auf der Auflage (2), wobei die dielektrische Schicht (4) auf der Auflage (2) aufliegt, iii. Erzeugen einer Hochspannung mit der Hochspannungsquelle (1) und einer dielektrischen Barriereentladung im Wirkraum, und iv. Entlangführen der Hochspannungsquelle (1) an einer Oberseite der Auflage (2), wobei die dielektrische Schicht (4) mit der Auflage (2) in Kontakt bleibt. 16. A method for generating a dielectric barrier discharge with a discharge system according to one of the preceding claims, comprising the steps: i. Gluing the support (2) on the surface (6), ii. Placing the high-voltage source (1) on the support (2), the dielectric layer (4) resting on the support (2), iii. Generating a high voltage with the high voltage source (1) and a dielectric barrier discharge in the active space, and iv. Guide the high-voltage source (1) along an upper side of the support (2), the dielectric layer (4) remaining in contact with the support (2).
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