Dispositivo para la generación de un chorro de plasma frío.

Dispositivo para la generación de un chorro de plasma frío, comprendiendo una carcasa metálica (7),

que actúa en la región del plasma (1) saliente como electrodo puesto a tierra (2) y en la que están dispuestos un generador AF (8), una bobina de resonancia AF (5) con un núcleo de ferrita cerrado, adecuado para la alta frecuencia, un cuerpo aislante (4) que actúa como tobera de gas, así como un electrodo de alta tensión (3) sujetado en el cuerpo aislante (4) de tal modo que el gas del proceso (6) fluye alrededor y a través de los mismos.

Dispositivo para la generación de un chorro de plasma frío

La invención se refiere a un dispositivo para la generación de un plasma frío, excitado por AF en condiciones de presión atmosférica, comprendiendo una carcasa metálica, que actúa en la región del plasma saliente como electrodo puesto a tierra y en la que están dispuestos un generador AF, una bobina de resonancia AF, con un núcleo de ferrita cerrado, adecuado para la alta frecuencia, un cuerpo aislante que actúa como tobera de gas, así como un electrodo de alta tensión sujetado en el cuerpo aislante de tal modo que el gas del proceso fluye alrededor y a través 1 de los mismos. En una forma de realización preferible, el dispositivo comprende un capuchón electroconductor amovible, que presenta una ranura o un agujero en la zona delantera. La invención puede usarse de forma ventajosa para el tratamiento de materiales con plasma para fines cosméticos y médicos. La invención permite garantizar mediante la integración de la tobera de plasma y la electrónica de mando necesaria en un aparato portátil miniaturizado o mediante el uso de un cable de alta tensión corto que se cumplan las directivas de la compatibilidad 15 electromagnética (CEM) y minimizar la potencia perdida y realizar por lo tanto un uso móvil.

Estado de la técnica

Los plasmas de baja temperatura se usan ya desde hace algún tiempo para el tratamiento de superficies para el fin 2 de la activación de la superficie, el mordentado, la polimerización, la precipitación por capas, para la limpieza, así como para la reducción de gérmenes. En primer lugar, se usaron para ello sobre todo plasmas de baja presión, en los que pueden generarse en una medida definida las especies reactivas necesarias para los procesos mediante la elección de unos parámetros de proceso adecuados. Puesto que para numerosos procesos industriales, los procedimientos de plasma de baja presión no son adecuados por razones de costes y por razones de la técnica de 25 procedimientos, se desarrollaron procedimientos con plasma alternativos, que trabajan con presión atmosférica, por lo que son sustanclalmente más económicos y pueden integrarse de forma más sencilla en líneas de fabricación correspondientes. Una posibilidad de conseguir la homogeneidad necesaria de los plasmas necesaria para la aplicabllldad de procedimientos con plasma a presión atmosférica, está en generar mediante una corriente dirigida del gas de trabajo (gas del proceso) un chorro de plasma en el exterior de la cámara de descarga.

En numerosos documentos de patentes se describen aplicaciones de plasmas en forma de chorros de este tipo. Por ejemplo en la publicación para información de solicitud de la patente DE 3733492 A1 se describe un dispositivo para la generación de un chorro de plasma, en el que una corriente de gas se hace pasar por una distancia de descarga de efecto corona entre un electrodo interior en forma de varilla y un electrodo exterior en forma de tubo. El 35 procedimiento descrito en el documento DE 19532412 C2 para el tratamiento con plasma de superficies está basado en la generación de un chorro de plasma mediante una corriente de gas fuerte, que se hace pasar por una distancia de descarga por arco voltaico. Para la generación de las descargas a presión atmosférica pueden usarse distintos tipos de alimentación de la energía eléctrica. Por ejemplo en los documentos US 6,194,36 B1 y US 6,262,523 B1, así como en la solicitud de patente US 22/122896 A1 están descritas disposiciones que están basadas en la 4 excitación por AF de plasmas a presión atmosférica. En el área de la medicina, ya se usan desde hace muchos años unos plasmas especiales, excitados por AF, para la coagulación (coagulación con plasma de argón: US 4,781,175 A, US 4,6,88 A, DE 19513338 A1) o para la cirugía de AF. No obstante, en este campo hay entretanto también numerosos desarrollos más recientes, que tienen el objetivo de usar plasmas de este tipo, por ejemplo, también para el revestimiento de implantes para aumentar su biocompatibilidad, así como para el control de la adhesión de células 45 en superficies (Ohl A., Schróder K.: Plasma assisted surface modification of biointerfaces. En: Hippler R., Kersten H., Schmidt M., Schoenbach K. H. (ed.). Low Temperature Plasmas, Vol. 2. 83-82. Wiley-VCFI, Weinheim 28) para la descontaminación antimicrobiana de superficies (R. Brandenburg et al.: Contrib. Plasma Phys. 27, 47, (1-2), 72- 79), así como para el tratamiento de células y tejidos biológicos (I.E. Kieft et. al.: IEEE Transactions on Plasma Science 25, 22, (2), 771-775).

La invención está basada en un dispositivo del tipo descrito en el documento del solicitante DE 12619664 A1. Allí está descrita una tobera de plasma AF manejable, en la que puede renunciarse a una red de adaptación AF en forma de un matchbox separado gracias al modo de construcción especial. De este modo es posible realizar un modo de construcción manejable de la tobera de plasma AF, que puede ser guiada tanto de forma manual como 55 mediante robot.

La conexión de la tobera de plasma y el generador AF mediante un cable más largo hace que los valores de la radiación electromagnética perturbadora que se producen durante el servicio de un dispositivo según el estado de la técnica rebasen por regla general el límite definido por las directivas europeas sobre la compatibilidad

electromagnética (CEM). Los dispositivos de este tipo no pueden usarse sin un esfuerzo técnico relativamente grande para garantizar que se cumplan estas directivas. Esto significa que su uso está limitado a aplicaciones en instalaciones industriales, que están protegidas hacia el exterior mediante medidas especiales respecto a la radiación electromagnética perturbadora. Para el uso móvil en zonas públicas, por ejemplo para fines médicos, 5 odontológicos o cosméticos, solo es posible un uso de este dispositivo si cumple con los requisitos de CEM. La invención tiene el objetivo de realizar una herramienta de plasma basada en un chorro de plasma frío, excitado por AF, que cumpla con estos requisitos de CEM y que sea, por lo tanto, adecuado para el uso móvil en áreas de la medicina, odontología y cosmética. Otro objetivo es trabajar de forma especialmente cuidadosa en las regiones más sensibles del cuerpo. En un tratamiento con plasma se generan en particular especies reactivas (radicales) y 1 radiación ultravioleta de vacío y ultravioleta (VUV/UV), que son importantes para el efecto del tratamiento. Por otro lado, el plasma se calienta por procesos de pérdida y la temperatura en la punta es de aproximadamente 5°C, lo que ha de considerarse frío en condiciones de plasma. En aplicaciones en la piel humana, el tratamiento local permanente de la piel con un plasma de esta temperatura conduce, no obstante, con el tiempo a una quemadura local. Para evitar quemaduras de este tipo, el plasma se mueve actualmente con una velocidad determinada por el 15 lugar a tratar.

La corriente eléctrica, que fluye del electrodo de alta tensión (3) a través del plasma conductor a la superficie de la piel, produce otra irritación de la piel, que se manifiesta en un cosquilleo desagradable. Normalmente, esto es inofensivo y más o menos soportable. En regiones más sensibles del cuerpo, como por ejemplo en la cavidad bucal 2 (en el caso de un tratamiento de las encías), esto es doloroso y ya no justificable.

Objetivo de la invención

El objetivo de la invención era superar los inconvenientes de las soluciones indicadas en el estado de la técnica.

Solución para conseguir el objetivo

El objetivo se consiguió según las características de las reivindicaciones.

Según la Invención, se mlnlaturlzaron todos los módulos necesarios para el servicio de la herramienta de plasma, Incluido el generador AF de tal modo que pueden integrarse en un aparato portátil miniaturizado. De este modo se puso a disposición un aparato que es adecuado para el uso móvil en las áreas de la medicina, odontología y cosmética. La alimentación con tensión continua necesaria puede realizarse desde un aparato externo o interno.

La causa principal para una mayor radiación electromagnética perturbadora es la conexión larga por cable entre la tobera de plasma y un generador AF externo. La ventaja de la Invención está sobre todo en que gracias a la Integración de la tobera de plasma, la bobina de alta tensión y del generador AF en una herramienta de plasma manejable se suprime esta conexión por cable, por lo que se resuelve el problema de la compatibilidad electromagnética, de modo que se cumplen las condiciones previas técnicas para una homologación para el uso 4 móvil, por ejemplo para fines médicos, odontológicos y cosméticos. Otra ventaja que resulta por la miniaturización... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la generación de un chorro de plasma frío, comprendiendo una carcasa metálica (7), que actúa en la región del plasma (1) saliente como electrodo puesto a tierra (2) y en la que están dispuestos un

generador AF (8), una bobina de resonancia AF (5) con un núcleo de ferrita cerrado, adecuado para la alta frecuencia, un cuerpo aislante (4) que actúa como tobera de gas, así como un electrodo de alta tensión (3) sujetado en el cuerpo aislante (4) de tal modo que el gas del proceso (6) fluye alrededor y a través de los mismos.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un capuchón (12) 1 electroconductor amovible, que presenta una ranura o un agujero (11) en la zona delantera.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la ranura o el agujero tiene una anchura máxima de ,7 mm.

4. Dispositivo según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque el capuchón está conectado

eléctricamente con la carcasa (7).

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el generador AF (8) está integrado en una placa de circuitos impresos (8) con un diseño de placa adecuado para la CEM.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque la placa de circuitos impresos (8) está dotada de componentes SMD u otras soluciones en miniatura como MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems).

7. Dispositivo según la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque la placa de circuitos impresos (8) 25 comprende un controlador de potencia para la generación de una tensión AF adecuada con una frecuencia de

aproximadamente 1 MFIz y un disyuntor.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque tiene filtros AF, para evitar radiaciones electromagnéticas perturbadoras hacia el exterior a través de las líneas de alimentación a la

alimentación de tensión CC (9) dispuesta en el exterior del aparato portátil de plasma.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque como gas del proceso sirven gases nobles, aire, oxígeno o nitrógeno o cualquier tipo de mezclas de combinaciones de dichos gases.

1. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el electrodo de alta tensión

(3) es un electrodo individual en forma de aguja o un electrodo en forma de cuchillo o porque varios electrodos en forma de aguja sirven como electrodo de alta tensión (3).

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 1, caracterizado porque las toberas de gas son 4 intercambiables y porque los electrodos de alta tensión (3) están conectados respectivamente mediante un contacto

de enchufe (1) con la bobina de resonancia AF (5).

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque en caso del servicio con

gases moleculares (p.ej. aire o nitrógeno) como gas del proceso, el electrodo puesto a tierra (2) no está aislado

respecto a la cámara de gas.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque se trata de un aparato portátil con servicio adicional por batería.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la tobera de gas está

desacoplada de la fuente de alta tensión y se alimenta de forma externa mediante un cable de alta tensión así como un tubo flexible de gas del proceso.