DE102009002278A1

DE102009002278A1 - Vorrichtung zum Erzeugen von nichtthermischem Plasma und Ultraschall-Pulsen

Info

Publication number: DE102009002278A1
Application number: DE102009002278A
Authority: DE
Inventors: Susanne Lucas; Marko Liebler; Valerie Bouvier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2010-10-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von nichtthermischem Plasma und Ultraschall-Pulsen, beispielsweise zur medizinischen Anwendung, insbesondere zur Wundbehandlung, ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung sowie deren Verwendung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von nichtthermischem Plasma und Ultraschall-Pulsen, ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung sowie deren Verwendung.
Stand der Technik
Die Behandlung schlecht heilender oder chronischer Wunden, sogenannter „offener Wunden”, stellt durch die zunehmende Alterung der Bevölkerung und steigende Zahl an Diabetikern einen stark wachsenden Markt im Bereich der Wundversorgung dar. Ein weiterer großer Bereich der Wundversorgung betrifft Patienten mit chronischen Hautkrankheiten, wie dem atopischen Ekzem (Neurodermitis). Die Ursachen des atopischen Ekzems sind bislang nicht vollständig geklärt. Das atopische Ekzem gilt momentan als nicht heilbar, aber behandelbar. Die Behandlung von Patienten mit offenen Wunden und chronischen Hautkrankheiten verursacht hohe Kosten. Im Fall der offenen Wunden beruhen diese im Allgemeinen auf langen stationären Verweildauern beziehungsweise Behandlungszeiten der Patienten. Damit besteht sowohl von Patienten- als auch von Kostenträgerseite aus ein hoher Bedarf an einem Verfahren zur Beschleunigung der Wundheilung beziehungsweise zur erfolgreichen Behandlung von bislang nicht heilbaren Wunden.
Im medizinischen Umfeld wird Plasma bereits an mehreren Stellen eingesetzt, zum Beispiel zum Schneiden, Koagulieren oder Ätzen (Kauterisieren) sowie zur schnellen, sicheren und effektiven Sterilisation hitzeempfindlicher medizinischer Geräte oder pharmazeutischer Packmittel. Nichtthermisches Plasma kann darüber hinaus eine sterilisierende Wirkung auf Wunden haben und gegebenenfalls die Wundheilungsmechanismen beschleunigen, ohne gesunde Zellen anzugreifen und die Haut oder das Gewebe zu beschädigen.
Die Ultraschall-Pulserzeugung findet beispielsweise seit mehr als 20 Jahren in der Lithotripsie (Nierensteinzertrümmerung) Anwendung. Neuere Untersuchungen zeigen, dass Beschallung von Gewebe mit Ultraschall-Pulsen gegebenenfalls zu einer erhöhten Ausschüttung von Wachstumsfaktoren und einer beschleunigten Neubildung von Blutgefäßen führen kann.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von nichtthermischem (kaltem) Plasma und Ultraschall-Pulsen, beispielsweise zur medizinischen Anwendung, insbesondere zur Wundbehandlung.
Eine Vorrichtung, welche sowohl Plasma als auch Ultraschall-Pulse erzeugt, könnte, insbesondere unter der Annahme unterschiedlicher biophysikalischer beziehungsweise biochemischer Wirkmechanismen, den Vorteil haben, dass durch diese synergistische Effekte erzielt werden können. So könnte durch eine Vorrichtung, welche sowohl Plasma als auch Ultraschall-Pulse erzeugt, die Wundheilung noch weiter verbessert, Anwendungsbereiche erweitert, die Behandlungsfläche vergrößert und/oder die Behandlungszeit verkürzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zum gleichzeitigen oder abwechselnden Erzeugen von nichtthermischem (kaltem) Plasma und Ultraschall-Pulsen ausgebildet sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Plasma-Ultraschall-Kombinationsvorrichtung sein.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Plasmaerzeugung durch dielektrisch behinderte Entladung (auch stille Entladung oder Barriereentladung genannt) und/oder zur Plasmaerzeugung durch Funkenentladung, und/oder zur Plasmaerzeugung durch Bogenentladung, und/oder zur Plasmaerzeugung durch Glimmentladung, und/oder zur Plasmaerzeugung durch Gleitentladung, und/oder zur Plasmaerzeugung durch eine Hohlkathodenanordnung und zur Ultraschall-Pulserzeugung nach dem elektrohydraulischen Prinzip, und/oder zur Ultraschall-Pulserzeugung nach dem piezoelektrischen Prinzip, und/oder zur Ultraschall-Pulserzeugung nach dem elektromagnetischen Prinzip ausgebildet sein. Die Plasmawirkfläche und die Ultraschallpulswirkfläche können im Rahmen der vorliegenden Erfindung nebeneinander angeordnet sein, oder sich quasi-überlagern, oder identisch sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Hochspannungsversorgungsvorrichtung aufweisen, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, dass durch diese sowohl Plasma als auch Ultraschall-Pulse erzeugbar sind. Zum Beispiel kann die Hochspannungsversorgungsvorrichtung Gleichspannung, Wechselspannungen, insbesondere im kHz-Bereich, und/oder gepulste Spannung erzeugen. Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere mindestens eine erste und zweite Elektrode aufweisen, wobei die Elektroden derart ausgebildet und angeordnet sind, dass durch diese sowohl Plasma als auch Ultraschall-Pulse erzeugbar sind. Weiterhin kann die Vorrichtung einen Reaktionsraum zur gleichzeitigen oder alternierenden Aufnahme einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und/oder eines Gases, beispielsweise Luft oder Argon, aufweisen. Dabei kann der Reaktionsraum derart ausgestaltet sein, dass dieser alternierend mit einer Flüssigkeit und einem Gas befüllbar ist und/oder der Reaktionsraum zumindest einen Bereich zur Aufnahme einer Flüssigkeit und zumindest ein anderer Bereich zur, insbesondere gleichzeitigen, Aufnahme eines Gases aufweist. Insbesondere können die Elektroden in dem Reaktionsraum angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass mit ein und demselben Gerät sowohl Plasma als auch Ultraschall-Pulse erzeugt werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin eine Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung zum gleichzeitigen oder alternierenden Befüllen des Reaktionsraums mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und/oder einem Gas, beispielsweise Luft oder und/oder Argon, aufweisen. Diese Vorrichtung kann auch zum Entfernen einer Flüssigkeit und/oder eines Gases aus dem Reaktionsraum ausgelegt sein.
Im Rahmen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Plasmaerzeugung durch dielektrisch behinderte Entladung und zur Ultraschallerzeugung nach dem elektrohydraulischen Prinzip ausgebildet. Eine Kombination aus einer Plasmaerzeugung durch dielektrisch behinderte Entladung und einer Ultraschall-Pulserzeugung nach dem elektrohydraulischen Prinzip hat den Vorteil, dass ähnliche elektrische Ansteuerkonzepte eingesetzt werden können.
Plasma kann durch dielektrisch behinderte Entladung durch eine Vielzahl von Elektrodenanordnungen, beispielsweise planparallele oder rotationssymmetrische, beidseitig oder einseitig dielektrisch behinderte, mit einem Entladungsbereich oder -spalt zwischen einer freiliegenden Erdelektrode und einer zumindest teilweise mit einem dielektrischen Element bedeckten Hochspannungselektrode oder zwischen einer freiliegenden Hochspannungselektrode und einer zumindest teilweise mit einem dielektrischen Element bedeckten Erdelektrode erzeugt werden. Dabei kann die dielektrisch behinderte Entladung unter anderem durch die Spannungsamplitude der Spannung, Spannungs/Puls-Form, Frequenz, Duty-Cycle, Pulsanstiegsflanke, Spaltweite, Material (Durchschlagsfestigkeit), Dicke des dielektrischen Elements, Gasart, Gasfeuchte und/oder Gasdruck eingestellt werden. Die Plasmaerzeugung durch dielektrisch behinderte Entladung hat den Vorteil, dass diese bei Normaldruck durchgeführt werden kann.
Eine Ultraschall-Pulserzeugung nach dem elektrohydraulischen Prinzip kann auf einem Aufbau beruhen, in dem zwei Elektroden zumindest teilweise in einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, angeordnet sind. Durch Anlegen einer Hochspannung können sich zunächst einzelne Strompfade zwischen den Elektroden ausbilden. In Abhängigkeit der Leitfähigkeit des Wassers und des Spannungsgradienten zwischen den Elektroden kann ein Durchschlag, beispielsweise innerhalb weniger bis etwa Hundert Mikrosekunden nach Anlegen der Hochspannung, erfolgen. Dabei kann zunächst durch eine Unterwasserentladung eine Plasmablase generiert werden. Die mit der Entstehung der Plasmablase verbundene Verdrängung beziehungsweise Verdampfung der Flüssigkeit kann zur Ausbildung eines Schallpulses in der Flüssigkeit führen. Abhängig von der Elektrodenanordnung kann sich der Schallpuls kugelförmig, zylinderförmig oder in räumlich beliebiger Ausbreitungsform ausbreiten. Über eine Reflektoranordnung kann dieser Schallpuls fokussiert oder als ebene Welle in den zu behandelnden Gegenstand, beispielsweise ein Körperteil, insbesondere Haut eingestrahlt werden. Die erforderlichen Spannungsgradienten können dabei abhängig von der Elektrodenanordnung und der Leitfähigkeit des Wassers sein. Zum Beispiel können die Spannungsgradienten in einem Bereich von etwa ≥ 1 kV/mm bis ≤ 10 kV/mm liegen. Zur Erzeugung einzelner kurzer Pulse können die Elektroden über eine gepulste Kondensatorentladung angesteuert werden. Die Pulswiederholrate kann dabei im Bereich von ≥ 0,1 Hz bis etwa ≤ 10 Hz liegen.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens eine erste und eine zweite Elektrode, mindestens ein erstes dielektrische Element und einen Reaktionsraum zur gleichzeitigen oder alternierenden Aufnahme einer Flüssigkeit und/oder eines Gases auf, wobei die Elektroden in dem Reaktionsraum angeordnet sind, wobei zumindest ein Teil der Oberfläche einer der Elektroden mit dem ersten dielektrischen Element bedeckt ist. Dabei kann das erste dielektrische Element insbesondere zumindest die Fläche einer der beiden Elektroden bedecken, welche der anderen Elektrode zugewandt ist. Dies hat den Vorteil, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von nichtthermischem (kaltem) Plasma und Ultraschall-Pulsen mit einem relativ einfachen Aufbau zur Verfügung gestellt werden kann.
Neben der ersten und zweiten Elektrode kann die Vorrichtung im Rahmen dieser Ausführungsform weiterhin mindestens eine dritte Elektrode aufweisen. Darüber hinaus kann die Vorrichtung weiterhin ein zweites dielektrisches Element und/oder gegebenenfalls ein drittes dielektrisches Element aufweisen.
Die Elektroden und die dielektrischen Elemente können dabei sowohl planparallel als auch rotationssymmetrisch ausgebildet und angeordnet sein. Insbesondere können die Elektroden und/oder die dielektrischen Elemente rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Dabei kann auch der Reaktionsraum rotationssymmetrisch ausgebildet sein.
Die Elektroden können jeweils unabhängig voneinander teilweise oder im Wesentlichen vollständig, beispielsweise einseitig oder beidseitig, mit einem dielektrischen Element bedeckt beziehungsweise dielektrisch behindert sein.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform kontaktieren eine oder mehrere der Elektroden den Reaktionsraum zumindest teilweise. Im Rahmen einer anderen weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform sind eine oder mehrere der Elektroden jeweils im Wesentlichen vollständig mit einem dielektrischen Element bedeckt. Dabei wird unter einer im Wesentlichen vollstän digen Bedeckung verstanden, dass die Bedeckungen Aussparungen, Beispielsweise zur Kontaktierung der Elektrode, aufweisen kann.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform liegen die erste und zweite Elektrode an dem ersten dielektrischen Element, insbesondere an gegenüberliegenden Seiten des ersten dielektrischen Elements, an.
Im Rahmen einer anderen, weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform sind die erste und zweite Elektrode beabstandet zueinander angeordnet, wobei das erste dielektrische Element zumindest die Fläche einer der beiden Elektroden bedeckt, welche der anderen Elektrode zugewandt ist. Insbesondere können die erste und zweite Elektrode dabei durch einen ersten Reaktionsspalt des Reaktionsraums voneinander beabstandet sein. Im Rahmen dieser Ausgestaltung kann die Vorrichtung neben dem ersten dielektrischen Element ein zweites dielektrisches Element aufweisen. Dabei kann das erste dielektrische Element zumindest die Fläche der ersten Elektrode bedecken, welche der zweiten Elektrode zugewandt ist und das zweite dielektrische Element kann zumindest die Fläche der zweiten Elektrode bedecken, welche der ersten Elektrode zugewandt ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung eine erste, eine zweite und eine dritte Elektrode auf, wobei die erste, zweite und dritte Elektrode beabstandet zueinander angeordnet sind. Insbesondere können die erste und zweite Elektrode dabei durch einen ersten Reaktionsspalt des Reaktionsraums und die zweite und dritte Elektrode durch einen zweiten Reaktionsspalt des Reaktionsraums voneinander beabstandet sein. Der Reaktionsraum kann dabei in einen ersten und zweiten Reaktionsraumbereich unterteilt sein, wobei der erste Reaktionsspalt Teil des ersten Reaktionsraumbereichs und der zweite Reaktionsspalt Teil des zweiten Reaktionsraumbereichs ist. Beispielsweise kann dabei der erste Reaktionsspalt (und der erste Reaktionsraumbereich) mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und der zweite Reaktionsspalt (und der zweite Reaktionsraumbereich) mit einem Gas, beispielsweise Luft oder Argon, gefüllt sein oder werden. Im Rahmen dieser Ausgestaltung kann die Vorrichtung neben dem ersten dielektrischen Element ein zweites und gegebenenfalls ein drittes dielektrisches Element aufweisen. Das erste dielektrische Element kann zumindest die Fläche der ersten Elektrode bedecken, welche der zweiten Elektrode zugewandt ist. Das zweite dielektrische Element kann zumin dest die Fläche/n der zweiten Elektrode bedecken, welche der ersten und/oder dritten Elektrode zugewandt ist/sind. Das dritte dielektrische Element kann zumindest die Fläche der dritten Elektrode bedecken, welche der zweiten Elektrode zugewandt ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist die erste Elektrode als Innenelektrode und die zweite Elektrode als Außenelektrode ausgebildet sein, wobei die zweite Elektrode die erste Elektrode zumindest teilweise umgibt. Die dritte Elektrode kann ebenfalls als Außenelektrode ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die erste Elektrode als Innenelektrode, die zweite Elektrode als Außenelektrode und die dritte Elektrode als Außenelektrode ausgebildet sein, wobei die dritte Elektrode die zweite Elektrode zumindest teilweise umgibt und die zweite Elektrode die erste Elektrode zumindest teilweise umgibt.
Vorzugsweise ist die Innenelektrode dabei stabförmig ausgebildet. Die als Außenelektroden ausgebildeten Elektroden sind vorzugsweise hohlzylinderförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist die stabförmige Innenelektrode dabei, insbesondere koaxial, innerhalb der hohlzylinderförmigen Außenelektrode/n angeordnet. Bei mehreren hohlzylinderförmigen Außenelektroden, sind die Außenelektroden vorzugsweise ebenfalls koaxial angeordnet, wobei eine Außenelektrode die andere Außenelektrode umgibt.
Im Rahmen einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Plasmaerzeugung durch Funken- und/oder Bogenentladung und zur Ultraschallerzeugung nach dem elektrohydraulischen Prinzip ausgebildet. Eine Kombination aus einer Plasmaerzeugung durch Funken- und/oder Bogenentladung und einer Ultraschall-Pulserzeugung nach dem elektrohydraulischen Prinzip hat ebenfalls den Vorteil, dass ähnliche elektrische Ansteuerkonzepte eingesetzt werden können.
Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und einen Reaktionsraum zur gleichzeitigen oder alternierenden Aufnahme einer Flüssigkeit und/oder eines Gases auf, wobei die Elektroden in dem Reaktionsraum angeordnet sind. Eine Funken- und/oder Bogenentladung kann dabei durch Anlegen einer Hochspannung von mehreren Kilovolt an die Elektroden erzeugt werden. Dabei kann es sich bei der Hochspannung um eine Gleichspannung, eine Wechselspannung oder eine gepulste Spannung handeln.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse aufweisen.
Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Distanzelement zur Distanzierung der Elektroden und dielektrischen Elemente von dem zu behandelnden Gegenstand, insbesondere Körperteil, beispielsweise der Haut, aufweisen. Das Distanzelement kann dabei den Reaktionsraum zumindest teilweise begrenzen. Das Distanzelement kann ein Teil des Gehäuses sein. Beispielsweise kann das Distanzelement hohlzylinderförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Elektroden innerhalb des hohlzylinderförmigen Distanzelements angeordnet. Dabei sind die Elektroden insbesondere zu der Öffnungsfläche des hohlzylinderförmigen Distanzelements, welche beim Betrieb den zu behandelnden Gegenstand, insbesondere das Körperteil, beispielsweise die Haut, kontaktiert, beabstandet und elektrisch isoliert angeordnet.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Reflektoranordnung zum Fokussieren der Ultraschallpulse aufweisen. Beispielsweise kann das Distanzelement, in dem Bereich, in dem es den Reaktionsraum begrenzt, als Reflektor zum Fokussieren der Ultraschallpulse ausgebildet sein.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es sich sowohl um ein Geräte mit größerer Wirkfläche für den klinischen Einsatz, als auch um ein Kleingeräte für die Anwendung in Praxen oder durch den Patienten selbst, insbesondere um ein tragbares Handgerät, bei dem die notwendige elektrische Energie über eine Batterie oder einen Akkumulator zur Verfügung gestellt wird, handeln.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere zur medizinischen Anwendung, beispielsweise zur Wundbehandlung.
Im Rahmen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an die erste und zweite Elektrode, insbesondere durch eine Hochspannungsversorgungsvorrichtung, eine Spannung, beispielsweise eine Gleichspannung, eine Wechselspannungen, insbesondere im kHz-Bereich, und/oder eine gepulste Spannung, angelegt und der Reaktionsraum alternierend mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zur Ultraschallpuls-Erzeugung und einem Gas, beispielsweise Luft oder Argon, zur Plasma-Erzeugung gefüllt.
Im Rahmen einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird sowohl an die erste und zweite Elektrode als auch an die zweite und dritte Elektrode, insbesondere durch eine Hochspannungsversorgungsvorrichtung, eine Spannung, beispielsweise eine Gleichspannung, eine Wechselspannungen, insbesondere im kHz-Bereich, und/oder eine gepulste Spannung, angelegt, wobei zur Ultraschall-Pulserzeugung ein erster Bereich des Reaktionsraums, insbesondere der erste Reaktionsspalt, mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und gleichzeitig zur Plasma-Erzeugung ein zweiter Bereich des Reaktionsraumes, insbesondere der zweite Reaktionsspalt, mit einem Gas, beispielsweise Luft oder Argon, gefüllt ist oder wird.
Dabei kann bei der Plasma-Erzeugung in dem Reaktionsraum, insbesondere in dem zweiten Bereich des Reaktionsraums, ein Druck von ≥ 0,5 bar bis ≤ 1 bar vorliegen. Darüber hinaus können die erste und dritte Elektrode gemeinsam auf ein Spannungspotenzial, beispielsweise auf Masse, und die zweite Elektrode auf ein anderes Spannungspotenzial gelegt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur medizinischen Anwendung, zum Beispiel zur Behandlung von, beispielsweise chronischen oder akuten, oberflächlichen oder innerlichen, insbesondere offenen, Wunden oder Entzündungen, von chronischen Hautkrankheiten, insbesondere dem atopischen Ekzem (Neurodermitis), von Juckreiz und/oder zur Sterilisation (Desinfektion, Entkeimung), insbesondere von Wunden.
Zeichnungen
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen
1a–1c eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausgestaltungen der Plasmawirkfläche und der Ultraschallwirkfläche im gleichzeitigen Plasma- und Ultraschallbetrieb;
2a–2d eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausgestaltungen der Plasmawirkfläche und der Ultraschallwirkfläche im alternierenden Plasma- und Ultraschallerbetrieb;
3a, 3b schematische Querschnittsdarstellungen zur Veranschaulichung unterschiedlicher Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4a, 4b einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Ultraschall- beziehungsweise Plasmabetrieb;
4c, 4d eine schematische Darstellung der Wirkfläche der in den 4a und 4b gezeigten, ersten, erfindungsgemäßen Ausführungsform im Ultraschall- beziehungsweise Plasmabetrieb;
5a, 5b Querschnitte durch eine zweite und dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
6a, 6b einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Ultraschall- beziehungsweise Plasmabetrieb;
6c, 6d eine schematische Darstellung der Wirkfläche der in den 6a und 6b gezeigten, vierten, erfindungsgemäßen Ausführungsform im Ultraschall- beziehungsweise Plasmabetrieb;
7a–7d Querschnitte durch eine fünfte, sechste, siebte, achte und neunte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
8a, 8b einen Querschnitt durch eine zehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Ultraschall- beziehungsweise Plasmabetrieb;
8c–8de eine schematische Darstellung der Wirkfläche der in den 8a und 8b gezeigten, zehnten, erfindungsgemäßen Ausführungsform im alternierenden und gleichzeitigen Ultraschall- und Plasmabetrieb;
9 einen Querschnitt durch eine elfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die 1a bis 1c veranschaulichen unterschiedliche Ausgestaltungen der Plasmawirkfläche 21 und der Ultraschallwirkfläche 22 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im gleichzeitigen Plasma- und Ultraschallbetrieb. 1a zeigt ein Beispiel für einen gleichzeitigen Plasma- und Ultraschallbetrieb, in dem die Plasmawirkfläche 21 und die Ultraschallwirkfläche 22 nebeneinander angeordnet sind. Die 1b und 1c zeigen Beispiele für eine „Quasi-Überlagerung” der Plasmawirkfläche 21 und der Ultraschallwirkfläche 22 im gleichzeitigen Plasma- und Ultraschallbetrieb.
Die 2a bis 2d veranschaulichen unterschiedliche Ausgestaltungen der Plasmawirkfläche 21 und der Ultraschallwirkfläche 22 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im alternierenden Plasma- und Ultraschallbetrieb. 2a zeigt ein Beispiel für einen alternierenden Plasma- und Ultraschallbetrieb, in dem die Plasmawirkfläche 21 und die Ultraschallwirkfläche 22 nebeneinander angeordnet sind. Die 2b und 2c zeigen Beispiele für eine „Quasi-Überlagerung” der Plasmawirkfläche 21 und der Ultraschallwirkfläche 22 im alternierenden Plasma- und Ultraschallbetrieb. 2d zeigt ein Beispiel, in dem die Plasmawirkfläche 21 und die Ultraschallwirkfläche 22 im alternierenden Plasma- und Ultraschallbetrieb identisch sind.
Die 3a und 3b veranschaulichen unterschiedliche, zur Plasmaerzeugung durch dielektrisch behinderte Entladung und zur Ultraschall-Pulserzeugung nach dem elektrohydraulischen Prinzip geeignete Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die 3a zeigen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung hierfür mindestens eine erste 1 und eine zweite 2 Elektrode, mindestens ein erstes dielektrische Element 11, 12 und einen Reaktionsraum 4 zur gleichzeitigen oder alternierenden Aufnahme einer Flüssigkeit und/oder eines Gases aufweist, wobei die Elektroden 1, 2 in dem Reaktionsraum angeordnet sind und wobei zumindest ein Teil der Oberfläche einer der Elektroden 1, 2 mit dem ersten dielektrischen Element 11, 12 bedeckt ist. Die Darstellung der dielektrischen Ele mente 11, 12 durch gepunktete Linien veranschaulicht, dass die Vorrichtung sowohl nur ein dielektrisches Element 11; 12 als auch zwei dielektrische Elemente 11, 12 aufweisen kann und dass diese 11, 12 die Elektroden 1, 2 jeweils unabhängig voneinander teilweise oder im Wesentlichen vollständig, einseitig oder beidseitig bedecken können. Zwischen den Elektroden 1, 2 beziehungsweise den darauf angeordneten dielektrischen Elementen 11, 12 kann ein erster Reaktionsspalt 9 des Reaktionsraums 4 angeordnet sein. Die einfachen Pfeile veranschaulichen, dass der Raum zwischen der ersten 1 und der zweiten 2 Elektrode jedoch auch mit einem, beispielsweise einstückigen ersten, dielektrischen Element 11–12 ausgefüllt sein kann. Die 3a und 3b zeigen weiterhin, dass die Vorrichtung ein hohlzylinderförmiges Distanzelement 5 zur Distanzierung der Elektroden und dielektrischen Elemente von dem zu behandelnden Gegenstand 6, beispielsweise Haut, und eine Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 zum gleichzeitigen und/oder alternierenden Befüllen des Reaktionsraums 4 mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und einem Gas, beispielsweise Luft oder und/oder Argon, aufweisen kann. Die 3a und 3b veranschaulichen, dass das Distanzelement 5, der zu behandelnde Gegenstand 6 und ein Teil der Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 den Reaktionsraum begrenzen können. Gegebenenfalls kann an der Stelle des zu behandelnde Gegenstandes 6 eine Membran (nicht dargestellt) den Reaktionsraum 4 begrenzen. Zwischen der zweiten Elektrode 2 und dem Distanzelement 5 kann die Vorrichtung einen Reaktionsraumspalt 21 aufweisen. Die Doppelpfeile illustrieren, dass die zweite Elektrode 2 jedoch auch direkt an dem Distanzelement 5 anliegen kann. Die 3a und 3b veranschaulichen weiterhin, dass die erste Elektrode 1 als stabförmige Innenelektrode und die zweite Elektrode 2 als hohlzylinderförmige Außenelektrode ausgebildet sein können, wobei die Innenelektrode 1, insbesondere koaxial, innerhalb der Außenelektrode 2 angeordnet ist. Die hohlzylinderförmige Außenelektrode 2 kann dabei, insbesondere koaxial, innerhalb des hohlzylinderförmigen Distanzelementes 5 angeordnet wein. Das erste und optional das zweite dielektrische Element 11, 12 können dabei unabhängig voneinander auf der Mantelfläche der Innenelektrode 1, der Innenmantelfläche der Außenelektrode 2 und/oder der Außenmantelfläche der Außenelektrode 2 angeordnet sein. Die Stirnfläche der Innenelektrode 1 und die Stirnfläche der Außenelektrode 2 können unabhängig voneinander ebenfalls mit einem der dielektrischen Elemente 11, 12 bedeckt sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es sowohl möglich, die erste Elektrode 1 mit einer Hochspannung und die zweite Elektrode 2 als Masse als auch die zweite Elektrode 2 als Masse und die erste Elektrode 1 mit einer Hochspannung zu beschalten.
Die 4a und 4b zeigen einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche zur Plasmaerzeugung durch dielektrisch behinderte Entladung und zur Ultraschall-Pulserzeugung nach dem elektrohydraulischen Prinzip ausgebildet ist. Dafür weist die Vorrichtung eine erste, stabförmige Innenelektrode 1, eine zweite, hohlzylinderförmige Außenelektrode 2, ein erstes dielektrisches Element 11 und einen Reaktionsraum 4 zur gleichzeitigen oder alternierenden Aufnahme einer Flüssigkeit und/oder eines Gases auf, wobei die Elektroden 1, 2 in dem Reaktionsraum 4 angeordnet sind. Das erste dielektrische Element 11 bedeckt die Mantelfläche der ersten Elektrode 1, wobei die zweite Elektrode 2 an dem ersten dielektrischen Element 11 mit ihrer Innenmantelfläche, insbesondere koaxial zur ersten Elektrode 1, anliegt. Die erste Elektrode 1 ragt dabei zu einem geringen Teil aus der zweiten Elektrode 2 heraus. Die Stirnfläche der ersten Elektrode 1 kann jedoch ebenso, wie in der später erläuterten dritten Ausführungsform, in der gleichen Ebene wie die Stirnfläche der zweiten Elektrode 2 liegen. Die Stirnfläche der ersten Elektrode 1, die Stirnfläche der zweiten Elektrode 2 und die Außenmantelfläche der zweiten Elektrode 2 kontaktieren den Reaktionsraum 4. Die 4a und 4b zeigen weiterhin, dass die Vorrichtung ein hohlzylinderförmiges Distanzelement 5 zur Distanzierung der Elektroden 1, 2 und dielektrischen Elemente 11 von dem zu behandelnden Gegenstand 6, insbesondere Körperteil, beispielsweise der Haut, und eine Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 zum gleichzeitigen oder alternierenden Befüllen des Reaktionsraums 4 mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und/oder einem Gas, beispielsweise Luft oder und/oder Argon, aufweist. Der Reaktionsraum 4 wird dabei durch das Distanzelement 5, den zu behandelnde Gegenstand 6 und einen Teil der Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 begrenzt. Dabei sind die Elektroden 1, 2 sowohl zur Innenmantelfläche des Distanzelements 5 als auch zu der Öffnungsfläche des Distanzelements 5, welche beim Betrieb den zu behandelnden Gegenstand 6 kontaktiert, beabstandet angeordnet.
4a zeigt die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Ultraschallbetrieb. Dazu wird der Reaktionsraum 4 durch die Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 mit einer Flüssigkeit 7 gefüllt und an die erste 1 und zweite 2 Elektrode eine Hochspannungen angelegt. Die resultierende Ultraschallwirkfläche 22 wird durch 4c illustriert.
4b zeigt die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Plasmabetrieb. Dazu wird der Reaktionsraum 4 durch die Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 mit einem Gas 8 gefüllt und an die erste 1 und zweite 2 Elektrode eine Wechselspannungen, beispielsweise im kHz-Bereich, angelegt. Die resultierende Plasmawirkfläche 21 wird durch 4d veranschaulicht.
Die 5a und 5b zeigen Querschnitte durch eine zweite und dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche im Ultraschall- beziehungsweise Plasmabetrieb eine ähnliche Ultraschall- 22 beziehungsweise Plasmawirkfläche 21 wie die erste Ausführungsform aufweisen.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich dabei dadurch von der ersten Ausführungsform, dass das erste dielektrische Element 11 auch die Stirnfläche der ersten Elektrode 1 bedeckt und die erste Elektrode 1 somit im Wesentlichen vollständig bedeckt ist. Damit kontaktieren nur noch die Stirnfläche und Außenmantelfläche der zweiten Elektrode 2 den Reaktionsraum 4.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der ersten Ausführungsform, dass ein zweites dielektrisches Element 12 die Außenmantelfläche der zweiten Elektrode 2 bedeckt. Darüber hinaus liegt die Stirnfläche der ersten Elektrode 1 in der gleichen Ebene wie die Stirnfläche der zweiten Elektrode 2. Damit kontaktieren nur die Stirnflächen der ersten 1 und zweiten 2 Elektrode den Reaktionsraum 4. Die erste Elektrode 1 kann jedoch im Rahmen dieser Ausführungsform ebenso, wie in der ersten Ausführungsform, zu einem geringen Teil aus der zweiten Elektrode 2 heraus ragen.
Die 6a und 6b zeigen einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Ultraschall- beziehungsweise Plasmabetrieb. Im Rahmen der vierten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine erste, stabförmige Innenelektrode 1, eine zweite, hohlzylinderförmige Außenelektrode 2, ein erstes dielektrisches Element 11 und einen Reaktionsraum 4 zur gleichzeitigen oder alternierenden Aufnahme einer Flüssigkeit und/oder eines Gases auf, wobei die Elektroden 1, 2 in dem Reaktionsraum 4 angeordnet sind.
Das erste dielektrische Element 11 bedeckt die Mantelfläche der ersten Elektrode 1. Die zweite Elektrode 2 umgibt die erste Elektrode 1, insbesondere koaxial, wobei die Innenmantelfläche der zweiten Elektrode 2 beabstandet zu dem ersten dielektrischen Element 11, insbesondere zu der Außenmantelfläche des hohlzylinderförmigen dielektrischen Elements 11, angeordnet ist. Insbesondere ist die zweite Elektrode 2 dabei durch einen ersten Reaktionsspalt 9 des Reaktionsraums 4 von dem ersten dielektrischen Element 11 beabstandet. Die 6a und 6b zeigen, dass die erste Elektrode 1 zu einem geringen Teil aus der zweiten Elektrode 2 heraus ragt. Die Stirnfläche der ersten Elektrode 1 kann jedoch ebenso, wie in der später erläuterten fünften bis neunten Ausführungsform, in der gleichen Ebene wie die Stirnfläche der zweiten Elektrode 2 liegen. Die 6a und 6b zeigen, dass die Stirnfläche der ersten Elektrode 1, die Stirnfläche der zweiten Elektrode 2 und die Innenmantelfläche der zweiten Elektrode 2 den Reaktionsraum 4 kontaktieren. Die 6a und 6b zeigen weiterhin, dass die Vorrichtung ein hohlzylinderförmiges Distanzelement 5 zur Distanzierung der Elektroden 1, 2 und dielektrischen Elemente 11 von dem zu behandelnden Gegenstand 6, insbesondere Körperteil, beispielsweise der Haut, und eine Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 zum gleichzeitigen oder alternierenden Befüllen des Reaktionsraums 4 mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und/oder einem Gas, beispielsweise Luft oder und/oder Argon, aufweist. Der Reaktionsraum 4 wird dabei durch das Distanzelement 5, den zu behandelnde Gegenstand 6 und einen Teil der Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 begrenzt. Dabei sind die Elektroden 1, 2 zu der Öffnungsfläche des hohlzylinderförmigen Distanzelements 5, welche beim Betrieb den zu behandelnden Gegenstand 6 kontaktiert, beabstandet angeordnet. Die zweite Elektrode 2 liegt jedoch im Gegensatz zu der ersten bis dritten Ausführungsform mit ihrer Außenmantelfläche an der Innenmantelfläche des Distanzelementes 5 an.
6a zeigt die vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Ultraschallbetrieb. Dazu wird der Reaktionsraum 4 inklusive des Reaktionsspalts 9 durch die Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 mit einer Flüssigkeit 7 gefüllt. Über die erste 1 und zweite 2 Elektrode findet eine Hochspannungsentladung statt. Die resultierende Ultraschallwirkfläche 22 wird in 6c illustriert.
6b zeigt die vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Plasmabetrieb. Dazu wird der Reaktionsraum 4 inklusive des Reaktionsspalts 9 durch die Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 mit einem Gas 8 gefüllt und an die erste 1 und zweite 2 Elektrode eine Wechselspannungen, beispielsweise im kHz-Bereich, angelegt. Die resultierende Plasmawirkfläche 21 wird in 6d veranschaulicht.
Die 7a bis 7d zeigen Querschnitte durch eine fünfte, sechste, siebte, achte und neunte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche im Ultraschall- beziehungsweise Plasmabetrieb eine ähnliche Ultraschall- 22 beziehungsweise Plasmawirkfläche 21 wie die vierte Ausführungsform aufweisen.
Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der vierten Ausführungsform, dass das erste dielektrische Element 11 auch die Stirnfläche der ersten Elektrode 1 bedeckt und die erste Elektrode 1 somit im Wesentlichen vollständig bedeckt ist.
Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der vierten Ausführungsform, dass das erste dielektrische Element 11 die Innenmantelfläche der zweiten Elektrode 2 bedeckt. Die erste Elektrode 1 weist dabei kein dielektrisches Element auf. Die zweite Elektrode 2 umgibt die erste Elektrode 1, somit derart, insbesondere koaxial, dass die Mantelfläche der ersten Elektrode 1 beabstandet zu dem, die Innenfläche der zweiten Elektrode 2 bedeckenden, ersten dielektrischen Element 11 angeordnet ist. Damit kontaktieren die Stirnflächen der ersten 1 und zweiten 2 Elektrode und die Außenmantelfläche der ersten Elektrode 1 den Reaktionsraum 4. Darüber hinaus liegt die Stirnfläche der ersten Elektrode 1 in der gleichen Ebene wie die Stirnfläche der zweiten Elektrode 2. Die erste Elektrode 1 kann jedoch im Rahmen dieser Ausführungsform ebenso, wie in der vierten Ausführungsform, zu einem geringen Teil aus der zweiten Elektrode 2 heraus ragen.
Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der sechsten Ausführungsform, dass das erste dielektrische Element 11 auch die Stirnfläche der zweiten Elektrode 2 bedeckt und die zweite Elektrode 2 somit im Wesentlichen vollständig bedeckt ist.
Die achte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der sechsten Ausführungsform, dass die Vorrichtung ein erstes 11 und ein zweites 12 dielektri sches Element aufweist, wobei das erste dielektrische Element 11 die Außenmantelfläche der ersten Elektrode 11 und das zweite dielektrische Element 12 die Innenmantelfläche der zweiten Elektrode 2 bedeckt.
Die neunte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der achten Ausführungsform, dass das erste dielektrische Element 11 auch die Stirnfläche der ersten Elektrode 1 und das zweite dielektrische Element 12 auch die Stirnfläche der zweiten Elektrode 2 bedeckt und die erste 1 und zweite Elektrode 2 somit im Wesentlichen vollständig bedeckt ist.
Die 8a und 8b zeigen einen Querschnitt durch eine zehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Ultraschall- beziehungsweise Plasmabetrieb. Die zehnte Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen dadurch von den zuvor erläuterten Ausführungsformen, dass die Vorrichtung eine dritte Elektrode 3 aufweist. Die 8a und 8b zeigen, dass die Vorrichtung eine erste, stabförmige Innenelektrode 1, eine zweite, hohlzylinderförmige Außenelektrode 2, eine dritte hohlzylinderförmige Außenelektrode 3 und einen Reaktionsraum 4 zur gleichzeitigen oder alternierenden Aufnahme einer Flüssigkeit und/oder eines Gases aufweist, wobei die Elektroden 1, 2, 3 in dem Reaktionsraum 4 angeordnet sind. Die 8a und 8b zeigen weiterhin, dass die Vorrichtung ein erstes dielektrisches Element 11, ein zweites dielektrisches Element 12 und ein drittes dielektrisches Element 13 aufweist. Das erste dielektrische Element 11 bedeckt einen Teil der Mantelfläche der ersten Elektrode 1. Das zweite dielektrische Element 12 bedeckt die Innenmantelfläche der zweiten Elektrode 2. Und das dritte dielektrische Element 13 bedeckt die Innenmantelfläche der dritten Elektrode 3. Die 8a und 8b zeigen, dass die dritte Elektrode 3 die zweite Elektrode 2, insbesondere koaxial, umgibt, wobei das, die Innenmantelfläche der dritten Elektrode 3 bedeckende, dritte, dielektrische Element 13 beabstandet zu der zweiten Elektrode 2, insbesondere der Außenfläche der zweiten Elektrode 2, angeordnet ist. Die zweite Elektrode 2 umgibt die erste Elektrode 1, insbesondere koaxial, wobei das, die Innenmantelfläche der zweiten Elektrode 2 bedeckende, zweite, dielektrische Element 12 beabstandet zu dem, die Mantelfläche der ersten Elektrode 1 bedeckenden, ersten, dielektrischen Element 11, angeordnet ist. Die 8a und 8b zeigen weiterhin, dass die Vorrichtung ein hohlzylinderförmiges Distanzelement 5 zur Distanzierung der Elektroden 1, 2 und dielektrischen Elemente 11 von dem zu behandelnden Ge genstand 6, insbesondere Körperteil, beispielsweise der Haut, und eine Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 zum gleichzeitigen oder alternierenden Befüllen des Reaktionsraums 4 mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und/oder einem Gas, beispielsweise Luft oder und/oder Argon, aufweist, wobei das Distanzelement 5, der zu behandelnde Gegenstand 6 und einen Teil der Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 den Reaktionsraum 4 begrenzen. Dabei sind die Elektroden 1, 2 zu der Öffnungsfläche des hohlzylinderförmigen Distanzelements 5, welche beim Betrieb den zu behandelnden Gegenstand 6 kontaktiert, beabstandet angeordnet. Die dritte Elektrode 3 liegt jedoch im Gegensatz zu der vierten bis neunten Ausführungsform mit ihrer Außenmantelfläche an der Innenmantelfläche des Distanzelementes 5 an. Die 8a und 8b zeigen darüber hinaus, dass der Reaktionsraum 4 in einen ersten 14 und einen zweiten 15 Reaktionsraumbereich unterteilt ist. Die Stirnfläche und ein benachbarter Bereich der Mantelfläche der ersten Elektrode 1 kontaktieren den ersten Reaktionsraumbereich 14. Die Stirnfläche der zweiten Elektrode 2 kontaktiert dabei sowohl den ersten 14 als auch den zweiten 15 Reaktionsraumbereich. Und die Stirnfläche der dritten Elektrode 3 kontaktiert den zweiten Reaktionsraumbereich 15. Die 8a und 8b zeigen, dass der erste Reaktionsraumbereich 14 einen ersten Reaktionsspalt 9 aufweist, durch welchen das zweite dielektrische Element 12 von dem ersten dielektrischen Element 11 beabstandet wird. Der zweite Reaktionsraumbereich 15 weist dabei einen zweiten Reaktionsspalt 10 auf, durch welchen das dritte dielektrische Element 13 von der zweiten Elektrode 2 beabstandet wird. Die 8a und 8b zeigen ferner, dass der erste 14 und zweite 15 Reaktionsraumbereich unabhängig voneinander durch die Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 befüllbar sind. Insbesondere kann der erste Reaktionsraumbereich 14 mit einer Flüssigkeit und der zweite Reaktionsraumbereich 15 mit einem Gas befüllbar sein beziehungsweise befüllt werden.
8a zeigt die zehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Ultraschallbetrieb. Dazu wird der erste Reaktionsraumbereich 14 inklusive des ersten Reaktionsspalts 9 durch die die Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 mit einer Flüssigkeit 7 gefüllt. Über die erste 1 und zweite 2 Elektrode findet eine Hochspannungsentladung statt. Die resultierende Ultraschallwirkfläche 22 im alternierenden beziehungsweise gleichzeitigen Betrieb wird in 8c beziehungsweise 8e illustriert.
8b zeigt die zehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Plasmabetrieb. Dazu wird der zweite Reaktionsraumbereich 15 inklusive des zweiten Reaktionsspalts 10 durch die die Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 mit einem Gas 8 gefüllt und an die zweite 2 und dritte 3 Elektrode eine Wechselspannungen, beispielsweise im kHz-Bereich, angelegt. Die resultierende Plasmawirkfläche 21 im alternierenden beziehungsweise gleichzeitigen Betrieb wird in 8d beziehungsweise 8e veranschaulicht.
9 zeigt einen Querschnitt durch eine elfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche zur Plasmaerzeugung durch Funken- und/oder Bogenentladung und zur Ultraschallerzeugung nach dem elektrohydraulischen Prinzip ausgebildet ist. Im Rahmen dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung erste Elektrode 1, eine zweite Elektrode 2, einen Reaktionsraum 4 zur gleichzeitigen oder alternierenden Aufnahme einer Flüssigkeit und/oder eines Gases und eine Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 zum gleichzeitigen oder alternierenden Befüllen des Reaktionsraums 4 mit einer Flüssigkeit und/oder einem Gas auf. Weiterhin weist die Vorrichtung ein Distanzelement 5 zur Distanzierung der Elektroden 1, 2 von dem zu behandelnden Gegenstand 6, insbesondere Körperteil, beispielsweise der Haut, auf. Dabei begrenzen das Distanzelement 5, der zu behandelnde Gegenstand 6 und einen Teil der Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 den Reaktionsraum 4. Das Distanzelement ist dabei, in dem Bereich, in dem es den Reaktionsraum 4 begrenzt, als Reflektor zum Fokussieren der Ultraschallpulse ausgebildet. Die Elektroden 1, 2 sind in dem Reaktionsraum 4 einander gegenüberliegend und zu der Öffnungsfläche des Distanzelements 5, welche beim Betrieb den zu behandelnden Gegenstand 6 kontaktiert, beabstandet angeordnet sind. Eine Funken- und/oder Bogenentladung 22 kann dabei durch Befüllen des Reaktionsraums 4 mit einem Gas durch die Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 und durch Anlegen einer Hochspannung an die Elektroden 1, 2 erzeugt werden, wobei Ultraschallpulse nach dem elektrohydraulischen Prinzip durch Befüllen des Reaktionsraums 4 mit einer Flüssigkeit durch die Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung 20 und durch Anlegen einer Hochspannung an die Elektroden 1, 2 erzeugt werden können.

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen von nichtthermischem Plasma und Ultraschall-Pulsen, beispielsweise zur medizinischen Anwendung, insbesondere zur Wundbehandlung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung – zur Plasmaerzeugung durch dielektrisch behinderte Entladung, und/oder – zur Plasmaerzeugung durch Funkenentladung, und/oder – zur Plasmaerzeugung durch Bogenentladung, und/oder – zur Plasmaerzeugung durch Glimmentladung, und/oder – zur Plasmaerzeugung durch Gleitentladung, und/oder – zur Plasmaerzeugung durch eine Hohlkathodenanordnung, und – zur Ultraschall-Pulserzeugung nach dem elektrohydraulischen Prinzip, und/oder – zur Ultraschall-Pulserzeugung nach dem piezoelektrischen Prinzip, und/oder – zur Ultraschall-Pulserzeugung nach dem elektromagnetischen Prinzip ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung – mindestens eine erste (1) und zweite (2) Elektrode aufweist, wobei die Elektroden (1, 2) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass durch diese sowohl Plasma als auch Ultraschall-Pulse erzeugbar sind, und/oder – eine Hochspannungsversorgungsvorrichtung aufweist, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, dass durch diese sowohl Plasma als auch Ultraschall-Pulse erzeugbar sind, und/oder – einen Reaktionsraum (4) zur gleichzeitigen oder alternierenden Aufnahme einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und/oder eines Gases, beispielsweise Luft oder Argon, aufweist, und/oder – eine Reaktionsraumbefüllungsvorrichtung (20) zum gleichzeitigen oder alternierenden Befüllen eines Reaktionsraums (4) mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, und/oder einem Gas, beispielsweise Luft oder Argon, aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – der Reaktionsraum (4) alternierend mit einer Flüssigkeit (7) und einem Gas (8) befüllbar ist, oder – der Reaktionsraum (4) zumindest ein Bereich (14) zur Aufnahme einer Flüssigkeit (7) und zumindest ein anderer Bereich (15) zur Aufnahme eines Gases (8) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Plasmaerzeugung durch dielektrisch behinderte Entladung und/oder Funkenentladung und/oder Bogenentladung und zur Ultraschall-Pulserzeugung nach dem elektrohydraulischen Prinzip ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine erste (1) und eine zweite (2) Elektrode, mindestens ein erstes dielektrisches Element (11) und einen Reaktionsraum (4) zur gleichzeitigen oder alternierenden Aufnahme einer Flüssigkeit und/oder eines Gases aufweist, wobei die Elektroden (1, 2) in dem Reaktionsraum (4) angeordnet sind, wobei zumindest ein Teil der Oberfläche einer der Elektroden (1, 2) mit dem ersten dielektrischen Element (11) bedeckt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine dritte Elektrode (3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1, 2, 3) jeweils unabhängig voneinander teilweise oder im Wesentlichen vollständig, beispielsweise einseitig oder beidseitig, mit einem dielektrischen Element (11, 12, 13) bedeckt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (1, 2, 3) und/oder die dielektrischen Elemente (11, 12, 13) und/oder der Reaktionsraum (4) rotationssymmetrisch ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (1) und zweite (2) Elektrode an dem ersten dielektrischen Element (11), insbesondere an gegenüberliegenden Seiten des ersten dielektrischen Elements (11), anliegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste Elektrode (1) als Innenelektrode und die zweite Elektrode (2) als Außenelektrode ausgebildet ist, wobei die zweite Elektrode (2) die erste Elektrode (1) zumindest teilweise umgibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (1) als Innenelektrode, die zweite Elektrode (2) als Außenelektrode und die dritte Elektrode (3) als Außenelektrode ausgebildet sind, wobei die dritte Elektrode (3) die zweite Elektrode (2) zumindest teilweise umgibt und die zweite Elektrode (2) die erste Elektrode (1) zumindest teilweise umgibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass – die erste (1) und zweite (2) Elektrode durch einen ersten Reaktionsspalt (9) des Reaktionsraums (4) beabstandet sind, und/oder – die zweite (2) und dritte (3) Elektrode durch einen zweiten Reaktionsspalt (10) des Reaktionsraums (4) beabstandet sind.
Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, insbesondere zur medizinischen Anwendung, beispielsweise zur Wundbehandlung, in dem – an die erste (1) und zweite (1) Elektrode, insbesondere durch eine Hochspannungsversorgungsvorrichtung, eine Spannung, beispielsweise eine Gleichspannung, eine Wechselspannungen, insbesondere im kHz-Bereich, und/oder eine gepulste Spannung, angelegt wird und der Reakti onsraum (4) alternierend mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zur Ultraschallpuls-Erzeugung und mit einem Gas, beispielsweise Luft oder Argon, zur Plasma-Erzeugung gefüllt wird, oder – sowohl an die erste (1) und zweite (2) Elektrode als auch an die zweite (2) und dritte (3) Elektrode, insbesondere durch eine Hochspannungsversorgungsvorrichtung, eine Spannung, beispielsweise eine Gleichspannung, eine Wechselspannungen, insbesondere im kHz-Bereich, und/oder eine gepulste Spannung, angelegt wird, wobei zur Ultraschall-Pulserzeugung der erste Bereich (14) des Reaktionsraums (4), insbesondere der erste Reaktionsspalt (9), mit einer Flüssigkeit (7), beispielsweise Wasser, und gleichzeitig zur Plasma-Erzeugung der zweite Bereich (15) des Reaktionsraum (4), insbesondere der zweite Reaktionsspalt (10), mit einem Gas, beispielsweise Luft oder Argon, gefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Plasma-Erzeugung in dem Reaktionsraum (4), insbesondere in dem zweiten Bereich (15) des Reaktionsraums (4), ein Druck von ≥ 0,5 bar bis ≤ 1 bar vorliegt.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Behandlung von, beispielsweise chronischen oder akuten, oberflächlichen oder innerlichen, insbesondere offenen, Wunden oder Entzündungen, von chronischen Hautkrankheiten, insbesondere dem atopischen Ekzem, von Juckreiz und/oder zur Sterilisation, insbesondere von Wunden.