WO2023126416A1 - Verfahren und vorrichtungen zur erzeugung plasmaaktivierter aerosole - Google Patents

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WO2023126416A1
WO2023126416A1 PCT/EP2022/087910 EP2022087910W WO2023126416A1 WO 2023126416 A1 WO2023126416 A1 WO 2023126416A1 EP 2022087910 W EP2022087910 W EP 2022087910W WO 2023126416 A1 WO2023126416 A1 WO 2023126416A1
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liquid
aerosol
electrical discharge
plasma
voltage
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PCT/EP2022/087910
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Wolfgang Viöl
Rinat Ortmann
Jannik Schulz
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Hochschule Für Angewandte Wissenschaft Und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen
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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
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    • H05H2245/30—Medical applications
    • H05H2245/36—Sterilisation of objects, liquids, volumes or surfaces

Definitions

  • the invention relates to methods for generating plasma-activated aerosols. Furthermore, the invention relates to devices for generating plasma-activated aerosols according to the method. STATE OF THE ART
  • EP 3 415 069 A1 It is known from EP 3 415 069 A1 to use plasma-activated water to disinfect household appliances.
  • a household appliance with a water circuit such as a dishwasher, a washing machine or a tumble dryer, is specifically described, in which a plasma generator for generating a cold atmospheric pressure plasma is integrated into the water circuit, so that water circulating in the water circuit can be activated. Details of how the cold atmospheric pressure plasma is generated are not given.
  • the applied plasma chemistry shows that an exchange of different species between the plasma and a larger volume of water takes place over a flat water surface.
  • the plasma-activated water can be evaporated in order to reach and disinfect all areas of an interior of the household appliance with the plasma-activated water.
  • WO 2016/096 751 A1 discloses a reactor system for generating non-thermal plasma activated water.
  • a vortex of flowing water is created in a partially gas-filled reaction chamber.
  • a simultaneously by electrical discharge between electrodes The plasma generated activates the water flowing through the reaction chamber via its surface area, which has been enlarged by the vortex.
  • DE 10 2018 209 735 A1 discloses a plasma device for treating body surfaces with a plasma source for generating a non-thermal plasma.
  • a spacer of the plasma device has a closed peripheral edge which, when the plasma device is used for treating a body surface, encloses a volume to be treated together with the body surface and the plasma source. In this way, a user of the plasma device is protected from inhaling toxic substances generated in the closed volume. In particular, inhalation of ozone is avoided.
  • An ionizer for ionizing oxygen in oxygen therapy is known from EP 0 465 783 A1.
  • the ionizer has ionization needles connected to a high-voltage cable and, opposite them, a protective grid in a housing that directs an air flow to a breathing mask.
  • the air between the ionization needles and the protective grid is ionized by the high voltage applied via the high-voltage cable.
  • US 2021//0 069 260 A1 discloses a method and a device for decontaminating small housings using a cold plasma.
  • the plasma is created by dielectric barrier discharges in an aerosol formed from a cleaning liquid by ultrasound.
  • the aerosol droplets are enriched by ionic particles activated by the plasma.
  • DE 10 2013 109 777 A1 discloses a disinfection device for plasma disinfection of surfaces with a plasma generator for generating a disinfecting plasma gas flow and with an at least partially closed disinfection area communicating with the plasma generator and designed to accommodate the surface to be disinfected.
  • the disinfection device has an aerosol generator for generating an aerosol stream containing aqueous particles.
  • the aerosol generator is coupled to an air flow inlet of the plasma generator and is set up to direct the aerosol flow into a plasma generation chamber of the plasma generator to generate an aerosol-containing plasma flow.
  • DE 3827628 A1 discloses a method and a device for the surface pretreatment of a plastic molding by means of an electrical corona discharge.
  • Shaped bodies made of flexible plate webs or rigid plate formats are passed through an electrode system of high-voltage electrodes and a counter-electrode, and a high-frequency AC voltage of 20 to 25 kHz and 20 to 70 kV is applied to the high-voltage electrodes.
  • a corona discharge forms in the gap between the high-voltage electrodes and the counter-electrode.
  • An aerosol, formed by the atomization of a liquid, is blown into the zone of the corona discharge by means of an air or gas stream. The aerosol modifies the surface of the plate-shaped moldings in the desired manner.
  • US 2013/0 272 929 A1 discloses a device for sanitizing hands with a plasma-activated liquid.
  • the liquid is sprayed into a mist that passes through a plasma created by dielectric barrier discharges between an AC high voltage applied electrode and a grounded counter electrode.
  • the invention is based on the object of demonstrating methods for generating plasma-activated aerosols and a device for generating plasma-activated aerosols according to the method with which aerosols with high plasma activation that are suitable for various applications, including medical ones, can be generated particularly efficiently.
  • a liquid is atomized into an aerosol of liquid droplets in a working gas.
  • a dielectrically impeded electrical discharge is caused in the working gas.
  • the dielectrically impeded electrical discharge leads to the formation of reactive species and the embedding of the reactive species on the surfaces of the liquid droplets and/or the embedding of the reactive species in the liquid droplets.
  • a cold plasma is ignited directly in the aerosol, with which the liquid droplets are plasma-activated directly in the aerosol.
  • the liquid droplets significantly impair or even prevent the generation of the dielectrically impeded electrical discharge in the working gas within the aerosol.
  • the reactive species formed in the plasma are formed in the immediate vicinity of the liquid droplets and can thus accumulate in large numbers on the surfaces of the liquid droplets and/or be embedded in the liquid droplets. The effectiveness of the plasma activation of the liquid droplets is therefore particularly high in the method according to the invention.
  • a plasma-activated liquid such as plasma-activated water
  • reactive species are first produced by a dielectrically impeded electrical discharge in a pure working gas were generated, are only then brought into contact with a substance to be activated, such as water droplets.
  • the plasma-activated aerosol generated in the method according to the invention can be discharged and used immediately. It can be stabilized as an aerosol prior to inducing the dielectric barrier electrical discharge. Any stability of the aerosol that is achieved in this way is fundamentally not lost by causing the dielectrically impeded electrical discharge to form the reactive species.
  • the aerosol is formed in a basin above a liquid surface of the liquid.
  • the liquid can be atomized directly in the basin.
  • Dielectric barrier electrical discharge is produced by applying a varying voltage between a dielectric shielded electrode and the liquid surface.
  • the voltage is typically a voltage that varies in alternate directions, such as an AC voltage or a pulsed DC voltage.
  • the liquid can be atomized with the aid of a piezo actuator.
  • the use of piezo actuators for generating aerosols is known in principle to the person skilled in the art.
  • the respective piezo actuator is subjected to at least a proportion of a voltage that is also used to bring about the dielectric barrier electric discharge.
  • a single voltage source is sufficient for providing the changing voltage for causing the dielectric barrier electrical discharge and driving the piezo actuator for atomizing the liquid.
  • the size of the liquid droplets in the aerosol is in a typical range from 1 ⁇ m to 100 ⁇ m. Droplet sizes up to a maximum of 50 ⁇ m are preferred, and droplet sizes up to a maximum of 10 ⁇ m are even more preferred. Smaller droplet sizes result in more stable aerosols, and the surface area of the liquid droplets over which their plasma activation occurs is particularly large relative to the volume of atomized liquid.
  • the changing voltage can, in particular, be a higher-frequency AC voltage, which can be pulsed, sinusoidal or irregular, or also a DC voltage which changes, for example, in the form of a pulse. Rapid voltage changes of at least 5,000 V/ps are favourable.
  • the overall change in voltage can be in a range from 10,000 V to 30,000 V in particular.
  • the dielectric barrier electrical discharge is typically produced at atmospheric pressure, ie at about 1 ⁇ 10 5 Pa, and the aerosol has a temperature of 5 to 35° C. and preferably 10 to 30° after the dielectric barrier electrical discharge C and most preferably from 15 to 25°C, ie from room temperature.
  • the plasma activation of the aerosol according to the invention therefore preferably takes place under normal conditions.
  • the liquid is preferably atomized into a stable aerosol in the methods of the invention.
  • the liquid to a stable aerosol are atomized from which within one minute at most 50%, preferably at most 35% and more preferably at most 10% of the liquid droplets fail.
  • the respective percentage can relate to the mass or the volume of the liquid droplets under consideration.
  • each surface facing the aerosol and on which a voltage is present when the dielectric barrier electrical discharge is produced can be heated.
  • the heating can be done directly by an electric current or also indirectly by irradiation, for example with infrared light.
  • the aerosol can be conveyed through a discharge area in which the dielectrically impeded electrical discharge is produced. This can be effected with the aid of conveyor elements, such as a blower and/or by setting a pressure drop across the discharge area.
  • the aerosol can be discharged through a discharge nozzle in order, for example, to surround or mist an object to be treated with the plasma-activated aerosol, or to introduce the aerosol into a volume to be treated.
  • the aerosol is emitted through an inhalation mouthpiece or an inhalation mask. The method according to the invention can therefore be used to provide an aerosol for an inhalation therapy.
  • the plasma-activated aerosol can be prevented from being acidic by using a buffer solution as the liquid.
  • a buffer solution as the liquid.
  • it can be an aqueous buffer solution.
  • a buffer solution with an initial pH in the range from greater than pH 7.0 to a maximum of pH 9.0 is preferred, such that the pH of the liquid droplets in the plasma-activated aerosol is neutral.
  • the buffer solution contains TRIS.
  • a plasma-activated aerosol with a neutral pH value can be generated with an aqueous TRIS buffer solution using air as the working gas. This aerosol is physiologically harmless and can be used accordingly in inhalation therapy.
  • the devices according to the invention for carrying out the methods according to the invention for generating plasma-activated aerosols have a liquid atomizer which is designed to atomize a liquid to form an aerosol of liquid droplets in a working gas. There is also a plasma generator for causing a dielectric barrier electrical discharge in the working gas within the aerosol.
  • the plasma generator is arranged in a basin for the liquid and the aerosol formed above a liquid surface of the liquid and is adapted to cause the dielectric barrier electrical discharge by applying a changing voltage between an electrode with a dielectric shield and the liquid surface .
  • a counter-electrode can be immersed in the liquid.
  • the liquid can also act as a capacitive counter-electrode.
  • the liquid atomizer can be arranged in the basin for the liquid in such a way that the liquid is atomized in the basin, so that the aerosol is formed in the basin above the liquid surface of the liquid.
  • the liquid atomizer can have a piezo actuator.
  • the plasma generator and the piezo actuator are connected or can be connected to the same voltage source in such a way that the piezo actuator is subjected to at least a proportion of the voltage with which the plasma generator causes the dielectrically impeded electrical discharge.
  • the piezo actuator can dip into the basin for the liquid in order to atomize the liquid wetting it into liquid droplets on a liquid surface.
  • the piezo actuator can act on a porous body that can be impregnated with the liquid and atomize the liquid on the surface of this body into liquid droplets.
  • the piezo actuator can act on a nozzle from which the liquid can be sprayed into the working gas, the movement imparted to the nozzle with the piezo actuator supporting the atomization of the liquid into the liquid droplets.
  • a conveying device of the device can convey the aerosol through a discharge area in which the dielectrically impeded electrical discharge is produced.
  • the conveying device can have a pump or a blower for the carrier gas.
  • each surface of the plasma generator facing the aerosol and on which a voltage is applied when the dielectric barrier electrical discharge is produced can be heated with a heater of the device in order to prevent wetting of the surface with the liquid.
  • the heatable surfaces then include in particular that of the dielectric shielding of the electrode facing the aerosol, to which the voltage is applied.
  • the device according to the invention can have a discharge nozzle or an inhalation mask or an inhalation mouthpiece which is designed and connected for dispensing the aerosol.
  • the device according to the invention can therefore in particular be an aerosol inhaler.
  • Such an aerosol inhaler can be used to administer plasma-activated aerosol to combat pathogens in a patient's respiratory tract.
  • a significant antimicrobial effect of plasma-treated aerosols based on TRIS buffer solution against Escherichia coli and Bacillus pumilus could be demonstrated.
  • FIG. 1 illustrates a first device according to the invention for carrying out a first method according to the invention with a liquid atomizer having a piezo actuator.
  • 2 illustrates a second device according to the invention for carrying out a second method according to the invention with a liquid atomizer having a piezo actuator in a basin, and
  • FIG 3 illustrates a device according to the invention designed as an aerosol inhaler.
  • the device 1 shown in FIG. 1 has a plasma generator 23 .
  • An electrode 5 and a counter-electrode 6 are arranged on two opposite sides of a reaction chamber 4 .
  • the electrodes 5 and 6 are provided with separate shields made of dielectric 3 .
  • the electrode 5 and the counter-electrode 6 thus have extensive shielding made of dielectric 3 .
  • a voltage source 7 of the plasma generator 23 applies a changing voltage between the electrodes 5 and 6, for example an AC voltage or a pulsed DC voltage.
  • An aerosol 10 of liquid droplets of the liquid 9 is formed from a liquid 9 in a working gas 8 and guided through the reaction chamber 4 .
  • the working gas 8 can be an inert gas, nitrogen or air, for example.
  • a discharge region 24 the voltage applied between the electrodes 5, 6 causes dielectrically impeded electrical discharges in the working gas 8 within the aerosol 10.
  • a plasma is ignited in the working gas 8 and reactive species are generated which attach themselves to the surfaces of the liquid droplets from the liquid 9 or which migrate into the liquid droplets.
  • a plasma-activated aerosol 11 is created, which emerges from the reaction space 4 and can then be diluted with secondary air.
  • the liquid 9 can be, in particular, an aqueous TRIS buffer solution with an initial pH of approximately 8. This results in a pH of the liquid droplets in the plasma-activated aerosol 11 in the neutral to slightly alkaline range.
  • the device 1 which is illustrated in FIG. 1 , has a liquid atomizer 13 with a piezoelectric actuator 22 for generating the aerosol 10 , which acts on a sponge 14 soaked with the liquid 9 .
  • the voltage from the voltage source 7 which is also present between the electrodes 5 and 6 , is applied to the piezo actuator 22 .
  • the voltage applied to the electrodes 5 and 6 causes the dielectric barrier electrical discharge in the Working gas 8 that plasma activates the liquid droplets in the aerosol 10 .
  • the aerosol 10 is conveyed through the reaction space 4 between the electrodes 5 and 6 with a blower 15 and discharged as a plasma-activated aerosol 11 .
  • the device 1 according to FIG. 2 has a basin 16 which is partially filled with the liquid 9 .
  • the piezoelectric actuator 22 of the liquid atomizer 13 is immersed in the liquid 9 in the basin 16 and is supplied with a voltage by its own signal source 17 .
  • the aerosol 10 is formed from the liquid droplets of the liquid 9 in the working gas 8 above the liquid surface 18 of the liquid 9 in the basin 16 .
  • the electrode 5 with the shielding made of dielectric 3 is arranged opposite the liquid surface 18 .
  • the counter-electrode 6 is immersed in the liquid 9 in the basin 16 .
  • the piezo actuator 22 of the liquid atomizer 13 of the device 1 according to FIG. 2 can, as in FIG.
  • the device 1 has a connecting tube 20 that leads to an inhalation mask 21 in addition to a unit 19 in which the aerosol 9 is generated and plasma-activated following the fan 15 that outputs the plasma-activated aerosol 11 .
  • an admixture of secondary air 12 into the plasma-activated aerosol 11 can be provided.
  • an inhalation therapy with plasma-activated aerosol 11 can be carried out, for example to combat pathogens in the respiratory tract of a patient.

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Abstract

Zur Erzeugung plasmaaktivierter Aerosole (11) wird eine Flüssigkeit (9) zu einem Aerosol (10) aus Flüssigkeitströpfchen in einem Arbeitsgas (8) zerstäubt. In dem Arbeitsgas (8) wird innerhalb des Aerosols (10) eine dielektrisch behinderte elektrische Entladung hervorgerufen, was zur Bildung reaktiver Spezies und zur Anlagerung der reaktiven Spezies an die Oberflächen der Flüssigkeitströpfchen und/oder zur Einlagerung der reaktiven Spezies in die Flüssigkeitströpfchen führt. Das Aerosol (10) wird oberhalb einer Flüssigkeitsoberfläche (18) der Flüssigkeit (9). Die dielektrisch behinderte elektrische Entladung wird durch Anlegen einer Spannung zwischen einer Elektrode (5) mit dielektrischer Abschirmung und der Flüssigkeitsoberfläche (18) hervorgerufen.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNGEN ZUR ERZEUGUNG PLASMAAKTIVIERTER AEROSOLE
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Erzeugung plasmaaktivierter Aerosole. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf Vorrichtungen zur Erzeugung plasmaaktivierter Aerosole nach den Verfahren. STAND DER TECHNIK
Aus der EP 3 415 069 A1 ist es bekannt, plasmaaktiviertes Wasser zum Desinfizieren von Haushaltsgeräten zu verwenden. Konkret wird ein Haushaltsgerät mit einem Wasserkreislauf, wie beispielsweise ein Geschirrspüler, eine Waschmaschine oder ein Wäschetrockner, beschrieben, bei dem ein Plasmagenerator zum Erzeugen eines kalten Atmosphärendruckplasmas in den Wasserkreislauf integriert ist, so dass in dem Wasserkreislauf zirkulierendes Wasser aktiviert werden kann. Nähere Angaben dazu, wie das kalte Atmosphärendruckplasma erzeugt wird, werden nicht gemacht. Zur angewandten Plasmachemie ist dargestellt, dass ein Austausch verschiedener Spezies zwischen dem Plasma und einem größeren Wasservolumen über eine ebene Wasseroberfläche erfolgt. Das plasmaaktivierte Wasser kann verdampft werden, um mit dem plasmaaktivierten Wasser alle Bereiche eines Innenraums des Haushaltsgeräts zu erreichen und zu desinfizieren.
WO 2016 / 096 751 A1 offenbart ein Reaktorsystem zum Erzeugen von mit nicht-thermischem Plasma aktiviertem Wasser. In einer teilweise gasgefüllten Reaktionskammer wird ein Wirbel aus strömendem Wasser erzeugt. Ein gleichzeitig durch elektrische Entladung zwischen Elektroden erzeugtes Plasma aktiviert das durch die Reaktionskammer strömende Wasser über dessen durch den Wirbel vergrößerte Oberfläche.
Aus der DE 10 2018 209 735 A1 ist eine Plasmaeinrichtung zur Behandlung von Körperoberflächen mit einer Plasmaquelle zur Erzeugung eines nicht-thermischen Plasmas bekannt. Ein Abstandhalter der Plasmaeinrichtung weist einen geschlossen umlaufenden Rand auf, der beim Verwenden der Plasmaeinrichtung zur Behandlung einer Körperoberfläche gemeinsam mit der Körperoberfläche und der Plasmaquelle ein zu behandelndes Volumen einschließt. Auf diese Weise wird ein Verwender der Plasmaeinrichtung vor der Inhalation toxischer Substanzen geschützt, die in dem geschlossenen Volumen entstehen. Insbesondere wird eine Inhalation von Ozon vermieden.
Aus der EP 0 465 783 A1 ist ein Ionisator zur Ionisierung von Sauerstoff bei einer Sauerstofftherapie bekannt. Der Ionisator weist an ein Hochspannungskabel angeschlossene Ionisationsnadeln und diesen gegenüberliegend ein Berührungsschutzgitter in einem Gehäuse auf, das einen Luftstrom zu einer Atemmaske führt. Durch die über das Hochspannungskabel angelegte Hochspannung wird die Luft zwischen den lonisierungsnadeln und dem Berührungsschutzgitter ionisiert.
Die US 2021 / / 0 069 260 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dekontamination von kleinen Gehäusen unter Verwendung eines kalten Plasmas. Das Plasma wird durch dielektrisch behinderte Entladungen in einem Aerosol erzeugt, das durch Ultraschall aus einer Reinigungsflüssigkeit ausgebildet wird. Die Tröpfchen des Aerosols werden durch ionische Teilchen angereichert, die durch das Plasma aktiviert werden.
Die DE 10 2013 109 777 A1 offenbart eine Desinfektionsvorrichtung zur Plasmadesinfektion von Oberflächen mit einem Plasmagenerator zur Erzeugung eines desinfizierenden Plasmagasstroms und mit einem mit dem Plasmagenerator in kommunizierender Verbindung stehenden, mindestens teilweise geschlossenen Desinfektionsbereich, der zur Aufnahme der zu desinfizierende Oberfläche ausgebildet ist. Die Desinfektionsvorrichtung hat einen Aerosolgenerator zur Erzeugung eines wässrigen Partikels enthaltenen Aerosolstroms. Der Aerosolgenerator ist an einen Luftstromeinlass des Plasmagenerators gekoppelt ist und eingerichtet, den Aerosolstrom in einen Plasmaerzeugungsraum des Plasmagenerators zur Erzeugung eines aerosolhaltigen Plasmastroms zu leiten. Die DE 3827628 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenvorbehandlung eines Formkörpers aus Kunststoff mittels einer elektrischen Koronaentladung. Formkörper aus biegsamen Plattenbahnen oder starren Plattenformaten werden durch ein Elektrodensystem aus Hochspannungselektroden und einer Gegenelektrode hindurchgeführt und eine hochfrequente Wechselspannung von 20 bis 25 kHz und 20 bis 70 kV wird an die Hochspannungselektroden angelegt. Im Spalt zwischen den Hochspannungselektroden und der Gegenelektrode bildet sich eine Koronaentladung aus. In die Zone der Koronaentladung wird mittels eines Luft- oder Gasstromes ein Aerosol, gebildet durch die Zerstäubung einer Flüssigkeit, eingeblasen. Das Aerosol modifiziert in gewünschter Weise die Oberfläche der plattenförmigen Formkörper.
Die US 2013 / 0 272 929 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Hygienisieren von Händen mit einer plasmaaktivierten Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird zu einem Nebel versprüht, der durch ein Plasma hindurch tritt, welches durch dielektrisch behinderte Entladungen zwischen einer mit einer Wechselhochspannung beaufschlagten Elektrode und einer geerdeten Gegenelektrode erzeugt wird.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Erzeugung plasmaaktivierter Aerosole und eine Vorrichtungen zur Erzeugung plasmaaktivierter Aerosole nach den Verfahren aufzuzeigen, mit denen für verschiedene, auch für medizinische Anwendungen geeignete Aerosole mit hoher Plasmaaktivierung besonders effizient erzeugbar sind.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 5 und durch Vorrichtungen mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 11 und 15 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtungen definiert.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung plasmaaktivierter Aerosole wird eine Flüssigkeit zu einem Aerosol aus Flüssigkeitströpfchen in einem Arbeitsgas zerstäubt. Innerhalb des Aerosols wird in dem Arbeitsgas eine dielektrisch behinderte elektrische Entladung hervorgerufen. Die dielektrisch behinderte elektrische Entladung führt zur Bildung reaktiver Spezies und zur Einlagerung der reaktiven Spezies an die Oberflächen der Flüssigkeitströpfchen und/oder zur Einlagerung der reaktiven Spezies in die Flüssigkeitströpfchen. Mit anderen Worten, wird direkt in dem Aerosol ein kaltes Plasma gezündet, mit dem die Flüssigkeitströpfchen direkt in dem Aerosol plasmaaktiviert werden. Überraschenderweise kann bei geeigneter Ausbildung des Aerosols verhindert werden, dass die Flüssigkeitströpfchen das Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung in dem Arbeitsgas innerhalb des Aerosols wesentlich beeinträchtigen oder gar verhindern. Die in dem Plasma entstehenden reaktiven Spezies entstehen in unmittelbarer Nähe zu den Flüssigkeitströpfchen und können sich so in großer Zahl an die Oberflächen der Flüssigkeitströpfchen anlagern und/oder in die Flüssigkeitströpfchen einlagern. Daher ist die Effektivität der Plasmaaktivierung der Flüssigkeitströpfchen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders hoch. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu Verfahren, bei denen zunächst eine plasmaaktivierte Flüssigkeit, wie plasmaaktiviertes Wasser, erzeugt und dieses anschließend zerstäubt oder verdampft wird, aber auch gegenüber Verfahren, bei denen reaktive Spezies, die zunächst durch eine dielektrisch behinderte elektrische Entladung in einem reinen Arbeitsgas erzeugt wurden, erst anschließend mit einer zu aktivierenden Substanz, wie beispielsweise Wassertröpfchen, in Kontakt gebracht werden. Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte plasmaaktivierte Aerosol kann sofort ausgebracht und angewandt werden. Seine Stabilisierung als Aerosol kann vor dem Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung erfolgen. Eine dabei erreichte Stabilität des Aerosols geht durch das Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung zur Bildung der reaktiven Spezies grundsätzlich nicht verloren.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren wird das Aerosol in einem Becken oberhalb einer Flüssigkeitsoberfläche der Flüssigkeit ausgebildet. Dazu kann die Flüssigkeit unmittelbar in dem Becken zerstäubt werden. Die dielektrisch behinderte elektrische Entladung wird durch Anlegen einer sich ändernden Spannung zwischen einer Elektrode mit dielektrischer Abschirmung und der Flüssigkeitsoberfläche hervorgerufen. Bei der Spannung handelt es sich typischerweise um eine sich in wechselnden Richtungen ändernde Spannung, wie beispielsweise eine Wechselspannung oder eine gepulste Gleichspannung. Bei den erfindungsgemäßen Verfahren kann die Flüssigkeit mit Hilfe eines Piezoaktuators zerstäubt werden. Die Verwendung von Piezoaktuatoren zur Erzeugung von Aerosolen ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren wird der jeweilige Piezoaktuator zumindest mit einem Anteil einer Spannung beaufschlagt werden, die auch zum Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung verwendet wird. Anders gesagt reicht eine einzige Spannungsquelle für das Bereitstellen der sich ändernden Spannung für das Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung und die Ansteuerung des Piezoaktuators zum Zerstäuben der Flüssigkeit aus.
Die Größe der Flüssigkeitströpfchen in dem Aerosol liegt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem typischen Bereich von 1 pm bis 100 pm. Tröpfchengrößen bis maximal 50 pm sind bevorzugt, und Tröpfchengrößen bis maximal 10 pm sind noch mehr bevorzugt. Kleinere Tröpfchengrößen ergeben stabilere Aerosole, und die Oberfläche der Flüssigkeitstropfen, über die ihre Plasmaaktivierung erfolgt, ist bezogen auf das Volumen der zerstäubten Flüssigkeit besonders groß.
Die sich ändernde Spannung kann insbesondere eine höherfrequente Wechselspannung, die gepulst, sinusförmig oder unregelmäßig sein kann, oder auch eine sich beispielsweise pulsförmig ändernde Gleichspannung sein. Günstig sind schnelle Spannungsänderungen von mindestens 5.000 V/ps. Die Gesamtänderung der Spannung kann insbesondere in einem Bereich von 10.000 V bis 30.000 V liegen. Dem Fachmann sind die Anforderungen an die sich ändernde Spannung zum Erzeugen dielektrisch behinderter elektrischer Entladungen bekannt.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren wird die dielektrisch behinderte elektrische Entladung typischerweise bei Atmosphärendruck, d. h. also bei etwa 1 x 105 Pa hervorgerufen, und das Aerosol weist nach der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung eine Temperatur von 5 bis 35 °C und bevorzugt von 10 bis 30 °C sowie am meisten bevorzugt von 15 bis 25 °C, d. h. von Raumtemperatur, auf. Die erfindungsgemäße Plasmaaktivierung des Aerosols erfolgt also bevorzugt bei Normalbedingungen.
Wie schon angedeutet wurde, wird die Flüssigkeit bei den erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise zu einem stabilen Aerosol zerstäubt. Insbesondere kann die Flüssigkeit zu einem stabilen Aerosol zerstäubt werden, aus dem binnen einer Minute höchsten 50 %, bevorzugt höchstens 35 % und mehr bevorzugt höchstens 10 % der Flüssigkeitströpfchen ausfallen. Dabei kann sich der jeweilige Prozentsatz auf die Masse oder das Volumen der betrachteten Flüssigkeitströpfchen beziehen.
Bei einem stabilen Aerosol, aus dem nur wenig Flüssigkeitströpfchen ausfallen, besteht eine nur geringe Gefahr, dass dem Aerosol zugewandte Oberflächen, an denen beim Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung die Spannung anliegt, von der Flüssigkeit benetzt werden, wodurch sich ihre (di)elektrischen Eigenschaften in unerwünschter Weise ändern können. Um eine solche Benetzung der Oberflächen mit der Flüssigkeit sicher zu verhindern, kann jede dem Aerosol zugewandte Oberfläche, an der beim Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung eine Spannung anliegt, beheizt werden. Die Beheizung kann direkt durch einen elektrischen Strom oder auch indirekt durch Bestrahlung, beispielsweise mit Infrarotlicht, erfolgen.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren kann das Aerosol durch einen Entladungsbereich, in dem die dielektrisch behinderte elektrische Entladung hervorgerufen wird, hindurchgefördert werden. Dies kann mit Hilfe von Förderorganen, wie beispielsweise einem Gebläse und/oder die Einstellung eines Druckgefälles über dem Entladungsbereich bewirkt werden.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren kann das Aerosol durch eine Austragsdüse ausgegeben werden, um beispielsweise ein mit dem plasmaaktivierten Aerosol zu behandelndes Objekt zu um- oder benebeln, oder um das Aerosol in ein zu behandelndes Volumen einzubringen. In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Aerosol durch ein Inhalationsmundstück oder eine Inhalationsmaske ausgegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren kann also zur Bereitstellung eines Aerosols für eine Inhalationstherapie angewendet werden.
Durch die Plasmaaktivierung einer Flüssigkeit, insbesondere einer wässrigen Flüssigkeit, kommt es regelmäßig zu einer signifikanten Absenkung des pH-Werts der Flüssigkeit, d. h. einem Ansäuern der Flüssigkeit. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann verhindert werden, dass das plasmaaktivierte Aerosol sauer ist, indem als Flüssigkeit eine Pufferlösung verwendet wird. Konkret kann es sich um eine wässrige Pufferlösung handeln. Bevorzugt ist eine Pufferlösung mit einem Ausgangs-pH-Wert im Bereich von größer pH 7,0 bis maximal pH 9,0, so dass der pH-Wert der Flüssigkeitströpfchen in dem plasmaaktivierten Aerosol neutral ist. In einem konkreten Ausführungsbeispiel enthält die Pufferlösung TRIS. Mit einer wässrigen TRIS-Pufferlösung kann bei Verwendung des Arbeitsgases Luft ein plasmaaktiviertes Aerosol mit neutralem pH-Wert erzeugt werden, das physiologisch unbedenklich ist und entsprechend bei einer Inhalationstherapie zum Einsatz kommen kann.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung plasmaaktivierter Aerosole weisen einen Flüssigkeitszerstäuber auf, der zum Zerstäuben einer Flüssigkeit zu einem Aerosol aus Flüssigkeitströpfchen in einem Arbeitsgas ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Plasmagenerator zum Hervorrufen einer dielektrisch behinderten elektrischen Entladung in dem Arbeitsgas innerhalb des Aerosols vorhanden.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist der Plasmagenerator in einem Becken für die Flüssigkeit und das oberhalb einer Flüssigkeitsoberfläche der Flüssigkeit ausgebildete Aerosol angeordnet und dazu ausgebildet, die dielektrisch behinderte elektrische Entladung durch Anlegen einer sich ändernden Spannung zwischen einer Elektrode mit dielektrischer Abschirmung und der Flüssigkeitsoberfläche hervorzurufen. Dabei kann eine Gegenelektrode in die Flüssigkeit eintauchen. Die Flüssigkeit kann aber auch als kapazitive Gegenelektrode wirksam sein.
Der Flüssigkeitszerstäuber kann derart in dem Becken für die Flüssigkeit angeordnet sein, dass die Flüssigkeit in dem Becken zerstäubt wird, so dass sich das Aerosol in dem Becken oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche der Flüssigkeit ausbildet.
Der Flüssigkeitszerstäuber kann einen Piezoaktuator aufweisen.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind der Plasmagenerator und der Piezoaktuator derart an eine selbe Spannungsquelle angeschlossen oder anschließbar, dass der Piezoaktuator mit zumindest einem Anteil der Spannung beaufschlagt wird, mit der der Plasmagenerator die dielektrisch behinderte elektrische Entladung hervorruft.
Der Piezoaktuator kann in das Becken für die Flüssigkeit eintauchen, um die ihn benetzende Flüssigkeit an einer Flüssigkeitsoberfläche in die Flüssigkeitströpfchen zu zerstäuben. Alternativ kann der Piezoaktuator an einem mit der Flüssigkeit tränkbaren porösen Körper angreifen und die an der Oberfläche dieses Körpers befindliche Flüssigkeit in die Flüssigkeitströpfchen zerstäuben. Weiterhin kann der Piezoaktuator an einer Düse angreifen, aus der die Flüssigkeit in das Arbeitsgas versprühbar ist, wobei die der Düse mit dem Piezoaktuator vermittelte Bewegung die Zerstäubung der Flüssigkeit in die Flüssigkeitströpfchen unterstützt.
Eine Fördereinrichtung der Vorrichtung kann das Aerosol durch einen Entladungsbereich hindurchfördern, in dem die dielektrisch behinderte elektrische Entladung hervorgerufen wird. Die Fördereinrichtung kann eine Pumpe oder ein Gebläse für das Trägergas aufweisen.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist jede dem Aerosol zugewandte Oberfläche des Plasmagenerators, an der beim Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung eine Spannung anliegt, mit einer Heizung der Vorrichtung beheizbar, um eine Benetzung der Oberfläche mit der Flüssigkeit zu verhindern. Zu den beheizbaren Oberflächen zählt dann insbesondere diejenige der dem Aerosol zugewandten dielektrischen Abschirmung der Elektrode, an die die Spannung angelegt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Austragsdüse oder eine Inhalationsmaske oder ein Inhalationsmundstück aufweisen die/das zum Ausgeben des Aerosols ausgebildet und angeschlossen ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es sich also insbesondere um einen Aerosolinhalator handeln. Ein solcher Aerosolinhalator kann zur Verabreichung von plasmaaktiviertem Aerosol zur Bekämpfung von Krankheitserregern in den Atemwegen eines Patienten eingesetzt werden. Bei einer praktischen Erprobung konnte eine erhebliche antimikrobielle Wirkung von plasmabehandelten Aerosolen auf Basis von TRIS-Pufferlösung gegenüber Escherichia coli und Bacillus pumilus nachgewiesen werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einer Elektrode die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau eine Elektrode, zwei Elektroden oder mehr Elektroden vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch weitere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die der Gegenstand des jeweiligen Patentanspruchs aufweist.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
Fig. 1 illustriert eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem einen Piezoaktuator aufweisenden Flüssigkeitszerstäuber. Fig. 2 illustriert eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung eine zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem einen Piezoaktuator aufweisenden Flüssigkeitszerstäuber in einem Becken, und
Fig. 3 illustriert eine als Aerosolinhalator ausgebildete erfindungsgemäße Vorrichtung.
FIGURENBESCHREIBUNG
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 weist einen Plasmagenerator 23 auf. Auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten eines Reaktionsraums 4 sind eine Elektrode 5 und eine Gegenelektrode 6 angeordnet. Die Elektroden 5 und 6 sind mit separaten Abschirmungen aus Dielektrikum 3 versehen. Die Elektrode 5 und die Gegenelektrode 6 weisen so weitreichende Abschirmungen aus Dielektrikum 3 auf. Zum Hervorrufen von durch das Dielektrikum 3 dielektrisch behinderten elektrischen Entladungen legt eine Spannungsquelle 7 des Plasmagenerators 23 eine sich ändernde Spannung zwischen den Elektroden 5 und 6 an, beispielsweise eine Wechselspannung oder eine gepulste Gleichspannung. In einem Arbeitsgas 8 wird aus einer Flüssigkeit 9 ein Aerosol 10 aus Flüssigkeitströpfchen der Flüssigkeit 9 ausgebildet und durch den Reaktionsraum 4 geführt. Das Arbeitsgas 8 kann zum Beispiel ein Edelgas, Stickstoff oder Luft sein. In einem Entladungsbereich 24 werden durch die zwischen den Elektroden 5, 6 anliegende Spannung dielektrisch behinderte elektrische Entladungen in dem Arbeitsgas 8 innerhalb des Aerosols 10 hervorgerufen. Dadurch wird in dem Arbeitsgas 8 ein Plasma gezündet, und reaktive Spezies werden erzeugt, die sich an die Oberflächen der Flüssigkeitströpfchen aus der Flüssigkeit 9 anlagern oder die in die Flüssigkeitströpfchen übertreten. Auf diese Weise entsteht ein plasmaaktiviertes Aerosol 11 , das aus dem Reaktionsraum 4 austritt und dann mit Nebenluft verdünnt werden kann. Bei der Flüssigkeit 9 kann es sich insbesondere um eine wässrige TRIS-Pufferlösung mit einem Ausgangs-pH-Wert von etwa 8 handeln. Hieraus resultiert ein pH-Wert der Flüssigkeitströpfchen in dem plasmaaktivierten Aerosol 11 im neutralen bis leicht alkalischen Bereich.
Die Vorrichtung 1 , die in Fig. 1 illustriert ist, weist zum Erzeugen des Aerosols 10 einen Flüssigkeitszerstäuber 13 mit einem Piezoaktuator 22 auf, der an einem mit der Flüssigkeit 9 getränkten Schwamm 14 angreift. Beaufschlagt wird der Piezoaktuator 22 mit der Spannung von der Spannungsquelle 7, die auch zwischen den Elektroden 5 und 6 anliegt. Die an den Elektroden 5 und 6 anliegende Spannung ruft die dielektrisch behinderte elektrische Entladung in dem Arbeitsgas 8 hervor, die die Flüssigkeitströpfchen in dem Aerosol 10 plasmaaktiviert. Das Aerosol 10 wird mit einem Gebläse 15 durch den Reaktionsraum 4 zwischen den Elektroden 5 und 6 hindurchgefördert und als plasmaaktiviertes Aerosol 11 ausgegeben.
Die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2 weist ein Becken 16 auf, das teilweise mit der Flüssigkeit 9 gefüllt ist. In die Flüssigkeit 9 in dem Becken 16 taucht der Piezoaktuator 22 des Flüssigkeitszerstäubers 13 ein, der hier von einer eigenen Signalquelle 17 mit einer Spannung beaufschlagt wird. Dadurch bildet sich über der Flüssigkeitsoberfläche 18 der Flüssigkeit 9 in dem Becken 16 das Aerosol 10 aus den Flüssigkeitströpfchen der Flüssigkeit 9 in dem Arbeitsgas 8 aus. Die Elektrode 5 mit der Abschirmung aus Dielektrikum 3 ist gegenüber der Flüssigkeitsoberfläche 18 angeordnet. Die Gegenelektrode 6 taucht in die Flüssigkeit 9 in dem Becken 16 ein. Durch Anlegen der Spannung von der Spannungsquelle 7 zwischen der Elektrode 5 und der Gegenelektrode 6 wird die dielektrisch behinderte elektrische Entladung hier in dem Entladungsbereich 24 zwischen dem Dielektrikum 3 und der Flüssigkeitsoberfläche 18 hervorgerufen. Mit dem Gebläse 15 wird das plasmaaktivierte Aerosol 11 aus dem Entladungsbereich 24 abgesaugt. Statt der eigenen Signalquelle 17 kann der Piezoaktuator 22 des Flüssigkeitszerstäubers 13 der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2 wie in Fig. 1 mit zumindest einem Anteil der Spannung von der Spannungsquelle 7 beaufschlagt werden, die auch zwischen den Elektroden 5 und 6 anliegt.
Fig. 3 zeigt, dass die Vorrichtung 1 neben einer Einheit 19, in der das Aerosol 9 erzeugt und plasmaaktiviert wird, im Anschluss an das Gebläse 15, das das plasmaaktivierte Aerosol 11 ausgibt, einen Anschlussschlauch 20 aufweist, der zu einer Inhalationsmaske 21 führt. Dabei kann wie eine Beimischung von Nebenluft 12 in das plasmaaktivierte Aerosol 11 vorgesehen sein. Mit Hilfe der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 3 kann eine Inhalationstherapie mit plasmaaktivierten Aerosol 11 durchgeführt werden, beispielsweise zur Bekämpfung von Krankheitserregern in den Atemwegen eines Patienten. BEZUGSZEICHENLISTE
Vorrichtung Dielektrikum Reaktionsraum Elektrode
Gegenelektrode
Spannungsquelle
Arbeitsgas
Flüssigkeit
Aerosol plasmaaktiviertes Aerosol Nebenluft
Flüssigkeitszerstäuber
Schwamm
Gebläse
Becken
Signalquelle
Flüssigkeitsoberfläche Einheit Anschlussschlauch
Inhalationsmaske
Piezoaktuator
Plasmagenerator
Entladungsbereich

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zur Erzeugung plasmaaktivierter Aerosole (11) mit
Zerstäuben einer Flüssigkeit (9) zu einem Aerosol (10) aus Flüssigkeitströpfchen in einem Arbeitsgas (8) und
Hervorrufen einer dielektrisch behinderten elektrischen Entladung in dem Arbeitsgas (8) innerhalb des Aerosols (10), was zur Bildung reaktiver Spezies und zur Anlagerung der reaktiven Spezies an die Oberflächen der Flüssigkeitströpfchen und/oder zur Einlagerung der reaktiven Spezies in die Flüssigkeitströpfchen führt, dadurch gekennzeichnet, dass das Aerosol (10) oberhalb einer Flüssigkeitsoberfläche (18) der Flüssigkeit (9) ausbildet wird, wobei die dielektrisch behinderte elektrische Entladung durch Anlegen einer Spannung zwischen einer Elektrode (5) mit dielektrischer Abschirmung und der Flüssigkeitsoberfläche (18) hervorgerufen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (9) in einem Becken (16) zerstäubt wird, so dass sich das Aerosol (10) in dem Becken (16) oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche (18) der Flüssigkeit (9) ausbildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (8) mit Hilfe eines Piezoaktuators (22) zerstäubt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktuator (22) mit zumindest einem Anteil einer Spannung beaufschlagt wird, die zum Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung verwendet wird.
5. Verfahren zur Erzeugung plasmaaktivierter Aerosole (11) mit
Zerstäuben einer Flüssigkeit (9) mit Hilfe eines Piezoaktuators (22) zu einem Aerosol (10) aus Flüssigkeitströpfchen in einem Arbeitsgas (8) und
Hervorrufen einer dielektrisch behinderten elektrischen Entladung in dem Arbeitsgas (8) innerhalb des Aerosols (10), was zur Bildung reaktiver Spezies und zur Anlagerung der reaktiven Spezies an die Oberflächen der Flüssigkeitströpfchen und/oder zur Einlagerung der reaktiven Spezies in die Flüssigkeitströpfchen führt, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktuator (22) mit zumindest einem Anteil einer Spannung beaufschlagt wird, die zum Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung verwendet wird
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrisch behinderte elektrische Entladung bei Atmosphärendruck hervorgerufen wird und dass das Aerosol (10) nach der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung eine Temperatur von 5 bis 35 °C, vorzugsweise von 10 bis 30 °C und am meisten bevorzugt von 15 bis 25 °C aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Flüssigkeit (9) zu einem stabilen Aerosol (10) zerstäubt wird, aus dem höchstens 50 %, vorzugsweise höchstens 35 % und am meisten bevorzugt höchstens 10 % der Flüssigkeitströpfchen binnen 1 Minute ausfallen und/oder dass jede dem Aerosol zugewandte Oberfläche, an der beim Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung eine Spannung anliegt, beheizt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aerosol (10) durch einen Entladungsbereich (24), in dem die dielektrisch behinderte elektrische Entladung hervorgerufen wird, hindurchgefördert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aerosol (10) durch eine Austragsdüse oder ein Inhalationsmundstück oder eine Inhalationsmaske (21) ausgegeben wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (9) eine Pufferlösung ist, vorzugsweise eine wässrige Pufferlösung und vorzugsweise eine Pufferlösung mit einem Ausgangs-pH-Wert im Bereich von größer pH 7,0 bis maximal pH 9,0, wobei die Pufferlösung optional TRIS enthält und das Arbeitsgas (8) optional Luft ist. 15
11. Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erzeugung plasmaaktivierter Aerosole (11), wobei die Vorrichtung (1) aufweist einen Flüssigkeitszerstäuber (13), der zum Zerstäuben einer Flüssigkeit (9) zu einem Aerosol (10) aus Flüssigkeitströpfchen in einem Arbeitsgas (8) ausgebildet ist, und einen Plasmagenerator (23), der zum Hervorrufen einer dielektrisch behinderten elektrischen Entladung in dem Arbeitsgas (8) innerhalb des Aerosols (10) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmagenerator (23) in einem Becken (16) für die Flüssigkeit (9) und das oberhalb einer Flüssigkeitsoberfläche (18) der Flüssigkeit (9) ausgebildete Aerosol (10) angeordnet und dazu ausgebildet ist, die dielektrisch behinderte elektrische Entladung durch Anlegen einer sich ändernden Spannung zwischen einer Elektrode (5) mit dielektrischer Abschirmung und der Flüssigkeitsoberfläche (18) hervorzurufen.
12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitszerstäuber (13) derart in dem Becken (16) für die Flüssigkeit (9) angeordnet ist, dass die Flüssigkeit (9) in dem Becken zerstäubt wird, so dass sich das Aerosol (10) in dem Becken (10) oberhalb einer Flüssigkeitsoberfläche (18) der Flüssigkeit (9) ausbildet.
13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitszerstäuber (13) einen Piezoaktuator (22) aufweist.
14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmagenerator (23) und der Piezoaktuator (22) derart an eine selbe Spannungsquelle (7) angeschlossen oder anschließbar sind, dass der Piezoaktuator (22) mit zumindest einem Anteil der Spannung beaufschlagt wird, mit der der Plasmagenerator (23) die dielektrisch behinderte elektrische Entladung hervorruft.
15. Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Erzeugung plasmaaktivierter Aerosole (11), wobei die Vorrichtung (1) aufweist einen Flüssigkeitszerstäuber (13) mit einem Piezoaktuator (22), der zum Zerstäuben einer Flüssigkeit (9) mit Hilfe des Piezoaktuators (22) zu einem Aerosol (10) aus Flüssigkeitströpfchen in einem Arbeitsgas (8) ausgebildet ist, und einen Plasmagenerator (23), der zum Hervorrufen einer dielektrisch behinderten elektrischen Entladung in dem Arbeitsgas (8) innerhalb des Aerosols (10) ausgebildet ist, 16 dadurch gekennzeichnet, dass der Plasmagenerator (23) und der Piezoaktuator (22) derart an eine selbe Spannungsquelle (7) angeschlossen oder anschließbar sind, dass der Piezoaktuator
(22) mit zumindest einem Anteil der Spannung beaufschlagt wird, mit der der Plasmagenerator
(23) die dielektrisch behinderte elektrische Entladung hervorruft.
16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaktuator (22) in das Becken (16) für die Flüssigkeit (9) eintaucht oder an einem mit der Flüssigkeit (9) tränkbaren porösen Körper angreift oder an einer Düse angreift, aus der die Flüssigkeit (9) in das Arbeitsgas versprühbar ist.
17. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördereinrichtung der Vorrichtung das Aerosol (10) durch einen Entladungsbereich (24) hindurch fördert, in dem die dielektrisch behinderte elektrische Entladung hervorgerufen wird.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Heizung der Vorrichtung jede dem Aerosol (10) zugewandte Oberfläche des Plasmagenerators (23), an der beim Hervorrufen der dielektrisch behinderten elektrischen Entladung eine Spannung anliegt, beheizbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austragsdüse oder ein Inhalationsmundstück oder eine Inhalationsmaske (21) der Vorrichtung (1) zum Ausgeben des plasmaaktivierten Aerosols (11) ausgebildet und angeschlossen ist.
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