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WO2012136370A1 - Plasmaeinrichtung - Google Patents

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Info

Publication number
WO2012136370A1
WO2012136370A1 PCT/EP2012/001515 EP2012001515W WO2012136370A1 WO 2012136370 A1 WO2012136370 A1 WO 2012136370A1 EP 2012001515 W EP2012001515 W EP 2012001515W WO 2012136370 A1 WO2012136370 A1 WO 2012136370A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plasma
capillary element
channels
plasma device
electrode
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/001515
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gregor Morfill
Yangfang Li
Tetsuji Shimizu
Julia Zimmermann
Tobias KLÄMPFL
Original Assignee
MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. filed Critical MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Publication of WO2012136370A1 publication Critical patent/WO2012136370A1/de

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/14—Plasma, i.e. ionised gases
    • 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
    • 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
    • H05H1/2439—Surface discharges, e.g. air flow control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/0005—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts
    • A61L2/0011—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor for pharmaceuticals, biologicals or living parts using physical methods
    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
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    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/11—Apparatus for generating biocidal substances, e.g. vaporisers, UV lamps
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/15—Biocide distribution means, e.g. nozzles, pumps, manifolds, fans, baffles, sprayers
    • 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
    • H05H2245/00—Applications of plasma devices
    • H05H2245/30—Medical applications
    • H05H2245/36—Sterilisation of objects, liquids, volumes or surfaces

Definitions

  • the invention relates to a plasma device according to the preamble of claim 1.
  • Plasma devices of the type discussed here are known. They are used for the treatment, in particular for the disinfection and / or sterilization and / or decontamination of objects.
  • non-thermal plasmas are used at atmospheric pressure.
  • such devices are used in the medical field, not only to disinfect / sterilize medical devices, instruments and the like, but in particular to treat patients in the field of wound healing, tissue regeneration, in combating skin infections and chronic wounds. It is not only possible to directly apply a plasma to body surfaces.
  • the plasma treatment of humans, but also of animals, can also be effected through dressings, compresses, patches or other coverings, which in this case are preferably designed to be plasma-permeable.
  • a plasma application through a cover is known, in particular, from the international patent application with the official file number PCT / EP20107001491, the teaching of which is incorporated herein by reference.
  • PCT / EP20107001491 the teaching of which is incorporated herein by reference.
  • Known plasma devices are often large and unwieldy and thus impractical in their application.
  • Plasma devices are also known which are designed to be relatively small. These are usually connected to a pressure source or
  • CONFIRMATION COPY sen a fan, which, in order to achieve a sufficient plasma effect, expels the plasma from the plasma device to the surface to be treated. But such facilities are often unwieldy.
  • the object of the invention is therefore to provide a plasma device of the type mentioned here, on the one hand small, compact and simple, but on the other hand also generates and transported sufficient plasma to treat objects and surfaces with a plasma, in particular to disinfect and / or sterilize and / or decontaminate.
  • the plasma device has a plasma source and is characterized by a capillary element, which has a base body with through-channels.
  • This capillary element is arranged in the diffusion path of the plasma generated by the plasma source, preferably between a plasma-generating electrode of the plasma source and a surface to be treated.
  • the through-channels in the main body of the capillary element cause a collimation of the plasma, namely in that plasma components preferably pass through the through-channels, which have a velocity component running in the direction of these channels. This results in a particularly good orientation of the diffusion flow downstream of the capillary element. This causes a particularly effective plasma treatment of an object.
  • a plasma device in which the main body of the capillary element passageways having a diameter of 50 nm to 1 mm, in particular from 5 pm to 50 pm.
  • Such narrow passageways also referred to as microchannels, cause a particularly effective collimation of the plasma, so that its effect on the surface of an object or patient to be treated is particularly good.
  • the plasma is aligned very precisely to a location to be treated.
  • an embodiment of the plasma device which is characterized in that the through-channels are rectilinear or parallel to each other. This arrangement of the channels causes a good collimation of the plasma, which, however, can be further improved by the passage channels being rectilinear and parallel to one another.
  • the passage channels provided in the capillary element are aligned in the direction of the flow path, ie parallel to an imaginary connecting line between a plasma-generating electrode of the plasma source and the surface to be treated. This causes a particularly efficient collimation of the plasma.
  • the plasma device in which the through-channels in the capillary element are perpendicular to the surface of the plasma-generating electrode of the plasma source.
  • a particularly good collimation results even if the passageways with the imaginary connecting line include an acute angle.
  • the capillary element is placed directly on the surface of the plasma-generating electrode of the plasma source.
  • a distance of the capillary element of more than 0 mm to 5 mm may also be selected, in particular from 0.2 mm to 2 mm.
  • an embodiment of the plasma device which is distinguished by a capillary element that can be adapted and / or adapted to the surface of the plasma-generating electrode is particularly preferred. This makes it easy to ensure that the through-channels of the capillary element are perpendicular to the electrode surface, even if this is not flat forms, but for example, follows a curvature, for example, convex, in particular spherical segment-shaped.
  • An embodiment of the plasma device whose plasma source comprises a surface micro-discharge electrode, also referred to as a microdischarge electrode, by means of which a non-thermal atmospheric plasma can be generated is particularly preferred.
  • Such electrodes are from the international patent application with the official file number PCT / EP2009 / 001851 whose teaching is incorporated herein.
  • the plasma generated with this electrode is characterized in that it does not damage the surface of treated objects and is therefore particularly suitable for the treatment of patients. It is also characterized in that the ions and excited and thus preferably reactive neutral particles have a low temperature, for example practically room temperature, while the electrons are significantly hotter.
  • the plasma emerging from the plasma device as a whole has a temperature which is not significantly above the ambient temperature.
  • an embodiment of the plasma device is preferred, which is characterized in that the capillary element is formed as a passive element. This means that it has only through-channels for a passage of the plasma or of plasma components having a suitable rate component, without comprising any active components which would influence and / or promote a passage of components of the plasma, in particular electrically and / or magnetically.
  • no voltage is applied across the capillary element, so that there is no voltage drop between an inlet of a through-channel facing the plasma source and an outlet of a surface to be treated facing it. It follows that the capillary element does not prefer or select any particular ionic species, ie cations or anions.
  • the plasma device preferably also has no pressure difference between the input side of the through-channels and their output side. Furthermore, there is preferably no acceleration of particles in the region of the capillary element. Only due to the preferred direction of the passage channels results in an aligned and / or focused or defocused diffusion flow downstream of the capillary element, which enables a particularly effective plasma treatment. Further embodiments emerge from the remaining subclaims.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a first embodiment of a plasma device
  • Figure 2 is a schematic diagram of a second embodiment of a plasma device
  • Figure 3 is a schematic diagram of a third embodiment of a plasma device
  • Figure 4 is a schematic diagram of a fourth embodiment of a plasma device
  • Figure 5 is a schematic diagram of an embodiment
  • FIG. 6 is a schematic diagram of an embodiment of a plasma device
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of an embodiment of a plasma device that is modified with respect to FIG. 6.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a piasm device 1, which comprises a plasma source 3 and a voltage source 5 connected thereto. This is connected via suitable lines 7 to the plasma source 3, which has a first electrode 9 and a second electrode 11, to which a high voltage with a suitable frequency is applied via the lines 7 from the voltage source 5.
  • the plasma source 3 When activating the voltage source 5, the plasma source 3 is operated so that a plasma 13 indicated by arrows is generated.
  • FIG. 1 shows by way of example a plasma source 3 with electrodes 9 and 11. However, it is expressly pointed out that other plasma sources can be used which are capable of generating a plasma 13 indicated by the arrows shown in FIG. 1.
  • one of them may be grounded.
  • the electrode that could be touched by a user is thus accessible, grounded for safety reasons.
  • plasma is understood here to mean plasma in the strict sense, but also reactive species produced by the operation of the plasma source, for example atomic and / or molecular ions, free radicals and / or excited neutral particles
  • Reactive oxygen and reactive nitrogen species play a special role in the treatment of the surface to be treated - in a different mixing ratio - plasma in the narrower sense and / or reactive species of the type mentioned, the latter also being referred to as plasma, if no plasma in a narrower sense, in particular no electrically charged particles longer exists.
  • the plasma 13 serves to treat an object 15 or its surface 17.
  • the treatment may be to activate the surface 17, for example to ensure better adhesion of coatings, or to achieve improved biocompatibility, particularly in the case of implants.
  • plasma is also used to disinfect, sterilize and / or decontaminate objects 15 or their surface 17.
  • the treatment of the surface 17 of an object 15 also addresses the possibility of treating, in particular disinfecting, biological material, in particular organs or parts thereof to be transplanted.
  • the treatment of an object 15 in particular the treatment of a patient whose surface 17, ie the skin to be treated or wounds that are to be disinfected by means of the plasma or otherwise activated.
  • a capillary element 19 is introduced, which here is designed plate-shaped by way of example and comprises a main body 21.
  • this passage channels 23 are provided which have an inlet opening in the plasma source 3 facing the first surface 25, but also an outlet opening in the object 15 facing surface 27. The passageways 23 thus extend from the first surface 25 continuously through to second surface 27.
  • the capillary element 19 can - as in the illustrated embodiment - be integrally formed. But it is also possible to provide a capillary element 19, which comprises at least two sub-elements. These can preferably be arranged side by side, particularly preferably in a gap-free arrangement, but preferably also - viewed in the direction of the diffusion path extending from the plasma source 3 to the object 15 - one behind the other.
  • the passage channels 23 preferably extend straight through the base body 21 and are in particular cylindrical. Particularly preferably, the passage channels 23 extend parallel to each other through the main body 21, wherein they are aligned so that they are aligned in the direction of the extending from the plasma source 3 to the object 15 diffusion path. They run to an imaginary, on the capillary element 19 facing surface 29 of the second Electrode 1 1 perpendicular line 31 preferably parallel and therefore also perpendicular to the surface 29 of the second electrode 1 first
  • the capillary element 19 is arranged at a distance from the plasma source 3.
  • the plasma generated thereby passes through the through-channels 23 of the capillary element 19 and strikes the surface 17 of the object 5.
  • plasma components pass through the through-channels 23 whose velocity vector is directed in the direction of the through-channels 23, for example parallel to what leads to a collimation of the plasma and to a preferred direction of its diffusion.
  • the capillary element 19 is preferably designed so that the area ratio between the area of a surface 25, 27 of the capillary element 19 and the sum of the areas of the openings of the through-channels 23 is as large as possible, preferably 50:50.
  • the sum of the areas of the openings of the through channels 23 corresponds to the passage cross section of the capillary element 19.
  • this ratio should be chosen so that the desired UV dose is reached, for example 50:50.
  • this area ratio it is achieved that radiation of ultraviolet light, ie UV radiation 33, emitted by the plasma source 3 is partially shielded by the surface 17 of the object 15. In the area ratio selected here, at most 50% of the UV radiation 33 generated by the plasma source 3 impinges on the surface 17 of the object 15.
  • the UV shielding can preferably be influenced by a suitable choice of material for the capillary element 19.
  • a capillary element 19 with a reflecting surface has a higher proportion of UV radiation than if an absorbing and / or strongly scattering surface is provided.
  • a dashed arrow 32 indicates that an additive can be added to the plasma 13, preferably directly in the region of the electrodes 9, 11 of the plasma source 3, in order to ensure special properties of the plasma during the treatment of the object 15.
  • additives can be added to ensure specific types of treatment.
  • the generation of a special plasma is particularly important in the medical field and advantageous to take account of various circumstances, for example, to be able to kill certain germs. The production of such a special plasma is explained in detail in European Patent EP 2 160 081 A1, which is hereby specifically referred to and whose teaching is included here.
  • the capillary element 19 Since the capillary element 19 is arranged in the diffusion path between the plasma source 3 and the object 15 to be treated, the plasma, including a specially adapted plasma 13, must pass through the through-channels 23 of the capillary element 19. With an appropriate selection of the diameter of the through-channels 23, it is possible by means of the plasma also to supply medicaments on the atomic or molecular level to the object 15, in particular a patient. It is also possible to add additives 13 to the plasma only downstream of the capillary element 19.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a plasma device 1.
  • the same and functionally identical parts are provided with matching reference numerals, so that reference is made to the description of FIG.
  • the plasma device 1 has a plasma source 3, which is electrically connected to a voltage source 5 via lines 7.
  • a plasma source 3 which is electrically connected to a voltage source 5 via lines 7.
  • known details have been omitted, for example switches, control devices and the like, which are usually present in a plasma device 1 of the type mentioned here.
  • the plasma source 3 has a first electrode 9 and a second electrode 1 1.
  • an element made of non-conductive material is arranged between the electrodes.
  • the capillary element 19 is arranged with a minimum distance, which is explained in more detail below, to the surface 29 of the second electrode 11, which faces the object 15 to be treated or its surface 17.
  • the capillary element 19 is constructed identically, as in the first embodiment shown in Figure 1, so reference is made to the description above. It is also clear that also in this embodiment, the passage channels 21 are parallel to the imaginary line 31 and perpendicular to the surface 29 of the electrode 1 1 stand.
  • the additives are introduced directly into the region of the electrodes 9, 11 or between the surface 29 of the second electrode 11 and the surface 25 of the main body 21 of the capillary element 19, so that the resulting special plasma, as in the first embodiment according to Figure 1, must pass through the passageways 23 before it reaches the object 15.
  • the capillary element 19 is plate-shaped and thus adapted to the plate-shaped second electrode 1 1 of the plasma source 3.
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of the plasma device 1.
  • the electrodes 9 and 1 1 of the plasma source 3 in particular the capillary element 19 curved - namely convex - are formed. They can preferably form a half-cylinder or even a spherical section. In both cases, it is also preferably ensured here that the passage channels 23 in the main body 21 of the capillary element 19 are perpendicular to the surface 29 of the second electrode 9. Both electrodes are connected via a line 7 to a voltage source 1 1.
  • additives can be added to the plasma emerging from the capillary element 19 to form an object to be treated. It is also conceivable to supply additives between the electrodes 9 and 11 or, as described in connection with FIG. 1, between the surface 29 of the electrode 11 and the capillary element 19 in order to generate special plasmas.
  • the object to be treated is not shown in FIG. It lies in the diffusion path of the plasma 13, ie in FIG. 3 above the capillary element 19.
  • the outer contour of the capillary element 19 can be adapted to the contour of the object to be treated.
  • the shape of the capillary element 19 can be adapted to different purposes. For example, it is possible to use a spherical segment-shaped capillary element 19 as a deodorant applicator or to treat body surfaces more or less selectively, for example in insect bites.
  • the capillary element 19 can be adapted to different uses, it can, as well as the electrodes 9 and 1 1 of the plasma source 3 vice versa, so be formed concave. This makes it possible, for example, to realize a U-shaped or even a cylindrical plasma source 3, on the inner surface of which a U-shaped or cylindrical capillary element 19 is arranged. In this case, as shown in FIG. 3, the capillary element can be arranged in the immediate vicinity of an electrode of the plasma source 3 or rest thereon. It is also conceivable, as shown in Figure 1, to arrange the capillary element 19 at a distance from an electrode.
  • the plasma passing through the through-channels 23 is focused in the above-described concave capillary element 19, wherein the plasma is at a point on the side of the capillary element facing away from the plasma source 3 in the case of a spherical section design of the capillary element 19.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a plasma source.
  • the same and functionally identical parts are provided with matching reference numerals, so that reference can be made to the description of the preceding figures.
  • the exemplary embodiment of the plasma device 1 shown in FIG. 4 is similar to that shown in FIG. On the left is a plasma source 3 with electrodes 9 and 1 1 can be seen, which is connected via lines not shown here with a voltage source.
  • Plasma 13 generated by the plasma source 3 encounters a capillary element 19 with a main body 21, which is traversed by a number of passage channels 23.
  • the passage channels 23 arranged above and below a central through-channel 23m form an angle therewith, which opens-from right to left-in FIG. 4.
  • the through-channels are arranged on a bundle of rays, as it were, and intersect on the right of the capillary element 19.
  • the through-channels 23 are aligned such that the plasma 13 emerging from the capillary element 19 is focused onto a surface 17 of the object 15.
  • Plasma emanating from the plasma source 3 readily passes through the central passageway 23m.
  • Plasma passing through above and below the middle passageway Passage channels 23 arranged at 23 m diffuse, abut with the wall of the through channels 23 and finally exit the outlet openings in the surface 27 of the capillary element 19 facing the object 15.
  • the plasma emerging from the capillary element can be conically focused, with the cone angle opening from right to left in FIG. However, it is also conceivable to anticipate the focus on a more or less line-shaped area on the surface 17 of the object 15.
  • the through-channels 23 can also be oriented oppositely in a modified embodiment of a plasma source (not illustrated here), ie corresponding to a pencil of rays which opens from left to right, so that the plasma components emerging from the capillary element 19 diverge and thus become defocused.
  • a plasma source not illustrated here
  • the passage channels 23 in the main body 21 of the capillary element 19 are more or less evenly distributed.
  • the positioning of the channels, in particular their area density, and their orientation to different To adapt applications to apply the surface 17 of an object 15 with more or less plasma, optionally including an additive, and thus adapt the effect of the plasma to these applications.
  • the areas of the fingertips are preferably applied with more plasma, because there is usually a higher germ load than in the rest of the palm.
  • the fingertips can therefore be assigned more passageways than the rest of the palm. In other words, the number of through channels per unit area is higher at the fingertips.
  • FIG. 5 shows a modified capillary element 19, in which passages 23 are provided which are not rectilinear, but have subchannels 23/1 and 23/2 arranged at an angle to one another.
  • the sub-channels can be formed in a straight line.
  • capillary element 19 shown in Figure 5 are provided in the main body to the left of an imaginary center plane M from bottom left to top right ascending subchannels that pass in the right mid-plane M sub-channels 23/2, from top left to right run down.
  • the plasma penetrating into the through-channels 23 follows the course of these through-channels 23.
  • the main body 21 of the capillary element 19 may be formed in two parts. It is thus possible to arrange two partial elements one behind the other and preferably to connect them to one another, of which the first partial element reaches up to the imaginary center plane M, indicated by dashed lines, and the second partial element is arranged to the right of this central plane M.
  • the plasma source 3 not only generates plasma in the above-mentioned sense, but also UV radiation. This can penetrate rectilinear through-channels, for example the central through-passage 23m in FIG. 4, and reach the surface 17 of an object 15.
  • the passage channels 23 arranged at an angle to the central channel 23m do not allow the UV radiation, which is emitted rectilinearly by the plasma source 3, which is indicated in FIG. 4 by a dashed arrow 32, to protect the object 15 from UV radiation ,
  • the central through-channel 23m can be angled, as shown in FIG.
  • an arcuate course could also be selected as the through-passage, provided that it is curved only in such a way that UV radiation entering the inlet opening can not reach the outlet opening.
  • the attenuation of the UV radiation can - in addition to the above-mentioned course of the channels - on the one hand by the choice of fürstr. diameter of the through channels and on the other hand by the thickness of the capillary element 19 - measured in the direction of the connecting line between the plasma source 3 and the object 15 are influenced.
  • the variation of both parameters, the diameter and the thickness, can also influence the UV radiation.
  • the effect of a plasma generated by a plasma source 3 can be influenced by a heterogeneous arrangement of the through-channels 23 in the capillary element 19 on a surface 17 of an object 15: regions with a more or less strong plasma effect can be created.
  • a capillary element 19 may thus have areas with more or fewer passages. It is also conceivable to vary the diameters of the through-channels in order to allow more or less plasma to pass through the capillary element 19.
  • the amount of UV radiation impinging on the surface 17 can be varied by the capillary element 19, for example by the arrangement and configuration of the through-channels 23 and the thickness of the capillary element 19.
  • the capillary elements 19 of the exemplary embodiments of the plasma device 1 shown in the figures preferably have through-channels 23 with a diameter of 50 nm to 1 mm. Passage channels 23 with a diameter between 500 nm and 500 ⁇ m, in particular between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m, are particularly preferred.
  • the thickness of the capillary element 19 is preferably 0.3 mm to 10.0 mm, particularly preferably 1.0 mm to 5.0 mm, in order to achieve the desired collimation. Very particularly preferred is a ratio of thickness of the capillary element to diameter of the through channels 23 of> 10.
  • the capillary element 19 is preferably made of an electrically non-conductive material.
  • materials are used which do not interfere with the passing plasma and any additives present.
  • a plasma device 1 in which the capillary element 19 contains lead potassium silicate, aluminum oxide and / or silicon or consists of one or more of these materials.
  • the capillary element can also be vapor-deposited to influence the passing plasma, preferably with metal, in particular with silver.
  • the properties of the plasma can be influenced by appropriate interactions. For example, it is possible that at Wall bumps carriers are exchanged, or that there is an on or detuning of certain species.
  • the capillary element 19 is grounded, it is possible for charged particles to be discharged by interacting with its surface. Preferably, only uncharged, in particular reactive, species pass through the capillary element 19.
  • the capillary element 19 is completely non-conductive. It goes without saying that particles passing through the through-channels are not selected depending on their charge. The transmission of the capillary element 19 accordingly does not differ for negatively charged ions, positively charged ions and neutral particles, in particular radicals or other uncharged, in particular excited atoms and / or molecules. This also results in that there is no voltage drop across the through-channels, and that in the region of the capillary element no acceleration of particles, in particular no acceleration due to electrical and / or magnetic fields takes place.
  • the capillary element 19 is accordingly designed as a completely passive element, in whose area only a diffusive transport of particles takes place. These are selected exclusively with regard to their velocity components, or aligned in particular by wall joints with the walls of the through channels.
  • the capillary element itself preferably has no conductive elements, neither inside nor at its surfaces.
  • the capillary element 19 at least one, preferably the plasma source 3 and / or the surface to be treated 17 facing, at least partially conductive surface comprises. However, no voltage is applied across the passageways in this embodiment, so that the capillary element 19 is effective as a purely passive, diffusive transmitting element. It is possible that an embodiment of the capillary element 19 has two conductive surfaces, wherein a first conductive surface of the plasma source 3 and a second conductive surface of the surface 17 to be treated faces. If surfaces are conductive in the capillary element 19, this particularly preferably relates in particular to the first surface 25 and / or the second surface 27. It is also possible for an embodiment of the capillary element 19 to include conductive surfaces within the through-channels 23.
  • the capillary element 19 selectively transmits neutral particles, ie in particular radicals and / or other non-charged, preferably excited atoms or molecules.
  • neutral particles ie in particular radicals and / or other non-charged, preferably excited atoms or molecules.
  • these are - as in the embodiments described above - transmitted purely diffusively, so that the capillary element 19 is so far formed as passive.
  • the capillary Element 19 only a conductive surface, it is possible to ground them.
  • the capillary element 19 comprises two conductive surfaces, preferably the first surface 25 and the second surface 27 being conductive, it is possible to ground one of the conductive surfaces. It is also possible that both conductive surfaces are grounded.
  • a conductive surface it is also possible for a conductive surface to be grounded within the passageways 23.
  • the plasma device preferably does not comprise a pressure difference between the first surface 25 facing the plasma source 3 and the second surface 27 facing the object 15. The particle transfer through the capillary element is therefore not driven by a pressure gradient, but instead - as already mentioned several times - purely diffusive nature.
  • the capillary element 19 can - according to the explanations to FIG. 5 - also have a plurality of sub-elements located one behind the other in the direction of diffusion, whereby through-channels of adjacent sub-elements are connected to one another. Of course, more than two sub-elements can be provided for a capillary element 19.
  • the plasma device 1 is particularly preferably designed such that its plasma source 3 generates a surface microdischarge (surface microdischarge) by means of a surface microdischarge electrode. In this way, a non-thermal atmospheric plasma is generated over a large area. It is usually given a very low energy requirement, the at and below 0.5 W / cm 2 can lie.
  • the plasma source 3 of the plasma device 1, as was also indicated in Figures 1 to 5, the capillary element 19 can be particularly well adapted to the electrodes, in particular the second electrode 1 1 of the plasma source 3.
  • FIG. 6 shows an embodiment of a plasma device 1 in high magnification.
  • the plasma device 1 has a plasma source 3 with a first electrode 9 and a second electrode 11, between which a dielectric 35 is preferably arranged.
  • the first electrode 9 is exemplified plate-shaped, the second electrode 1 1 lattice-shaped.
  • the second electrode 1 1 may also be formed as a perforated plate.
  • the schematic diagram shows perpendicular to the image plane of Figure 6 extending wires 1 1 a, 1 1 b and 1 1 c recognize that here preferably tight, so gap-free, rest on the dielectric 35.
  • the electrode 1 1 formed as a grid forming the wires 1 1 a, 1 1 b and 1 1 c meshes of the grid.
  • a voltage source 5 When connecting the electrodes 9 and 1 1 to a voltage source 5, not shown here arises between the wires 1 1 a, 1 1 b and 1 1 c, and the other, not provided with reference numerals wires, by surface micro-discharge a plasma 13.
  • a capillary element 19 is mounted, wel Ches has a number of passageways 23, only two of which are shown here by way of example.
  • the areal density of the wires 11a, 11b and 11c or the mesh of the electrode 1 per unit area is less than the number of through-channels 23 per unit area.
  • the resulting plasma can at the left passage 23I, which is located immediately above a wire of the electrode 1 1, straight line in the direction of the longitudinal axis of the passage channel 23I exit.
  • the right of the two through-channels 23r is arranged at a distance from two adjacent wires 11b, 11c, so that plasma, as indicated by an arrow, enters the through-channel 23r at an angle and abuts against its walls. It finally emerges from the surface 27 of the capillary element 19 facing away from the electrode 11 and can thus reach the surface 17 of an object 15 indicated by a line.
  • the two through channels 23I and 23R are rectilinear.
  • the channels can run at an angle, as has been explained with reference to FIG. They can also not be arranged in parallel, as shown in FIG. 6, but be part of a bundle of rays, as has been explained with reference to FIG.
  • the number per Area unit and the diameter of the passageways 23 can be adapted to different applications.
  • FIG. 7 shows an embodiment of a plasma device 1 which is modified with respect to FIG. 6. Identical and functionally identical parts are again provided with corresponding reference numerals, so that reference is made to the description of the preceding figures.
  • the plasma device 1 in turn has a plasma source 3, which has a plate-shaped electrode 9 and a grid-shaped electrode 1 1, which preferably comprises lattice wires arranged, of which here some perpendicular to the image plane of Figure 7 extending wires 1 1 a, 1 1 b and 1 1 c are provided with reference numerals. Again, a perforated plate is used as the second electrode 1 1.
  • the grid-shaped electrode 1 1 is in the embodiment shown in Figure 7, unlike the embodiment of Figure 6, not exposed, but embedded in a dielectric 37, which is disposed above the dielectric 35 between the electrodes 9 and 1 1.
  • the two dielectrics 35 and 37 have different properties. However, it is quite possible to use one and the same dielectric - preferably also in one piece - for the entire plasma source 3.
  • the lower, first electrode 9 is plate-shaped, while the upper, as mentioned, is realized in the form of a lattice.
  • the capillary element 19th On the side of the grid-shaped electrode 1 1 is also the capillary element 19th arranged, which here purely by way of example only has a passage 23.
  • a plurality of such passageways 23, as in the other embodiments above, are provided.
  • a plasma 13 On the surface 39 of the dielectric 37, a plasma 13 is generated by surface micro discharge (Surface Micro Discharge). This exits through the through-channel 23 and then reaches the surface 17 of an object 15 only indicated here.
  • capillary element 19 is arranged at a distance d from the surface 39.
  • Plasma 13 can reach the at least one passage 23, the capillary element 19 is preferably at a distance of d
  • the distance d is preferably selected as a function of the number and the diameters of the passage channels 23 in order to ensure sufficient plasma diffusion through the capillary element 19
  • the plasma In the case of very thin capillary elements 19, it is possible for the plasma to form on the surface 27 of the capillary element 19 facing away from the plasma source 3. This should preferably be avoided in order to ensure the collimation effect of the capillary element 19. Accordingly, the distance d must then be selected.
  • passageways 23 are arranged so that they are each arranged over a wire 1 1 a, 1 1 b and 1 1 c of the electrode 1 1, it is also possible to reduce the distance d to 0 mm, because then by the Surface micro-discharge of the plasma source 3 the plasma directly in the passageways 23 then arises and can reach the surface 17 of the object 15.
  • the plasma device 1 is, as stated above, used to treat an object 15 or its surface 17 with a plasma, which can also be selected as object 15 according to the invention patients, their skin, wounds and / or natural or artificial body openings be treated with plasma.
  • any plasma source can be used.
  • a plasma device 1 of the type described above is used and the voltage source 5 is activated via lines 7 connected thereto plasma source 3, so that preferably surface micro-discharges are realized.
  • a plasma 13 which is indicated by arrows in FIGS. 1 to 3, is generated at the second electrode 1 1 of the plasma source 3.
  • Specific plasmas can be generated by additives, as indicated by the arrow 32.
  • the plasma 13 passes through the capillary element 19 and thereby passes to the surface 17 of the object 15.
  • a capillary element 19 in which the surface ratio is 50:50. Be the passageways 23 curved and / or they have at an angle to each other arranged, merging into each other sub-channel sections, the passing through the capillary element 19 through portion of UV radiation can be reduced to zero.
  • the proportion of UV radiation generated by the plasma source 3 can also be determined by the ratio between the thickness of the capillary element 19 and the diameter of the through-channels 23, which should preferably be> 10.
  • this ratio is already given, if it adjusts to a through-channels with different diameters capillary element 19 and applies only to the through-channel with the largest diameter.
  • the plasma 13 generated by the plasma source 3 is collimated. That is, plasma components whose velocity vector is in the direction of alignment of the passageways 23, pass more through the capillary element 19 and hit the surface 17 of the object 15.
  • the passageways 23 thus collimate the plasma, so it very well on a be - agreed spot of the surface 17 can be aligned. It is therefore characterized by a high activity, so that the treatment of the object 15 is very effective.
  • the plasma is particularly effective in disinfection, sterilization and / or decontamination.
  • the capillary element 19 thereby shields the surface 17 against the UV radiation emanating from the plasma source 3, so that damage to an object 15 or to a patient is reduced to a minimum.
  • the effectiveness of the plasma treatment is significantly better than in a treatment in which the capillary element is omitted or replaced by a diaphragm whose passage area corresponds to the sum of the cross-sectional areas of the through-channels.
  • the capillary element 19 may also be configured to minimize UV attenuation.
  • the collimating action of the capillary element 19 also makes it possible to apply a plasma, which has been specially adjusted by means of additives 32, specifically to the surface 17 of an object and to realize a particularly effective treatment of patients when using active pharmaceutical ingredients as an additive.
  • a plasma which has been specially adjusted by means of additives 32, specifically to the surface 17 of an object and to realize a particularly effective treatment of patients when using active pharmaceutical ingredients as an additive.
  • the skin in particular skin cells of a patient, becomes particularly receptive as a result of the plasma treatment, ie medicaments can therefore be supplied very effectively.
  • Micro-openings and channels in the skin especially in skin cells, for example, intracellular lipid compounds with a diameter of 5 nm to 36 nm, trans-folicular openings with a diameter of 10 pm to 210 pm, passages in the stratum corneum of the order of about 32 pm and passages in the other epidermis provide diffusion pathways for externally applied to the skin reactive species of a plasma. It is possible that intracellular lipid compounds are formed by the plasma. In existing trans-folicular openings, passages in the stratum corneum and passages in the other epidermis, a transport is preferably improved by them by the plasma penetrates into them and preferably entrains additives. As a result of the plasma treatment, cells, in particular of mammals, are at least temporarily permeable, so that substances, in particular medical active substances, can penetrate into living cells. Plasma-assisted transfection thus creates the possibility of administering medical active substances to patients.
  • the plasma device thus offers the possibility of collimating plasma, aligning it with very precisely defined surface areas of objects and patients, and treating these areas with plasma, if appropriate also with additives.
  • medicinal agents can be used as additives, which can penetrate into the smallest openings, even pores of a patient and develop their effectiveness by the treatment of body surfaces by plasma.
  • the plasma source 3 is operated in particular when using a surface micro-discharge electrode with air, wherein a low-temperature plasma is generated. It is also conceivable, however, to use a special gas with or without additives 32, in particular in the case of special treatment methods of objects 15, in order to be able to generate plasmas with special action properties. It turns out that the plasma device 1 can be modified very easily. It is thus possible, as in the first exemplary embodiment according to FIG. 1, to arrange the capillary element 19 at a distance from the plasma source 3 in order to influence the plasma 13 emanating from the plasma source 3 before it encounters an object 15.
  • the capillary element 19 is particularly preferably arranged close to the plasma-generating electrode, preferably on the second electrode 11, of the plasma source 3 or placed on it, as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the exemplary embodiments of the plasma device 1 described here can preferably be modified as follows:
  • the gap between the plasma source 3, in this case between the second electrode 11 and the capillary element 19, can be sealed laterally, be it by a suitable elastic seal For example, an O-ring or a sealing lip to avoid loss of the generated plasma or the reactive species and to ensure that the generated plasma ultimately passes through the through-channels 23 without lateral losses. All plasma is collimated and can be used very effectively according to the explanations given above.
  • the distance between the surface 17 of the capillary element 19 facing the object 17 and the surface 17 of the object 15 can be varied, in particular in order to change the amount of plasma striking the surface 17. For particularly sensitive objects 15, a higher distance is consequently selected.
  • the plasma source 3 can be controlled so that the generated plasma is reduced. In this case, the distance between the plasma source 3 and the capillary element 19 can then be reduced to the object 15.
  • the plasma device 1 of the type described here is characterized by a simple structure.
  • the capillary element 19 ensures effective plasma treatment of objects 15, because the plasma generated is preferably collimated purely diffusively through the through-channels 23 and aligned with specific areas of the surface 17 of an object 15. This leads to a very effective plasma treatment, without the need for any aids with which the plasma generated by the plasma source 3 would be applied in the direction of an object 15. In particular, it is therefore not necessary to connect the plasma device 1 to a compressed air source or to provide it with a fan in order to discharge the plasma generated by the plasma source 3 from the plasma source in order to be able to apply it to an object 15.
  • the plasma device described here can preferably be used for surface treatment with plasma in the narrower or broader sense, in particular also with neutral reactive species in the absence of charged particles.
  • the latter can be removed, for example, by grounding the capillary element 19.
  • there is no selection of particles according to their charge ie no selection of ions of a certain sort compared to ions of the complementary variety, that is to say, for example, cations with respect to anions.
  • the capillary element 19 is designed as a purely passive element, which transmits ions of different charge and neutral particles, regardless of their charge and only depending on their velocity components purely diffusive. In this case, no electrical and / or magnetic fields act on the transmitted particles in the region of the capillary element, in particular no acceleration of certain particles takes place.
  • the plasma device can be used in cosmetic applications and preferably also in conjunction with liquid and / or ointment active ingredients.
  • the plasma - also in a broader sense - preferably exerts a bactericidal effect, in particular on surfaces, whereby the efficiency of the proposed device is increased with respect to known devices.
  • the plasma device can preferably also be used for odor prevention or reduction of surfaces.
  • the collimation effect of the capillary element 19 thus allows a simple and easy construction of the plasma device 1, so that in particular hand-held plasma devices 1 can be realized, which are easy to handle and are characterized by a low weight.
  • the structure of the plasma device 1 described here also shows that it is very reliable and low-interference. can be set. Incidentally, it is clear that focusing and also defocusing of the plasma diffusion current is possible in a simple manner due to the orientation of the passage channels 23 described above.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Plasmaeinrichtung (1) mit einer Plasmaquelle (3) zur Erzeugung eines Plasmas. Sie ist gekennzeichnet durch ein Kapillar-Element (19) mit einem Grundkörper (21), der Durchgangskanäle (23) aufweist, wobei das Kapillar-Element (19) im Diffusionspfad des von der Plasmaquelle (3) generierten Plasmas (13) angeordnet ist.

Description

Plasmaeinrichtung Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Plasmaeinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Plasmaeinrichtungen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie werden zur Behandlung, insbesondere zur Desinfektion und/oder Sterilisation und/oder Dekontamination von Objekten eingesetzt. Dabei werden insbesondere nicht-thermische Plasmen bei Atmosphärendruck eingesetzt. Bevorzugt werden derartige Einrichtungen im medizinischen Bereich eingesetzt, nicht nur um medizinische Geräte, Instrumente und dergleichen zu desinfizieren/sterilisieren, sondern insbesondere um Patienten im Bereich der Wundheilung, Geweberegeneration, bei der Bekämpfung von Hautinfektionen und bei chronischen Wunden zu behandeln. Dabei ist es nicht nur möglich, Körperoberflächen unmittelbar mit einem Plasma zu beaufschlagen. Die Plasmabehandlung von Menschen, aber auch von Tieren, kann auch durch Verbände, Kompressen, Pflaster oder sonstige Abdeckungen hindurch erfolgen, die in diesem Fall vorzugsweise plasmadurchlässig ausgelegt sind. Eine Plasma-Applikation durch eine Abdeckung hindurch ist insbesondere aus der internationalen Patent- anmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen PCT/EP20107001491 bekannt, deren Lehre hier mit einbezogen wird. In vielen Fällen ist es erforderlich, gerade im medizinischen Bereich bei der Behandlung von Patienten, eine Plasmaquelle zu einer zu behandelnden Oberfläche zu führen. Bekannte Plasmaeinrichtungen sind häufig groß und unhandlich und damit bei ihrer Anwendung unpraktisch. Es sind auch Plasmaeinrichtungen bekannt, die relativ klein ausgelegt sind. Diese sind in der Regel mit einer Druckquelle verbunden oder wei-
BESTÄTIGUNGSKOPIE sen einen Ventilator auf, der, um eine ausreichende Plasma-Wirkung zu erzielen, das Plasma aus der Plasmaeinrichtung auf die zu behandelnde Oberfläche austreibt. Derartige Einrichtungen sind aber oft unhandlich. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Plasmaeinrichtung der hier angesprochenen Art zu schaffen, die einerseits klein, kompakt und einfacher aufgebaut ist, andererseits aber auch ausreichend Plasma generiert und transportiert, um Gegenstände und Oberflächen mit einem Plasma zu behandeln, insbesondere zu desinfizieren und/oder sterilisieren und/oder dekontaminieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Plasmaeinrichtung der oben genannten Art vorgeschlagen, welche die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Die Plasmaeinrichtung weist eine Plasmaquelle auf und zeichnet sich durch ein Kapillar-Element aus, welches einen Grundkörper mit Durchgangskanälen aufweist. Dieses Kapillar- Element wird in dem Diffusionspfad des von der Plasmaquelle generierten Plasmas angeordnet, bevorzugt zwischen einer plasmaerzeugenden Elektrode der Plasmaquelle und einer zu behandelnden Oberfläche. Die Durchgangskanäle im Grundkörper des Kapillar- Elements bewirken eine Kollimation des Plasmas, nämlich dadurch, dass Plasmaanteile bevorzugt durch die Durchgangskanäle hindurch treten, die eine in Richtung dieser Kanäle verlaufende Geschwindigkeitskomponente aufweisen. Dadurch ergibt sich eine besonders gute Ausrichtung der Diffusionsströmung stromabwärts des Kapillar- Elements. Dies bewirkt eine besonders effektive Plasmabehandlung eines Objekts. Dieser Effekt tritt ohne irgendwelche weiteren Hilfsmittel ein. Es ist also nicht erforderlich, das Plasma mittels Druckluft oder eines Ventilators aus der Plasmaquelle auszutreiben. Besonders bevorzugt wird eine Plasmaeinrichtung, bei welcher der Grundkörper des Kapillar-Elements Durchgangskanäle mit einem Durchmesser von 50 nm bis 1 mm aufweist, insbesondere von 5 pm bis 50 pm. Derartig enge, auch als Mikrokanäle bezeichnete Durch- gangskanäle bewirken eine besonders effektive Kollimation des Plasmas, so dass die Wirkung desselben auf der Oberfläche eines zu behandelnden Gegenstands beziehungsweise Patienten besonders gut ist. Außerdem wird das Plasma hierbei sehr exakt auf einen zu behandelnden Ort ausgerichtet. Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Plasmaeinrichtung, das sich dadurch auszeichnet, dass die Durchgangskanäle geradlinig oder parallel zueinander verlaufen. Diese Anordnung der Kanäle bewirkt eine gute Kollimation des Plasmas, die allerdings noch dadurch verbessert werden kann, dass die Durchgangskanäle geradlinig und parallel zueinander verlaufen.
Weiterhin bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Plasmaeinrichtung, bei der die in dem Kapillar-Element vorgesehenen Durchgangskanäle in Richtung des Strömungspfads ausgerichtet sind, also parallel zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen einer plasmaerzeugenden Elektrode der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche liegen. Dies bewirkt eine besonders effiziente Kollimation des Plasmas.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Plasmaeinrichtung, bei der die Durchgangskanäle in dem Kapillar-Element senkrecht auf der Oberfläche der plasmaerzeugenden Elektrode der Plasmaquelle stehen. Eine besonders gute Kollimation ergibt sich auch schon dann, wenn die Durchgangskanäle mit der gedachten Verbindungslinie einen spitzen Winkel einschließen.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Plasmaeinrichtung, bei welcher das Kapillar-Element unmittelbar auf die Ober- fläche der plasmaerzeugenden Elektrode der Plasmaquelle aufgesetzt ist. Je nach Ausführungsart der Plasmaquelle kann bevorzugt auch ein Abstand des Kapillar-Elements von mehr als 0 mm bis zu 5 mm gewählt werden, insbesondere von 0,2 mm bis 2 mm. Bei dieser Auslegung der Plasmaeinrichtung ergibt sich eine besonders effekti- ve Kollimation des erzeugten Plasmas und ein besonders guter Behandlungserfolg, sei es bei der Desinfektion, Sterilisation und/oder Dekontamination eines Gegenstands oder bei der Desinfektion der Haut eines Patienten.
Besonders bevorzugt wird außerdem ein Ausführungsbeispiel der Plasmaeinrichtung, die sich durch ein an die Oberfläche der plasmaerzeugenden Elektrode anpassbares und/oder angepasstes Kapillar-Element auszeichnet. Dadurch lässt sich leicht sicherstellen, dass die Durchgangskanäle des Kapillar-Elements senkrecht auf der Elektrodenoberfläche stehen, selbst wenn diese nicht eben ausge- bildet ist, sondern beispielsweise einer Krümmung folgt, beispielsweise konvex ausgebildet ist, insbesondere kugelabschnittsförmig.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Plasmaeinrichtung, deren Plasmaquelle eine auch als Microdischarge- Elektrode bezeichnete Oberflächen-Mikro-Entladungs-Elektrode um- fasst, mittels derer ein nicht-thermisches atmosphärisches Plasma generierbar ist. Derartige Elektroden sind aus der internationalen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen PCT/EP2009/001851 bekannt, deren Lehre hier mit einbezogen wird. Das mit dieser Elektrode erzeugte Plasma zeichnet sich dadurch aus, dass es die Oberfläche von behandelten Gegenständen nicht schädigt und dadurch auch bei der Behandlung von Patienten besonders geeignet ist. Es ist auch dadurch gekennzeichnet, dass die Ionen und angeregten und damit vorzugsweise reaktiven Neutralteilchen eine niedrige Temperatur, beispielsweise praktisch Raumtemperatur aufweisen, während die Elektronen wesentlich heißer sind. Das aus der Plasmaeinrichtung austretende Plasma hat insge- samt eine nicht deutlich über der Umgebungstemperatur liegende Temperatur.
Schließlich wird ein Ausführungsbeispiel der Plasmaeinrichtung bevorzugt, welche sich dadurch auszeichnet, dass das Kapillar- Element als passives Element ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass es lediglich Durchgangskanäle für einen Durchtritt des Plasmas beziehungsweise von Plasmaanteilen mit geeigneter Geschwindigkeitskomponente aufweist, ohne dass es irgendwelche aktiven Komponenten umfasst, welche einen Durchtritt von Bestandteilen des Plasmas insbesondere elektrisch und/oder magnetisch beeinflussen und/oder fördern würden. Insbesondere wird über dem Kapillar- Element vorzugsweise keine Spannung angelegt, so dass zwischen einem der Plasmaquelle zugewandten Eintritt eines Durchgangskanals und einem einer zu behandelnden Oberfläche zugewandten Austritt desselben kein Spannungsabfall gegeben ist. Daraus ergibt sich, dass das Kapillar-Element keine bestimmte Ionen-Sorte, also Kationen oder Anionen, bevorzugt oder selektiert. Stattdessen wirkt es auf alle Bestandteile des Plasmas, also insbesondere negativ geladene Ionen, positiv geladene Ionen und Neutralteilchen, insbesondere Radikale und/oder andere nicht geladene, insbesondere ange- regte Atome oder Moleküle, völlig gleich. Diese Spezies werden ohne Berücksichtigung ihrer Ladung transmittiert und lediglich bezüglich ihrer Geschwindigkeitskomponenten aufgrund der durch den Verlauf der Durchgangskanäle definierten Vorzugsrichtung selektiert. Dabei ist der Transport der Teilchen durch das Kapillar-Element vorzugsweise rein diffusiver Natur. Entsprechend weist die Plasmaeinrichtung bevorzugt auch keinen Druckunterschied zwischen der Eingangsseite der Durchgangskanäle und deren Ausgangsseite auf. Weiterhin findet bevorzugt keinerlei Beschleunigung von Teilchen im Bereich des Kapillar-Elements statt. Lediglich aufgrund der Vorzugsrichtung der Durchgangskanäle ergibt sich eine ausgerichtete und/oder fokussierte beziehungsweise defokussierte Diffusionsströ- mung stromabwärts des Kapillar-Elements, was eine besonders effektive Plasmabehandlung ermöglicht. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels einer Plasmaeinrichtung;
Figur 2 eine Prinzipskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Plasmaeinrichtung;
Figur 3 eine Prinzipskizze eines dritten Ausführungsbeispiels einer Plasmaeinrichtung; Figur 4 eine Prinzipskizze eines vierten Ausführungsbeispiels einer Plasmaeinrichtung;
Figur 5 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels
Kapillar-Elements für eine Plasmaeinrichtung; Figur 6 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels einer
Plasmaeinrichtung in starker Vergrößerung, und
Figur 7 eine Prinzipskizze eines gegenüber Figur 6 abgewandelten Ausführungsbeispiels einer Plasmaeinrichtung.
Aus Figur 1 geht ein erstes Ausführungsbeispiel einer Piasmaein- richtung 1 hervor, welche eine Plasmaquelle 3 und eine damit verbundene Spannungsquelle 5 umfasst. Diese ist über geeignete Leitungen 7 mit der Plasmaquelle 3 verbunden, welche eine erste Elektrode 9 und eine zweite Elektrode 11 aufweist, an die über die Leitungen 7 von der Spannungsquelle 5 eine Hochspannung mit einer geeigneten Frequenz angelegt wird. Bei Aktivierung der Spannungsquelle 5 wird die Plasmaquelle 3 so betrieben, dass ein durch Pfeile angedeutetes Plasma 13 generiert wird.
Aus Figur 1 ist beispielhaft eine Plasmaquelle 3 mit Elektroden 9 und 11 ersichtlich. Es wird hier jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch andere Plasmaquellen eingesetzt werden können, welche in der Lage sind, ein durch die in Figur 1 wiedergegebenen Pfeile angedeutetes Plasma 13 zu generieren.
Bei Plasmaquellen, die zwei oder mehrere Elektroden aufweisen, kann eine der beiden geerdet sein. Vorzugsweise ist die Elektrode, die von einem Benutzer berührt werden könnte, also zugänglich ist, aus Sicherheitsgründen geerdet. Denkbar ist es aber auch, eine der beiden Elektroden mit einer Spannungsquelle zu verbinden und die andere Elektrode massefrei zu lassen, also kein definiertes Potenzial an diese anzulegen, sodass eine sogenannte floating electrode ge- geben ist. Mit dem Begriff „Plasma" wird hier Plasma im engeren Sinne verstanden, aber auch durch den Betrieb der Plasmaquelle erzeugte reaktive Spezies, beispielsweise Atom- und/oder Molekül- Ionen, Radikale und/oder angeregte Neutralteilchen. Bei der Behandlung von Patienten, insbesondere mit Medikamenten, spielen reaktive Sauerstoff- und reaktive Stickstoff-Spezies eine besondere Rolle. Auf die zu behandelnde Oberfläche treffen also - in unterschiedlichem Mischungsverhältnis - Plasma im engeren Sinne und/oder reaktive Spezies der genannten Art, wobei letztere hier auch als Plasma bezeichnet werden, wenn kein Plasma in engerem Sinne, insbesondere keine elektrisch geladenen Teilchen mehr vorhanden ist.
Das Plasma 13 dient dazu, ein Objekt 15 beziehungsweise dessen Oberfläche 17 zu behandeln. Die Behandlung kann darin bestehen, die Oberfläche 17 zu aktivieren, beispielsweise um eine bessere Haftung von Beschichtungen zu gewährleisten, oder um, insbesondere bei Implantaten, eine verbesserte Bioverträglichkeit zu erreichen. Plasma wird aber auch dazu verwendet, Objekte 15 beziehungsweise deren Oberfläche 17 zu desinfizieren, zu sterilisieren und/oder zu dekontaminieren. Mit der Behandlung der Oberfläche 17 eines Objekts 15 wird hier auch die Möglichkeit angesprochen, biologisches Material, insbesondere zu transplantierende Organe oder Teile davon, zu behandeln, insbesondere zu desinfizieren. Schließlich wird mit der Behandlung eines Objekts 15 insbesondere auch die Behandlung eines Patienten erfasst, dessen Oberfläche 17, also die Haut, behandelt werden soll oder aber Wunden, die mittels des Plasmas desinfiziert werden oder sonst aktiviert werden sollen.
In den auch als Strömungspfad bezeichneten Diffusionspfad zwischen der Plasmaquelle 3 und dem Objekt 15 ist ein Kapillar- Element 19 eingebracht, das hier beispielhaft plattenförmig ausgebildet ist und einen Grundkörper 21 umfasst. In diesem sind Durchgangskanäle 23 vorgesehen, die eine Eintrittsöffnung in der der Plasmaquelle 3 zugewandten ersten Oberfläche 25 aufweisen, aber auch eine Austrittsöffnung in der dem Objekt 15 zugewandten Ober- fläche 27. Die Durchgangskanäle 23 erstrecken sich also von der ersten Oberfläche 25 durchgehend bis zur zweiten Oberfläche 27.
Das Kapillar-Element 19 kann - wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - einstückig ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, ein Kapillar-Element 19 vorzusehen, welches mindestens zwei Teilelemente umfasst. Diese können bevorzugt nebeneinander, besonders bevorzugt in spaltfreier Anordnung, aber vorzugsweise auch - in Richtung des sich von der Plasmaquelle 3 bis zum Objekt 15 erstreckenden Diffusionspfads gesehen - hintereinander angeordnet sein. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel verlaufen die Durchgangkanäle 23 vorzugsweise geradlinig durch den Grundkörper 21 und sind insbesondere zylindrisch ausgebildet. Besonders bevorzugt verlaufen die Durchgangskanäle 23 parallel zueinander durch den Grundkörper 21 , wobei sie so ausgerichtet sind, dass sie in Richtung des sich von der Plasmaquelle 3 bis zum Objekt 15 erstreckenden Diffusions- pfads ausgerichtet sind. Sie verlaufen zu einer gedachten, auf der dem Kapillar-Element 19 zugewandten Oberfläche 29 der zweiten Elektrode 1 1 senkrecht stehenden Linie 31 vorzugsweise parallel und stehen daher ebenfalls senkrecht auf der Oberfläche 29 der zweiten Elektrode 1 1 .
Bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Plasmaeinrichtung 1 ist das Kapillar-Element 19 in einem Abstand zur Plasmaquelle 3 angeordnet. Das von dieser generierte Plasma tritt durch die Durchgangskanäle 23 des Kapillar-Elements 19 hindurch und trifft auf die Oberfläche 17 des Objekts 5. Bevorzugt treten Plasmaanteile durch die Durchgangskanäle 23 hindurch, deren Geschwindigkeitsvektor in Richtung der Durchgangskanäle 23, beispielsweise parallel dazu gerichtet ist, was zu einer Kollimation des Plasmas und zu einer Vorzugsrichtung von dessen Diffusion führt.
Das Kapillar-Element 19 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass das Flächenverhältnis zwischen der Fläche einer Oberfläche 25, 27 des Kapillar-Elements 19 und der Summe der Flächen der Öffnungen der Durchgangskanäle 23 so groß wie möglich ist, vorzugsweise 50:50 beträgt. Die Summe der Flächen der Öffnungen der Durchgangskanäle 23 entspricht dem Durchtrittsquerschnitt des Kapillarelements 19. Im Fall einer UV-Abschirmung ist dieses Verhältnis so zu wählen, dass die gewünschte UV-Dosis erreicht wird, beispielsweise 50:50. Durch dieses Flächenverhältnis wird erreicht, dass von der Plasmaquelle 3 ausgehende Strahlung ultravioletten Lichts, also UV- Strahlung 33, von der Oberfläche 17 des Objekts 15 teilweise abge- schirmt wird. Bei dem hier gewählten Flächenverhältnis trifft höchstens 50 % der von der Plasmaquelle 3 erzeugten UV-Strahlung 33 auf die Oberfläche 17 des Objekts 15. Die UV-Abschirmung kann bevorzugt durch eine geeignete Materialwahl für das Kapillar- Element 19 beeinflusst werden. Beispielsweise tritt durch ein Kapillar Element 19 mit reflektierender Oberfläche ein höherer Anteil an UV- Strahlung, als wenn eine absorbierende und/oder stark streuende Oberfläche vorgesehen ist.
In Figur 1 ist durch einen gestrichelten Pfeil 32 angedeutet, dass dem Plasma 13, bevorzugt unmittelbar im Bereich der Elektroden 9, 1 1 der Plasmaquelle 3, ein Additiv beigefügt werden kann, um spezielle Eigenschaften des Plasmas bei der Behandlung des Objekts 15 zu gewährleisten. Es ist bekannt, Plasmen individuell zu de- signen, indem verschiedene Gase, Katalysatoren oder medizinisch aktive Wirkstoffe, also allgemein: Additive beigefügt werden. Damit lassen sich spezifische Behandlungsarten sicherstellen. Die Generierung eines speziellen Plasmas ist besonders im medizinischen Bereich wichtig und vorteilhaft, um verschiedensten Gegebenheiten Rechnung tragen, beispielsweise bestimmte Keime abtöten zu können. Die Erzeugung eines derartigen speziellen Plasmas wird im Einzelnen erläutert in der Europäischen Patentschrift EP 2 160 081 A1 , auf die hier speziell verwiesen und deren Lehre hier mit einbe- zogen wird.
Da zwischen der Plasmaquelle 3 und dem zu behandelten Objekt 15 das Kapillar-Element 19 im Diffusionspfad angeordnet ist, muss das Plasma, auch ein speziell abgestimmtes Plasma 13, durch die Durchgangskanäle 23 des Kapillar-Elements 19 hindurch treten. Bei entsprechender Auswahl des Durchmessers der Durchgangskanäle 23 ist es möglich, mittels des Plasmas auch Medikamente auf atomarer beziehungsweise molekularer Ebene dem Objekt 15, insbesondere einem Patienten, zuzuführen. Es ist auch möglich, dem Plasma 13 Additive erst stromabwärts des Kapillar-Elements 19 beizumischen.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Plasmaeinrichtung 1 . Gleiche und funktionsgleiche Teile sind mit übereinstimmen- den Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu Figur 1 verwiesen wird.
Die Plasmaeinrichtung 1 weist eine Plasmaquelle 3 auf, die mit einer Spannungsquelle 5 über Leitungen 7 elektrisch verbunden ist. Zur Vereinfachung ist hier, wie bei den übrigen Darstellungen auf be- kannte Details verzichtet worden, beispielsweise Schalter, Steuerungseinrichtungen und dergleichen, die üblicherweise bei einer Plasmaeinrichtung 1 der hier angesprochenen Art vorhanden sind.
Die Plasmaquelle 3 weist eine erste Elektrode 9 und eine zweite Elektrode 1 1 auf. Vorzugsweise ist zwischen den Elektroden ein aus nicht leitendem Material hergestelltes Element angeordnet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kapillar-Element 19 mit einem minimalen Abstand, der unten näher erläutert wird, zu der Oberfläche 29 der zweiten Elektrode 1 1 angeordnet, die dem zu behandelnden Objekt 15 beziehungsweise dessen Oberfläche 17 zu- gewandt ist.
Im Übrigen ist das Kapillar-Element 19 identisch aufgebaut, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 , sodass auf die Beschreibung oben verwiesen wird. Deutlich wird auch, dass auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Durchgangskanäle 21 parallel zu der gedachten Linie 31 verlaufen und senkrecht auf der Oberfläche 29 der Elektrode 1 1 stehen. Das von der Plasmaquelle 3 erzeugte Plasma 13, welches auch hier durch die Pfeile angedeutet ist, tritt durch die Durchgangskanäle 23 hindurch und gelangt zur Oberfläche 17 des Objekts 15.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist es möglich, dem durch die Pfeile angedeuteten Plasma 13 ein oder mehrere Additive beizufügen, was durch einen Pfeil 32 angedeutet ist. Hier erfolgt die Beimischung der Additive, die oben anhand von Figur 1 im Einzelnen erläutert wurden, allerdings erst in einem Bereich des Diffusions- beziehungsweise Strömungspfads jenseits des Kapillar- Elements 19. Die Additive gelangen unmittelbar zur Oberfläche 17 des zu behandelnden Objekts 15.
In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 werden die Additive unmittelbar in den Bereich der Elektroden 9, 1 1 oder zwischen die Oberfläche 29 der zweiten Elektrode 1 1 und die Ober- fläche 25 des Grundkörpers 21 des Kapillar-Elements 19 eingebracht, sodass das entstehende spezielle Plasma, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 , durch die Durchgangskanäle 23 hindurch treten muss, bevor es zu dem Objekt 15 gelangt.
Auch bei dem in Figur 2 wiedergegebenen zweiten Ausführungsbei- spiel ist das Kapillar-Element 19 plattenförmig ausgebildet und damit an die plattenförmige zweite Elektrode 1 1 der Plasmaquelle 3 ange- passt.
Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Plasmaeinrichtung 1 . Gleiche und funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass auf die Beschreibung zu den Figuren 1 und 2 verwiesen wird. Der Aufbau der Plasmaeinrichtung 1 entspricht dem des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2. Der einzige Unterschied gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Elektroden 9 und 1 1 der Plasmaquelle 3, insbesondere das Kapillar- Element 19 gekrümmt - nämlich konvex - ausgebildet sind. Sie können bevorzugt einen Halbzylinder oder aber auch eine Kugelabschnitt bilden. In beiden Fällen ist vorzugsweise auch hier sichergestellt, dass die Durchgangskanäle 23 im Grundkörper 21 des Kapil- lar-Elements 19 senkrecht auf der Oberfläche 29 der zweiten Elek- trode 9 stehen. Beide Elektroden sind über eine Leitung 7 mit einer Spannungsquelle 1 1 verbunden.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 können dem von dem Kapillar-Element 19 zu einem zu behandelnden Objekt ausgehenden Plasma 13 Additive hinzugefügt werden. Denkbar ist es auch, zwischen den Elektroden 9 und 1 1 beziehungsweise - wie in Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben - zwischen der Oberfläche 29 der Elektrode 1 1 und dem Kapillar-Element 19 Additive zuzuführen, um spezielle Plasmen zu generieren.
Das zu behandelnde Objekt ist in Figur 3 nicht dargestellt. Es liegt in dem Diffusionspfad des Plasmas 13, in Figur 3 also oberhalb des Kapillar-Elements 19. Vorzugsweise kann die Außenkontur des Ka- pillar-Elements 19 an die Kontur des zu behandelnden Objekts an- gepasst sein.
Die Form des Kapillar-Elements 19 kann an verschiedene Einsatz- zwecke angepasst werden. Beispielsweise ist es möglich, ein kugel- abschnittsförmiges Kapillar-Element 19 als Deodorant-Applikator zu verwenden oder aber dazu, mehr oder weniger punktuell Körperoberflächen zu behandeln, beispielsweise bei Insektenstichen.
Da das Kapillar-Element 19 an verschiedene Verwendungszwecke anpassbar ist, kann es, wie auch die Elektroden 9 und 1 1 der Plas- maquelle 3 umgekehrt, also konkav gewölbt ausgebildet werden. Damit ist es möglich, beispielsweise eine U-förmige oder auch eine zylindrische Plasmaquelle 3 zu realisieren, auf deren Innenfläche ein U-förmiges oder zylindrisches Kapillar-Element 19 angeordnet ist. Dabei kann das Kapillar-Element, wie in Figur 3 dargestellt, in unmit- telbarer Nähe zu einer Elektrode der Plasmaquelle 3 angeordnet sein oder auf dieser aufliegen. Denkbar ist es auch, wie in Figur 1 gezeigt, das Kapillar-Element 19 in einem Abstand zu einer Elektrode anzuordnen.
Es zeigt sich, dass bei der in Figur 3 dargestellten Ausgestaltung der Plasmaquelle 3 die Durchgangskanäle 23 im Kapillar-Element 19 divergieren, wobei sich deren Mittelachsen in einem gedachten Punkt - auf der der Plasmaquelle 3 zugewandten Seite des Kapillar- Elements 19 - schneiden können. Auf jeden Fall wird deutlich, dass aus den Durchgangskanälen austretendes Plasma defokussiert, die Diffusionsströmung also aufgeweitet wird.
Umgekehrt wird das durch die Durchgangskanäle 23 hindurch tretende Plasma bei dem oben beschriebenen konkav ausgebildeten Kapillar-Element 19 fokussiert, wobei bei einer kugelabschnittsförmi- gen Ausgestaltung des Kapillar-Elements 19 das Plasma auf einen Punkt - auf der der Plasmaquelle 3 abgewandten Seite des Kapillar- Elements 19 - gerichtet wird und bei einer U- beziehungsweise rin- nenförmigen Ausgestaltung auf eine Linie. Die Diffusionsströmung wird also gebündelt.
Die Fokussierung bietet die Möglichkeit, definierte Bereiche mit Plasma, gegebenenfalls auch mit Additiven, zu beaufschlagen. Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Plasmaquelle. Gleiche und funktionsgleiche Teile sind mit übereinstimmenden Bezugsziffern versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen werden kann.
Das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Plasmaeinrich- tung 1 ähnelt dem in Figur 1 dargestellten. Links ist eine Plasmaquelle 3 mit Elektroden 9 und 1 1 zu erkennen, die über hier nicht dargestellte Leitungen mit einer Spannungsquelle verbunden ist. Von der Plasmaquelle 3 erzeugtes Plasma 13 trifft auf ein Kapillar- Element 19 mit einem Grundkörper 21 , der von einer Anzahl Durch- gangskanälen 23 durchzogen ist. Diese sind, anders als bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 , nicht parallel zueinander angeordnet. Vielmehr schließen die oberhalb und unterhalb eines mittleren Durchgangskanals 23m angeordneten Durchgangskanäle 23 einen Winkel mit diesem ein, der sich - in Figur 4 - von rechts nach links öffnet. Die Durchgangskanäle sind quasi auf einem Strahlenbüschel angeordnet und schneiden sich rechts von dem Kapillar- Element 19. Vorzugsweise sind die Durchgangskanäle 23 so ausgerichtet, dass das aus dem Kapillar-Element 19 austretende Plasma 13 auf eine Oberfläche 17 des Objekts 15 fokussiert wird. Von der Plasmaquelle 3 ausgehendes Plasma tritt ohne Weiteres durch den mittleren Durchgangskanal 23m hindurch. Plasma, welches durch ober- und unterhalb des mittleren Durchgangskanals 23m angeordnete Durchgangskanäle 23 diffundiert, stößt mit der Wandung der Durchgangskanäle 23 und tritt schließlich aus den Austrittsöffnungen in der dem Objekt 15 zugewandten Oberfläche 27 des Kapillar-Elements 19 aus. Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist es also, wie oben bereits erläutert, möglich, Plasma auf bestimmte Bereiche eines Objekts zu fokussieren, einerseits um die Wirkung des Plasmas und eines gegebenenfalls vorhandenen Additivs zu verstärken, andererseits Bereiche außerhalb des vom Plasma getroffenen Fokusbe- reichs nur wenig oder gar nicht mit Plasma zu belasten.
Es ist ohne Weiteres ersichtlich, dass das aus dem Kapillar-Element austretende Plasma kegelförmig fokussiert werden kann, wobei sich der Kegelwinkel von rechts nach links in Figur 4 öffnet. Denkbar ist aber auch, die Fokussierung auf einen mehr oder weniger linienför- migen Bereich auf der Oberfläche 17 des Objekts 15 vorwegzunehmen.
Die Durchgangskanäle 23 können bei einem abgewandelten, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel einer Plasmaquelle auch entgegengesetzt orientiert sein, also einem sich von links nach rechts öffenenden Strahlenbüschel entsprechen, sodass die aus dem Kapillar-Element 19 austretenden Plasmaanteile divergieren und damit defokussiert werden.
Bei den anhand der Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Durchgangskanäle 23 im Grundkörper 21 des Kapillar-Elements 19 mehr oder weniger gleichmäßig verteilt. Es ist jedoch sehr wohl möglich, die Positionierung der Kanäle, insbesondere deren Flächendichte, und deren Ausrichtung an verschiedene Anwendungsfälle anzupassen, um die Oberfläche 17 eines Objekts 15 mit mehr oder weniger Plasma, gegebenenfalls inklusive eines Additivs, zu beaufschlagen und damit die Wirkung des Plasmas an diese Anwendungsfälle anzupassen. Beispielsweise bei der Desinfektion einer Innenfläche einer Hand werden vorzugsweise die Bereiche der Fingerspitzen mit mehr Plasma beaufschlagt, weil hier in der Regel eine höhere Keimbelastung vorliegt als in der übrigen Handfläche. Den Fingerspitzen können also mehr Durchgangskanäle zugeordnet werden, als der übri- gen Handinnenfläche. In anderen Worten: Die Anzahl der Durchgangskanäle pro Flächeneinheit ist im Bereich der Fingerspitzen höher.
Bei den Prinzipskizzen gemäß den Figuren 1 bis 4 sind die Durchgangskanäle 23 geradlinig ausgebildet. Figur 5 zeigt ein abgewan- deltes Kapillar-Element 19, bei welchem Durchgangskanäle 23 vorgesehen sind, die nicht geradlinig ausgebildet sind, sondern unter einem Winkel zueinander angeordnete Teilkanäle 23/1 und 23/2 aufweisen. Die Teilkanäle in sich können geradlinig ausgebildet sein.
Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des Kapillar- Elements 19 sind in den Grundkörper links einer gedachten Mittelebene M von links unten nach rechts oben aufsteigende Teilkanäle vorgesehen, die in rechts der Mittelebene M liegende Teilkanäle 23/2 übergehen, die von links oben nach rechts unten verlaufen.
Das in die Durchgangskanäle 23 eindringende Plasma folgt dem Verlauf dieser Durchgangskanäle 23. Der Grundkörper 21 des Kapillar-Elements 19 kann zweiteilig ausgebildet sein. Es ist also möglich, zwei Teilelemente hintereinander anzuordnen und vorzugsweise miteinander zu verbinden, von denen das erste Teilelement bis zu der gedachten, gestrichelt eingezeich- neten Mittelebene M reicht und das zweite Teilelement rechts von dieser Mittelebene M angeordnet ist.
Die Berührungsebene der beiden Teilelemente, die hier also mit der Mittelebene zusammenfällt, ist hier gestrichelt wiedergegeben.
Von der Plasmaquelle 3 wird nicht nur Plasma in dem oben genann- ten Sinne erzeugt, sondern auch UV-Strahlung. Diese kann geradlinige Durchgangskanäle, beispielsweise den mittleren Durchgangskanal 23m in Figur 4 durchdringen und auf die Oberfäche 17 eines Objekts 15 gelangen. Die unter einem Winkel zum mittleren Kanal 23m angeordneten Durchgangskanäle 23 lassen die geradlinig von der Plasmaquelle 3 ausgehende UV-Strahlung, die in Figur 4 durch einen gestrichelten Pfeil 32 angedeutet ist, nicht ohne Weiteres hindurch treten und schützen daher das Objekt 15 vor UV-Strahlung.
Um zu verhindern, dass in dem mittleren Bereich des Kapillar- Elements 19 der Plasmaeinrichtung 1 in Figur 4 UV-Strahlung von der Plasmaquelle 3 zum Objekt 15 gelangt, kann der mittlere Durchgangskanal 23m abgewinkelt ausgebildet werden, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Entsprechend könnte auch ein bogenförmiger Verlauf als Durchgangskanal gewählt werden, sofern er nur so gekrümmt ist, dass in die Eintrittsöffnung eintretende UV-Strahlung nicht zur Aus- trittsöffnung gelangen kann.
Die Dämpfung der UV-Strahlung kann - neben dem oben angesprochenen Verlauf der Kanäle - zum einen durch die Wahl der Durch- messer der Durchgangskanäle und zum anderen durch die Dicke des Kapillar-Elements 19 - gemessen in Richtung der Verbindungslinie zwischen der Plasmaquelle 3 und dem Objekt 15 beeinflusst werden. Auch durch die Variation beider Parameter, dem Durchmes- ser und der Dicke, kann die UV-Strahlung beeinflusst werden. Schließlich ist es - wie bereits oben angedeutet - auch möglich, die Dämpfung der UV-Strahlung durch eine geeignete Materialwahl für das Kapillar-Element 19 zu beeinflussen.
Es ist damit möglich, die auf ein Objekt 15 auftreffende UV-Strahlung mehr oder weniger zu dämpfen oder ganz abzuschirmen.
Insgesamt zeigt sich, dass die Einwirkung eines von einer Plasmaquelle 3 erzeugten Plasmas durch eine heterogene Anordnung der Durchgangskanäle 23 im Kapillar-Element 19 auf eine Oberfläche 17 eines Objekts 15 beeinflusst werden kann: Es können Bereiche mit einer mehr oder weniger starken Plasmaeinwirkung geschaffen werden. Ein Kapillar-Element 19 kann also Bereiche mit mehr oder weniger vielen Durchgangskanälen aufweisen. Denkbar ist es auch, die Durchmesser der Durchgangskanäle zu variieren, um mehr oder weniger Plasma durch das Kapillar-Element 19 hindurch treten zu las- sen.
Außerdem kann die Menge der UV-Strahlung, die auf die Oberfläche 17 auftrifft, durch das Kapillar-Element 19, beispielsweise durch die Anordnung und Ausgestaltung der Durchgangskanäle 23 sowie die Dicke des Kapillar-Elements 19 variiert werden. Trotz des sehr einfachen Aufbaus des Kapillar-Elements 19 ergibt sich eine Reihe von Variationsmöglichkeiten bei der Beaufschlagung einer Oberfläche 17 eines Objekts 15. Die Kapillar-Elemente 19 der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der Plasmaeinrichtung 1 weisen vorzugsweise Durchgangskanäle 23 mit einem Durchmesser von 50 nm bis 1 mm auf. Besonders bevorzugt werden Durchgangskanäle 23 mit einem Durchmesser zwischen 500 nm und 500 μιη, insbesondere zwischen 5 pm bis 50 pm.
Die Dicke des Kapillar-Elements 19 beträgt vorzugsweise 0,3 mm bis 10,0 mm, besonders bevorzugt 1 ,0 mm bis 5,0 mm, um die gewünschte Kollimation zu erreichen. Ganz besonders bevorzugt wird ein Verhältnis von Dicke des Kapillar-Elements zu Durchmesser der Durchgangskanäle 23 von > 10.
Das Kapillar-Element 19 besteht vorzugsweise aus einem elektrisch nicht-leitenden Material. Bevorzugt werden Materialien verwendet, die das hindurch tretende Plasma und gegebenenfalls vorhandene Additive nicht beeinträchtigen. Bevorzugt werden aber auch Materialien, die auf das Plasma und/oder die Additive - vorzugsweise kata- lytisch - wirken und somit eine spezielle Wirkung des Plasmas hervorrufen. Besonders bevorzugt wird eine Plasmaeinrichtung 1 , bei welcher das Kapillar-Element 19 Bleialkalisilikat, Aluminiumoxid und/oder Silizium enthält oder aus einem oder mehreren dieser Materialien besteht. Schließlich kann das Kapillar-Element zur Beeinflussung des hindurch tretenden Plasmas auch bedampft werden, vorzugsweise mit Metall, insbesondere mit Silber.
Je nach Wahl des Materials für zumindest die Oberfläche des Kapil- lar-Elements 19, insbesondere der Durchgangskanäle, können die Eigenschaften des Plasmas durch entsprechende Wechselwirkungen beeinflusst werden. Beispielsweise ist es möglich, dass bei Wandstößen Ladungsträger ausgetauscht werden, oder dass eine An- oder auch Abregung bestimmter Spezies erfolgt. Ist das Kapillar- Element 19 geerdet, ist es möglich, dass geladene Teilchen durch Wechselwirkung mit dessen Oberfläche entladen werden. Vorzugs- weise treten dann nur noch ungeladene, insbesondere reaktive Spezies durch das Kapillar-Element 19.
Es zeigt sich also Folgendes: In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Kapillar-Element 19 vollständig nicht-leitend ausgebildet. Dabei ergibt sich von selbst, dass durch die Durchgangskanäle tre- tende Teilchen nicht in Abhängigkeit von ihrer Ladung selektiert werden. Die Transmission des Kapillar-Elements 19 unterscheidet sich demnach nicht für negativ geladene Ionen, positiv geladene Ionen und Neutralteilchen, insbesondere Radikale oder andere nichtgeladene, insbesondere angeregte Atome und/oder Moleküle. Damit ergibt sich auch, dass kein Spannungsabfall über die Durchgangskanäle gegeben ist, und dass im Bereich des Kapillarelements keine Beschleunigung von Teilchen, insbesondere keine Beschleunigung aufgrund elektrischer und/oder magnetischer Felder stattfindet. Das Kapillar-Element 19 ist demnach als vollständig passives Element ausgebildet, in dessen Bereich lediglich ein diffusiver Transport von Teilchen erfolgt. Diese werden ausschließlich in Hinblick auf ihre Geschwindigkeitskomponenten selektiert, beziehungsweise entsprechend insbesondere durch Wandstöße mit den Wandungen der Durchgangskanäle ausgerichtet. Das Kapillar-Element selbst weist bevorzugt keine leitfähigen Elemente auf, weder in seinem Inneren, noch an seinen Oberflächen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass das Kapillar-Element 19 zumindest eine vorzugsweise der Plasmaquelle 3 und/oder der zu behandelnden Oberfläche 17 zugewandte, zumindest bereichsweise leitfähige Oberfläche umfasst. Gleichwohl wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel keine Spannung über den Durchgangskanälen angelegt, so dass das Kapillar-Element 19 als rein passives, diffusiv transmittierendes Element wirksam ist. Es ist möglich, dass ein Ausführungsbeispiel des Kapillar-Elements 19 zwei leitfähige Oberflächen aufweist, wobei eine erste leitfähige Oberfläche der Plasmaquelle 3 und eine zweite leitfähige Oberfläche der zu behandelnden Oberfläche 17 zugewandt ist. Sind bei dem Kapillar-Element 19 Oberflächen leitfähig ausgebildet, so betrifft dies besonders bevorzugt insbesondere die erste Oberfläche 25 und/oder die zweite Oberfläche 27. Es ist auch möglich, dass ein Ausführungsbeispiel des Kapillar-Elements 19 innerhalb der Durchgangskanäle 23 leitfähige Oberflächen umfasst. Es ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch möglich, mindestens eine leitfähige Oberfläche des Kapillar-Elements 19 zumindest bereichsweise zu erden, wobei dann vorzugsweise geladene Teilchen durch Wechselwirkung mit dieser Oberfläche entladen werden. In diesem Fall transmittiert das Kapillar-Element 19 selektiv Neutralteilchen, also insbesondere Radikale und/oder andere nichtgeladene, vorzugsweise angeregte Atome oder Moleküle. Diese werden jedoch - genau wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen - rein diffusiv transmittiert, so dass das Kapillar- Element 19 insoweit als passives ausgebildet ist. Es findet also kein Teilchentransport durch das Kapillar-Element 19 aufgrund von elektrischen Feldern statt, und es erfolgt keine Teilchenbeschleunigung durch elektrische Felder im Bereich des Kapillar-Elements 19. Lediglich werden geladene Teilchen an der geerdeten Oberfläche entladen, so dass sie nicht transmittiert werden. Umfasst das Kapillar- Element 19 nur eine leitfähige Oberfläche, ist es möglich, diese zu erden. Umfasst das Kapillar-Element 19 dagegen zwei leitfähige Oberflächen, wobei vorzugsweise die erste Oberfläche 25 und die zweite Oberfläche 27 leitfähig ausgebildet sind, ist es möglich, eine der leitfähigen Oberflächen zu erden. Ebenso ist es möglich, dass beide leitfähigen Oberflächen geerdet sind. Schließlich ist es möglich, dass bei einem Ausführungsbeispiel des Kapillar-Elements 19 auch eine leitfähige Oberfläche innerhalb der Durchgangskanäle 23 geerdet ist. Bevorzugt umfasst die Plasmaeinrichtung keine Druckdifferenz zwischen der der Plasmaquelle 3 zugewandten ersten Oberfläche 25 und der dem Objekt 15 zugewandten zweiten Oberfläche 27. Der Teilchentransfer durch das Kapillar-Element ist demnach auch nicht getrieben durch einen Druckgradienten, sondern - wie bereits mehr- fach angesprochen - rein diffusiver Natur.
Das Kapillar-Element 19 kann - gemäß den Erläuterungen zu Figur 5 - auch mehrere - in Diffusionsrichtung hintereinander liegende - Teilelemente aufweisen, wobei Durchgangskanäle benachbarter Teilelemente miteinander in Verbindung stehen. Dabei können selbstverständlich auch mehr als zwei Teilelemente für ein Kapillar- Element 19 vorgesehen werden.
Besonders bevorzugt wird die Plasmaeinrichtung 1 so ausgebildet, dass ihre Plasmaquelle 3 mittels einer Oberflächen Mikroentladungs- Elektrode eine Oberflächen-Mikroentladung (Surface Mircro Dischar- ge) erzeugt. Auf diese Weise wird ein nicht-thermisches atmosphärisches Plasma über eine große Fläche erzeugt. Dabei ist üblicherweise ein sehr geringer Energiebedarf gegeben, der bei und unter 0,5 W/cm2 liegen kann. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Plasmaquelle 3 der Plasmaeinrichtung 1 , wie sie auch in den Figuren 1 bis 5 angedeutet wurde, kann das Kapillar-Element 19 besonders gut an die Elektroden, insbesondere die zweite Elektrode 1 1 der Plasmaquelle 3 angepasst werden.
Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Plasmaeinrichtung 1 in starker Vergrößerung. Gleiche und funktionsgleiche Teile sind mit übereinstimmenden Bezugsziffern versehen, sodass auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird. Die Plasmaeinrichtung 1 weist, wie oben grundsätzlich zu den Figuren 1 bis 4 erläutert, eine Plasmaquelle 3 mit einer ersten Elektrode 9 und einer zweiten Elektrode 1 1 auf, zwischen denen vorzugsweise ein Dielektrikum 35 angeordnet ist. Die erste Elektrode 9 ist beispielhaft plattenförmig ausgebildet, die zweite Elektrode 1 1 gitterförmig. Die zweite Elektrode 1 1 kann auch als Lochblech ausgebildet sein. Die Prinzipskizze lässt senkrecht zur Bildebene von Figur 6 verlaufende Drähte 1 1 a, 1 1 b und 1 1 c erkennen, die hier vorzugsweise dicht, also spaltfrei, auf dem Dielektrikum 35 aufliegen. Ist die Elektrode 1 1 als Gitter ausgebildet, bilden die Drähte 1 1 a, 1 1 b und 1 1 c Maschen des Gitters. Bei Anschluss der Elektroden 9 und 1 1 an eine hier nicht dargestellte Spannungsquelle 5 entsteht zwischen den Drähten 1 1 a, 1 1 b und 1 1 c, sowie den übrigen, nicht mit Bezugsziffern versehenen Drähten, durch Oberflächen-Mikroentladung ein Plasma 13. Unmittelbar auf der Elektrode 1 1 , deren Drähte hier bevorzugt als Abstandshalter dienen, ist ein Kapillar-Element 19 aufgesetzt, wel- ches eine Anzahl von Durchgangskanälen 23 aufweist, von denen hier lediglich zwei beispielhaft dargestellt sind.
Vorzugsweise ist - in Abweichung von der Darstellung gemäß Figur 6 - vorgesehen, dass die Flächendichte der Drähte 1 1 a, 1 1 b und 1 1 c beziehungsweise der Maschen der Elektrode 1 pro Flächeneinheit geringer ist als die Anzahl der Durchgangskanäle 23 pro Flächeneinheit. So ist ein effizienter Durchtritt des Plasmas durch das Kapillar-Element 19 gewährleistet.
Das entstehende Plasma kann bei dem linken Durchgangskanal 23I, der unmittelbar über einem Draht der Elektrode 1 1 angeordnet ist, geradlinig in Richtung der Längsachse des Durchgangskanals 23I austreten.
Der rechte der beiden Durchgangskanäle 23r ist in einem Abstand zu zwei benachbarten Drähten 1 1 b, 1 1 c angeordnet, sodass Plas- ma, wie durch einen Pfeil angedeutet, unter einem Winkel in den Durchgangskanal 23r eintritt und gegen dessen Wände stößt. Es tritt schließlich aus der der Elektrode 1 1 abgewandten Oberfläche 27 des Kapillar-Elements 19 aus und kann auf diese Weise zu der Oberfläche 17 eines durch eine Linie angedeuteten Objekts 15 ge- langen.
In Figur 6 sind die beiden Durchgangskanäle 23I und 23r geradlinig ausgebildet. Es gilt jedoch hier das oben Gesagte: Die Kanäle können unter einem Winkel verlaufen, wie dies anhand von Figur 5 erläutert wurde. Sie können auch nicht parallel, wie in Figur 6 darge- stellt, angeordnet sein, sondern Teil eines Strahlenbüschels sein, wie dies anhand von Figur 4 erläutert wurde. Auch die Anzahl pro Flächeneinheit und die Durchmesser der Durchgangskanäle 23 können an verschiedene Anwendungsfälle angepasst werden.
Figur 7 zeigt schließlich ein gegenüber Figur 6 abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Plasmaeinrichtung 1. Gleiche und funktions- gleiche Teile sind wiederum mit übereinstimmenden Bezugsziffern versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
Die Plasmaeinrichtung 1 weist wiederum eine Plasmaquelle 3 auf, die eine plattenförmige Elektrode 9 und eine gitterförmige Elektrode 1 1 aufweist, die vorzugsweise gitterförmig angeordnete Drähte um- fasst, von denen hier einige senkrecht zur Bildebene von Figur 7 verlaufende Drähte 1 1 a, 1 1 b und 1 1 c mit Bezugsziffern versehen sind. Auch hier ist als zweite Elektrode 1 1 ein Lochblech verwendbar.
Die gitterförmige Elektrode 1 1 ist bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel, anders als bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6, nicht freiliegend ausgebildet, sondern in ein Dielektrikum 37 eingebettet, welches oberhalb des Dielektrikums 35 zwischen den Elektroden 9 und 1 1 angeordnet ist.
Es ist denkbar, dass die beiden Dielektrika 35 und 37 verschiedene Eigenschaften aufweisen. Es ist aber sehr wohl möglich, ein und dasselbe Dielektrikum - bevorzugt auch einstückig - für die gesamte Plasmaquelle 3 zu verwenden.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 ist, wie bei dem nach Figur 6, die untere, erste Elektrode 9 plattenförmig ausgebildet, währen die obere, wie gesagt, gitterförmig realisiert ist. Auf der Seite der gitterförmigen Elektrode 1 1 ist auch hier das Kapillar-Element 19 angeordnet, das hier rein beispielhaft nur einen Durchgangskanal 23 aufweist. Vorzugsweise werden mehrere derartige Durchgangskanäle 23, wie bei den anderen Ausführungsbeispielen oben, vorgesehen. Auf der Oberfläche 39 des Dielektrikums 37 wird durch Oberflächen- Mikroentladung (Surface Micro Discharge) ein Plasma 13 generiert. Dieses tritt durch den Durchgangskanal 23 aus und gelangt dann zu der Oberfläche 17 eines hier nur angedeuteten Objekts 15.
Es wird deutlich, dass das Kapillar-Element 19 in einem Abstand d zur Oberfläche 39 angeordnet wird. Um sicherzugehen, dass das
Plasma 13 zu dem mindestens einen Durchgangskanal 23 gelangen kann, ist das Kapillar-Element 19 bevorzugt in einem Abstand von d
= 0,2 mm oberhalb der Elektrode 1 1 der Plasmaquelle 3 angeordnet.
Der Abstand d wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der Anzahl und den Durchmessern der Durchgangskanäle 23 gewählt, um eine ausreichende Plasmadiffusion durch das Kapillar-Element 19 zur
Oberfläche 17 des Objekts 15 zu gewährleisten.
Bei sehr dünnen Kapillar-Elementen 19 ist es möglich, dass das Plasma auf der der Plasmaquelle 3 abgewandten Oberfläche 27 des Kapillar-Elements 19 entsteht. Dies soll vorzugsweise vermieden werden, um die Kollimationswirkung des Kapillar-Elements 19 zu gewährleisten. Entsprechend muss der Abstand d dann gewählt werden.
Wenn die Durchgangskanäle 23 so angeordnet sind, dass sie jeweils über einem Draht 1 1 a, 1 1 b und 1 1 c der Elektrode 1 1 angeordnet sind, ist es auch möglich, den Abstand d auf 0 mm zu reduzieren, weil dann durch die Oberflächen-Mikroentladung der Plasmaquelle 3 das Plasma unmittelbar in den Durchgangskanälen 23 entsteht dann und zu der Oberfläche 17 des Objekts 15 gelangen kann.
Im Folgenden wird auf die Funktion der Plasmaeinrichtung 1 , wie sie in den Figuren 1 bis 7 dargestellt ist, eingegangen. Die Plasmaeinrichtung 1 wird, wie oben gesagt, dazu verwendet, ein Objekt 15 beziehungsweise dessen Oberfläche 17 mit einem Plasma zu behandeln, wobei auch als Objekt 15 im Sinne der Erfindung Patienten gewählt werden können, deren Haut, Wunden und/oder natürliche oder künstliche Körperöffnungen mit Plasma behandelt wer- den.
Zu Erzeugung eines Plasmas kann eine beliebige Plasmaquelle verwendet werden. Vorzugsweise wird eine Plasmaeinrichtung 1 der oben beschriebenen Art eingesetzt und die Spannungquelle 5 der über Leitungen 7 mit dieser verbundenen Plasmaquelle 3 aktiviert, sodass vorzugsweise Oberflächen-Mikroentladungen realisiert werden. Dadurch wird an der zweiten Elektrode 1 1 der Plasmaquelle 3 ein Plasma 13 generiert, das in den Figuren 1 bis 3 durch Pfeile angedeutet wird. Spezifische Plasmen können dabei durch Additive, wie durch den Pfeil 32 angedeutet, erzeugt werden. Das Plasma 13 tritt durch das Kapillar-Element 19 und gelangt dadurch zur Oberfläche 17 des Objekts 15. Durch eine Festlegung des Oberflächenverhältnisses zwischen Oberflächen 27 und 29 des Grundkörpers 1 des Kapillar-Elements 19 und den Öffnungen der Durchgangskanäle 23 kann der Anteil des durch das Kapillar- Element 19 hindurchgelangenden UV-Lichts 33 reduziert werden. Besonders bevorzugt wird ein Kapillar-Element 19, bei dem das Oberflächenverhältnis 50:50 beträgt. Werden die Durchgangskanäle 23 gekrümmt ausgebildet und/oder weisen sie unter einem Winkel zueinander angeordnete, ineinander übergehende Teilkanalabschnitte auf, kann der durch das Kapillar-Element 19 hindurch tretende Anteil an UV-Strahlung auf Null reduziert werden. Wie oben gesagt, kann der von der Plasmaquelle 3 erzeugte Anteil der UV-Strahlung auch durch das Verhältnis zwischen der Dicke des Kapillar-Elements 19 und dem Durchmesser der Durchgangskanäle 23 bestimmt werden, das vorzugsweise > 10 sein soll. Hier wird davon ausgegangen, dass dieses Verhältnis auch dann schon gegeben ist, wenn es sich bei einem Durchgangskanäle mit verschiedenen Durchmessern aufweisenden Kapillar-Element 19 einstellt und nur für den Durchgangskanal mit dem größten Durchmesser gilt.
Durch die Durchgangskanäle 23 wird, insbesondere wenn diese als Mikrokanäle ausgelegt sind, das von der Plasmaquelle 3 erzeugte Plasma 13 kollimiert. Das heißt, Plasmaanteile, deren Geschwindigkeitsvektor in Richtung der Ausrichtung der Durchgangskanäle 23 verläuft, treten vermehrt durch das Kapillar-Element 19 hindurch und treffen auf die Oberfläche 17 des Objekts 15. Die Durchgangskanäle 23 kollimieren also das Plasma, sodass es sehr gut auf eine be- stimmte Stelle der Oberfläche 17 ausgerichtet werden kann. Es zeichnet sich daher durch eine hohe Aktivität aus, sodass die Behandlung des Objekts 15 sehr effektiv ist. Insbesondere im medizinischen Bereich hat sich gezeigt, dass das Plasma bei der Desinfektion, Sterilisation und/oder Dekontaminierung besonders effektiv ist. Das Kapillar-Element 19 schirmt dabei die Oberfläche 17 gegen die von der Plasmaquelle 3 ausgehende UV-Strahlung deutlich ab, sodass Schäden an einem Objekt 15 beziehungsweise an einem Patienten auf ein Minimum reduziert werden. Trotz dieser Abschir- mungswirkung des Kapillar-Elements ist die Effektivität der Plasmabehandlung deutlich besser als bei einer Behandlung, bei der das Kapillar-Element weggelassen oder durch eine Blende ersetzt wird, deren Durchlassfläche der Summe der Querschnittsflächen der Durchgangskanäle entspricht. Wird eine UV-Bestrahlung allerdings gewünscht, kann das Kapillar-Element 19 auch so ausgestaltet sein, dass die UV-Dämpfung minimiert wird.
Die Kollimationswirkung des Kapillar-Elements 19 erlaubt es auch, ein durch Additive 32 speziell abgestimmtes Plasma gezielt auf die Oberfläche 17 eines Objekts aufzubringen und bei Verwendung von medizinischen Wirkstoffen als Additiv eine besonders effektive Behandlung von Patienten zu realisieren. Es hat sich im Übrigen gezeigt, dass die Haut, insbesondere Hautzellen eines Patienten durch die Plasmabehandlung besonders aufnahmefähig wird, Medikamen- te also sehr wirksam zugeführt werden können. MikroÖffnungen und Kanäle in der Haut, insbesondere in Hautzellen, beispielsweise intrazelluläre Lipidverbindungen mit einem Durchmesser von 5 nm bis 36 nm, trans-folikulare Öffnungen mit einem Durchmesser von 10 pm bis 210 pm, Durchlässe im Stratum Corneum der Größenordnung von circa 32 pm und Durchlässe in der sonstigen Epidermis liefern Diffusionswege für extern auf die Haut aufgebrachte reaktive Spezies eines Plasmas. Dabei ist es möglich, dass intrazelluläre Lipidverbindungen durch das Plasma gebildet werden. Bei vorhandenen trans-folikularen Öffnungen, Durchlässen im Stratum Corneum und Durchlässen in der sonstigen Epidermis wird vorzugsweise ein Transport durch diese verbessert, indem das Plasma in sie eindringt und bevorzugt Additive mitnimmt. Durch die Plasmabehandlung werden Zellen, insbesondere von Säugern zumindest temporär permeabel, sodass Stoffe, insbesondere hier medizinische Wirkstoffe, in lebende Zellen eindringen können. Durch plasmagestützte Transfektion wird also die Möglichkeit geschaffen, medizinische Wirkstoffe Patienten zu verabreichen.
Durch die Kollimation des Plasmas mittels des Kapillar- Elements 9 ist es möglich, mittels des gerichteten Plasmas bestimmte Bereiche zu behandeln und mit Medikamenten zu beaufschlagen. Die Ausrichtung des Plasmas gibt also die Möglichkeit, die Behandlung be- stimmter Hautpartien vorzugeben und andere Bereiche gezielt unbehandelt zu lassen.
Die Plasmaeinrichtung bietet nach allem also die Möglichkeit, Plasma zu kollimieren, auf sehr genau definierte Oberflächenbereiche von Gegenständen und Patienten auszurichten und diese Bereiche mit Plasma, gegebenenfalls auch mit Additiven zu behandeln.
Besonders bei der Behandlung von Patienten können medizinische Wirkstoffe als Additiva verwendet werden, die durch die Behandlung von Körperoberflächen durch Plasma auch in kleinste Öffnungen, auch Poren eines Patienten eindringen und ihre Wirksamkeit entfal- ten können.
Die Plasmaquelle 3 wird insbesondere bei Verwendung einer Ober- flächen-Mikroentladungs-Elektrode mit Luft betrieben, wobei ein Nie- der-Temperatur-Plasma erzeugt wird. Denkbar ist es aber auch, insbesondere bei speziellen Behandlungsverfahren von Objekten 1 5 ein spezielles Gas mit oder ohne Additiva 32 einzusetzen, um Plasmen mit speziellen Wirkeigenschaften generieren zu können. Es zeigt sich, dass die Plasmaeinrichtung 1 sehr leicht abgewandelt werden kann. Es ist also möglich, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 die das Kapillar-Element 19 in einem Abstand zur Plasmaquelle 3 anzuordnen, um von der Plasmaquelle 3 ausgehendes Plasma 13 zu beeinflussen, bevor es auf ein Objekt 15 trifft. Besonders bevorzugt wird jedoch das Kapillar-Element 19 nahe der Plasma erzeugenden Elektrode, vorzugsweise auf die zweite Elektrode 1 1 , der Plasmaquelle 3 angeordnet oder auf diese aufgelegt, wie es in Figur 2 und 3dargestellt ist. Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele der Plasmaeinrichtung 1 können vorzugsweise noch folgendermaßen abgewandelt werden: Der Zwischenraum zwischen der Plasmaquelle 3, hier also zwischen der zweiten Elektrode 1 1 , und dem Kapillar-Element 19 kann seitlich abgedichtet werden, sei es durch eine geeignete elastische Dich- tung, beispielsweise einen O-Ring oder eine Dichtungslippe, um einen Verlust des erzeugten Plasmas beziehungsweise der reaktiven Spezies zu vermeiden und um sicherzugehen, dass das erzeugte Plasma letztlich ohne seitliche Verluste durch die Durchgangskanäle 23 hindurch tritt. Dabei wird alles Plasma kollimiert und kann nach den oben wiedergegebenen Erläuterungen besonders effektiv genutzt werden.
Wird in den seitlich abgedichteten Zwischenraum zwischen Plasmaquelle 3 und Kapillar-Element 19 ein Additiv eingebracht, wird dieses verlustfrei der zu behandelnden Oberfläche zugeführt. Dies ist gera- de bei teueren Additiva besonders vorteilhaft.
Grundsätzlich ist es überdies möglich, eine seitliche Dichtung des zwischen Kapillar-Element 19 und Oberfläche 17 des zu behandeln- den Objekts 15 vorzusehen, um auch hier einen Verlust des erzeugten Plasmas 13 zu vermeiden.
Der Abstand zwischen der dem Objekt 17 zugewandten Oberfläche 27 des Kapillar-Elements 19 und der Oberfläche 17 des Objekts 15 kann variiert werden, insbesondere, um die auf die Oberfläche 17 auftreffende Plasmamenge zu verändern. Bei besonders empfindlichen Objekten 15 wird folglich ein höherer Abstand gewählt. Selbstverständlich kann auch die Plasmaquelle 3 so angesteuert werden, dass das generierte Plasma reduziert wird. In diesem Fall kann dann der Abstand zwischen Plasmaquelle 3 und Kapillar-Element 19 zu dem Objekt 15 reduziert werden.
Die Plasmaeinrichtung 1 der hier beschriebenen Art zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus. Durch das Kapillar-Element 19 wird eine effektive Plasmabehandlung von Objekten 15 gewährleis- tet, weil das erzeugte Plasma durch die Durchgangskanäle 23 vorzugsweise rein diffusiv kollimiert und auf bestimmte Bereiche der Oberfläche 17 eines Objekts 15 ausgerichtet wird. Dies führt zu einer sehr effektiven Plasmabehandlung, ohne dass es irgendwelcher Hilfsmittel bedürfte, mit deren Hilfe das von der Plasmaquelle 3 er- zeugte Plasma in Richtung auf ein Objekt 15 aufgetragen würde. Es ist also insbesondere nicht erforderlich, die Plasmaeinrichtung 1 mit einer Druckluftquelle zu verbinden oder mit einem Ventilator auszustatten, um das von der Plasmaquelle 3 erzeugte Plasma aus der Plasmaquelle auszutragen, um es auf ein Objekt 15 aufbringen zu können. Ohne Weiteres ist es aber sehr wohl möglich, die hier beschriebene Plasmaquelle mit einer Druckluftquelle oder einem Ventilator - wie bei herkömmlichen Plasmaquellen bekannt - zu kombinieren. Die Plasmaeinrichtung kann bevorzugt zur Oberflächenbehandlung mit Plasma im engeren oder weiteren Sinne, insbesondere auch mit neutralen reaktiven Spezies in Abwesenheit geladener Teilchen eingesetzt werden. Letztere können beispielsweise entfernt werden, indem das Kapillar-Element 19 geerdet wird. Vorzugsweise findet jedoch keine Selektion von Teilchen nach ihrer Ladung, also keine Selektion von Ionen einer bestimmten Sorte gegenüber Ionen der komplementären Sorte, also beispielsweise Kationen gegenüber An- ionen, statt. Besonders bevorzugt ist das Kapillar-Element 19 als rein passives Element ausgebildet, welches Ionen verschiedener Ladung sowie Neutralteilchen unabhängig von ihrer Ladung und lediglich abhängig von ihren Geschwindigkeitskomponenten rein diffusiv transmittiert. Dabei wirken im Bereich des Kapillar-Elements keine elektrischen und/oder magnetischen Felder auf die transmittierten Teilchen, insbesondere erfolgt keine Beschleunigung bestimmter Teilchen. Die Plasmaeinrichtung kann in kosmetischen Anwendungen und bevorzugt auch in Zusammenhang mit flüssigen und/oder Salbenwirkstoffen eingesetzt werden. Das Plasma - auch im weiteren Sinne - entfaltet bevorzugt eine bakterizide Wirkung insbesonde- re auf Oberflächen, wobei die Effizienz der vorgeschlagenen Einrichtung in Hinblick auf bekannte Vorrichtungen erhöht ist. Schließlich kann die Plasmaeinrichtung bevorzugt auch zur Geruchsverhinderung oder -reduktion von Oberflächen eingesetzt werden.
Die Kollimationswirkung des Kapillar-Elements 19 erlaubt also einen einfachen und leichten Aufbau der Plasmaeinrichtung 1 , sodass insbesondere handgeführte Plasmaeinrichtungen 1 realisierbar sind, die leicht handhabbar sind und sich durch ein geringes Gewicht auszeichnen. Der hier beschriebene Aufbau der Plasmaeinrichtung 1 zeigt auch, dass diese sehr betriebssicher und störungsarm einge- setzt werden kann. Im Übrigen wird deutlich, dass durch die oben beschriebene Ausrichtung der Durchgangskanäle 23 eine Fokussie- rung und auch Defokussierung des Plasma-Diffusionsstromes auf einfache Weise möglich ist.

Claims

Ansprüche
1 . Plasmaeinrichtung (1 ) mit einer Plasmaquelle (3) zur Erzeugung eines Plasmas, gekennzeichnet durch - ein Kapillar-Element (19) mit einem Grundkörper (21 ), der Durchgangskanäle (23) aufweist, wobei
- das Kapillar-Element (19) im Diffusionspfad des von der Plasmaquelle (3) generierten Plasmas (13) angeordnet ist.
2. Plasmaeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, dass der Grundkörper des Kapillar-Elements eine Dicke von 0, 1 mm bis 10,0 mm, vorzugsweise von 0,3 mm bis 5,0 mm aufweist.
3. Plasmaeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (21 ) des Kapillar-Elements (19) Durchgangskanäle (23) mit einem Durchmesser von 50 nm bis 1 mm aufweist, vorzugsweise von 500 nm bis 500 μιτι, insbesondere von 5 pm bis 50 pm.
4. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangskanäle (23) geradlinig und/oder parallel zueinander verlaufen.
5. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangskanäle (23) in Richtung des Strömungspfads ausgerichtet sind.
6. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaquelle (3) mindestens eine, vorzugsweise zwei Elektroden (9,1 1 ) umfasst, die mit einer Spannungsquelle (5) verbunden sind.
7. Plasmaeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Elektroden (9,1 1 ) geerdet ist.
8. Plasmaeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Elektroden (9, 1 1 ) ein Dielektrikum vorgesehen ist.
9. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaquelle (3) zur Erzeugung eines nicht-thermischen atmosphärischen Plasmas eine Oberflächen-Mikroentladungs-Elektrode umfasst.
10. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangskanäle (23) zu einer senkrecht auf einer Oberfläche (29) einer Elektrode (1 1 ) stehenden, gedachten Linie (31 ), vorzugsweise parallel verlaufen.
1 1 . Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillar-Element (19) auf die Plasma erzeugende Elektrode (1 1) der Plasmaquelle (3) aufgesetzt oder in einem Abstand von mehr als 0 mm bis maximal 5 mm, vorzugsweise von 2 mm zu dieser angeordnet ist..
12. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillar-Element (19) an die Oberfläche (29) der Elektrode (1 1 ) anpassbar ist.
13. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Flächen der Öffnungen der Durchgangskanäle (23) 50% der Oberfläche des Ka- pillar-Elements (19) ausmacht.
14. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillar-Element (19) plat- tenförmig ausgebildet ist.
15. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillar-Element (19) aus einem elektrisch nicht-leitenden Material besteht.
16. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillar-Element (19) Bleialkalisilikat, Aluminiumoxid und/oder Silizium enthält oder daraus hergestellt ist.
17. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Kapillar- Elements (19) und die Durchmesser der Durchgangskanäle (23) so gewählt werden, dass das Verhältnis zwischen der Dicke des Kapil- lar-Elements (19) zum Durchmesser der Durchgangskanäle (23) > 10 ist.
18. Plasmaeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillar-Element (19) als passives Element ausgebildet ist.
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