EP4062715A1 - Plasma device - Google Patents

Plasma device

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Publication number
EP4062715A1
EP4062715A1 EP20800960.5A EP20800960A EP4062715A1 EP 4062715 A1 EP4062715 A1 EP 4062715A1 EP 20800960 A EP20800960 A EP 20800960A EP 4062715 A1 EP4062715 A1 EP 4062715A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plasma
plasma source
treated
distance
source
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP20800960.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Maximilian CANTZLER
Piotr Cyran
Florian Michl
Tobias Wende
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Terraplasma GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Terraplasma GmbH
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 BSH Hausgeraete GmbH, Terraplasma GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP4062715A1 publication Critical patent/EP4062715A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/2406Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M10/00Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
    • D06M10/02Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements ultrasonic or sonic; Corona discharge
    • D06M10/025Corona discharge or low temperature plasma
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/2406Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2439Surface discharges, e.g. air flow control
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2245/00Applications of plasma devices
    • H05H2245/30Medical applications
    • H05H2245/36Sterilisation of objects, liquids, volumes or surfaces
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2245/00Applications of plasma devices
    • H05H2245/40Surface treatments
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2245/00Applications of plasma devices
    • H05H2245/60Portable devices

Definitions

  • the present invention relates to a plasma device, in particular for applying cold atmospheric plasma to a surface to be treated, in particular textiles, leather and / or fibers.
  • plasmas can be used for disinfection, especially of surfaces contaminated with bacteria.
  • Typical applications of such plasma devices are in the areas of disinfection or sterilization, surface functionalization and in the medical field, such as wound disinfection, wound treatment, healing and treatment of skin irritations and the treatment of bacterial, viral and fungal skin diseases.
  • the known plasma devices are no longer limited to use on surfaces. These can also be used to disinfect air.
  • Bacteria are often responsible for the formation of unpleasant smells on surfaces or in volumes of air, the metabolism of existing nutrients and the formation of substances with an unpleasant smell. Killing or deactivating these bacteria can at least temporarily prevent the formation of additional substances with unpleasant odors or other disruptive molecules, i.e. molecules that are not odor-relevant, but cause discomfort, a feeling of sickness, illness, weakness or similar conditions such as allergens, protein molecules or prions .
  • additional substances with unpleasant odors or other disruptive molecules, i.e. molecules that are not odor-relevant, but cause discomfort, a feeling of sickness, illness, weakness or similar conditions such as allergens, protein molecules or prions .
  • the substances that are already present are not eliminated, so that their odor can usually only be masked by additional volatile substances such as fragrances. It is therefore desirable to deactivate the odorous substances.
  • Another area of application is the freshening of textiles and / or clothing instead of or in addition to washing.
  • ozone can be used for this purpose, but due to its toxicity it has to be filtered out of the air again after chemical oxidation of malodorous molecules.
  • the reaction is slow and requires long interaction times, since ozone molecules move thermally at only about 200 meters per second. It is also possible to remove malodorous molecules by washing the textiles and / or clothes. This is a standard process, partly mechanical, partly chemical. It usually works well, but it takes time, is expensive, has high CO 2 emissions and is an effort that requires access to a washing machine, which is not always possible (e.g. when traveling). Another problem with this is that not all textiles or items of clothing can be washed because they are damaged or even destroyed during the washing process.
  • washing below 40 ° C does not remove any sources of odors (e.g. bacteria) and can even promote their growth.
  • the unpleasant smell can also be eliminated by dry cleaning.
  • chemical cleaning agents can damage some textiles and / or clothing.
  • cold atmospheric plasma devices can also be used to remove unpleasant odors.
  • plasma devices can only be operated efficiently at relatively high voltage amplitudes, and for reasons of electrical safety there are restrictions on operating such devices in the vicinity of a person's skin.
  • conventional devices are comparatively large and stiff.
  • plasma devices can create a variety of chemical compounds. These can, for example, electrons, ions, reactive compounds, in particular special reactive oxygen such as O 3 and nitrogen species such as NO, NO 2 , etc., neutral systems and UV light, some of which can cause harm to people if certain thresholds are exceeded.
  • the local temperature increase at the interface between a plasma device and a surface to be treated can also damage the material to be treated.
  • the present invention is therefore concerned with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment for a plasma device which in particular overcomes the disadvantages known from the prior art.
  • the present invention is based on the general idea of equipping a plasma device for applying a cold atmospheric plasma to a surface to be treated, especially textiles, leather and / or plastic fibers, with a technically simple and reliable actuator that activates a plasma source exclusively allowed under predetermined conditions.
  • the plasma device has a housing and a plasma source arranged therein and a voltage source for applying a voltage to the plasma source, as well as the actuator, which is designed to activate the plasma source, provided there is a distance between the plasma source and the surface to be treated within a predetermined distance, the actuator having an adjustable and pre-tensioned actuator element with at least one actuating element and a detection device that detects the position of the actuator element at least if the distance between the plasma source and the surface to be treated is within the predetermined distance.
  • the plasma device is thus configured to enable the plasma source to be activated (eg activation by a user, eg via an input from the user) only when a distance between the plasma source and the surface to be treated is within the specified distance.
  • the plasma can only be ignited when the plasma device is in the vicinity of the surface to be treated or comes into contact with it.
  • the plasma device according to the invention in particular dangers due to incorrect operation by the customer can be avoided, since the plasma source is finally activated when the distance to the clothing to be cleaned is within the predetermined distance.
  • Another advantage of the invention is the very compact and inexpensive construction. This is also considered to be helpful in avoiding emissions if the plasma device is not used as intended.
  • the actuator should also be understood to mean any design that is suitable for enabling the plasma source to be activated only when a distance between the plasma source and the surface to be treated is within the specified distance.
  • a distance sensor or a light barrier can be subsumed under the detection device. The detection device detects the distance and can activate the plasma source directly or indirectly when a distance between the plasma source and the surface to be treated lies within the predetermined distance.
  • a spring, an elastic plastic element such as a Dichtungslip, a foam element or a rubber element, or a pneumatic or hydraulic reset device is provided for biasing and resetting the actuator element.
  • the detection device expediently has a proximity sensor, a contact sensor, a microswitch, a strain gauge, a magnetic sensor and / or a light barrier.
  • the actuator element is provided in the device direction with one or more actuating elements in order to make the safe contact of the plasma device with the surface to be treated recognizable to electronics, here the detection device.
  • These actuating elements can then be queried with any proximity or contact sensors, for example actuating microswitches or addressing other sensors provided with metal parts / magnets. Also expansion Voltage measuring strips connected to a deformable material are conceivable. As a result, the detection device can be manufactured inexpensively and extremely flexibly.
  • the detection device has a light barrier and the actuating element has a beveled edge, where the detection device is designed such that it determines a degree of coverage of the light barrier and thus a distance between the plasma source and the surface to be treated.
  • the detection device expediently has a light barrier and is arranged on a circuit board having an opening, the opening being crossed or covered by the light barrier and into which the actuating element engages, provided that the distance between the plasma source and the surface to be treated is within the predetermined range Distance lies.
  • the actuating element of the actuator element thus engages through the opening, whereby a very space-saving design can be achieved.
  • the predetermined distance is preferably in a range from 0 to 4 mm, preferably 0 to 1 mm. This has the particular advantage that, depending on the predefined parameters (e.g. distance), the plasma source or an individual plasma source segment can be activated and / or deactivated. It is assumed that this enables a further reduction in emissions and an increase in the overall efficiency of the plasma device.
  • the plasma device can preferably include an indicator or control light which is configured to instruct a user to ventilate an area around the plasma device after the plasma source has been switched on for a predetermined period of time.
  • a speed sensor is provided for measuring a speed at which the plasma device is moved over the surface to be treated, the plasma device preferably being configured in such a way that it automatically switches off the plasma source when the detected speed falls below a first predetermined value or above a secondelle certain value. This ensures that the plasma device operates in a reasonable speed range, i.e. not too slow (in order to keep the temperature at the contact point between the plasma device and the surface to be treated below the operating threshold, i.e. below the temperature that will damage the material to be treated can hold) and not too quickly (to fulfill the purpose of the treatment, e.g. to enable the malodorous molecules to be deactivated).
  • a surface property detection device in particular a temperature sensor or a moisture sensor, is expediently provided for detecting at least one property of the surface to be treated.
  • the at least one property can be a moisture content or a temperature, for example.
  • the surface property detection device preferably includes a moisture sensor for detecting the moisture level of the surface to be treated, wherein the plasma device is preferably designed so that the plasma source is automatically switched off when the moisture content of the surface to be treated is higher than a predetermined moisture level , thereby preventing the plasma device from being operated with excessive power.
  • the moisture content of the surface to be treated can be determined by measuring the power taken up by the plasma source.
  • the power consumed by the plasma source is preferably recorded at a frequency of at least 10 s-1, preferably 50 s-1 and preferably 100 s-1.
  • This measurement can be carried out, for example, in the control circuit of the plasma device.
  • the plasma source and the control circuit can thus form the humidity sensor.
  • a separate sensor can also be used.
  • the surface property detection device contains a temperature sensor for detecting the temperature of the surface to be treated, the plasma device being configured to automatically switch off the plasma source when the temperature of the surface to be treated is reached Surface is above a predetermined temperature value, whereby damage to the treated material is prevented.
  • the plasma device is expediently portable and the voltage source has a battery or an accumulator. This enables comparatively simple mobile use.
  • the plasma source can be exchangeable.
  • the plasma device can be constructed so that the plasma source is housed in a plasma source unit of the plasma device and the voltage source is housed in a main housing of the plasma device and the plasma source unit is detachably coupled to the main housing.
  • a plasma device can include, for example, the main housing and a number of plasma source units, each of which is particularly suitable for a particular material to be treated.
  • cold atmospheric plasma refers to plasmas that operate under normal atmospheric conditions (e.g. temperature and pressure) and, for example, enable painless in vivo applications without tissue damage.
  • Cold atmospheric plasmas can be generated in the plasma, for example, by limiting a number of high-energy electrons and / or by cooling uncharged molecules / atoms.
  • An important characteristic of cold atmospheric plasma is that it continues to have bactericidal and fungicidal properties.
  • the plasma source can be formed in any form capable of generating the cold atmospheric plasma and applying it to a surface to be treated.
  • An SMD device Surface Micro Discharge
  • Further optional structural features are explained below.
  • the plasma device is preferably also configured in such a way to enable the plasma source to be activated again (e.g. activation by a user, e.g. via an input from the user) after the plasma source has been switched off for a predetermined waiting time, whereby the concentration of the toxic substances is significantly below the threshold falls.
  • the plasma device preferably contains a control circuit which is configured to set the plasma as a function of the detected surface condition, in particular as a function of the detected humidity and / or temperature, in such a way that the refreshment treatment is carried out without damaging the treated material.
  • the plasma source includes a first electrode, a second electrode, and a dielectric layer separating the first electrode and the second electrode, the first electrode configured to ignite the cold atmospheric plasma to treat the surface to be treated. That is, the first electrode is arranged so that it is closer to the surface to be treated than the second electrode. The first electrode is preferably configured to contact the surface to be treated. The first electrode can furthermore be covered with a dielectric material. The first electrode or the dielectric material covering the first electrode is preferably exposed to the surrounding atmosphere through an opening in the housing, while the second electrode is arranged within the housing. It is pointed out that such an electrode structure also represents an independent aspect of the present invention and can be provided independently of the above-mentioned first aspect. But it can also be combined with any of the sensors mentioned above.
  • the first electrode is grounded and / or the plasma device furthermore contains an on / off switch which is electrically connected to the first electrode, the plasma device being configured to only to enable activation of the plasma source and / or to selectively switch on the plasma source only when the on / off switch is pressed. Accordingly, when using the plasma device, there is no potential difference between the user and the first electrode, and thus no discharge from the first electrode, i.e. the electrode at which the plasma is ignited, to the user.
  • a conductive connection between the first electrode and the skin of the user can be established, for example by a conductive switch and / or by another conductive part of the housing of the device.
  • the device is preferably designed so that the conductive switch and / or the conductive housing section must be held and / or pressed by the user in order for the plasma device to function (e.g. continuously held and / or pressed during operation of the plasma device).
  • the control circuit of the device can deactivate activation of the plasma source.
  • the switch can be the on / off switch of the device. However, an additional safety switch can also be used, which must be pressed in addition to the on / off switch.
  • This switch e.g. the on / off switch
  • the plasma device may further include a temperature sensor configured to detect a temperature of the first electrode.
  • the plasma device is preferably configured to selectively switch off the plasma source automatically when the temperature of the first electrode is higher than a predetermined temperature value. This reduces the risk of damage to the treated material and / or tissue from an overheated electrode.
  • the plasma device preferably contains segmented plasma sources, whereby each segment can be provided with one of the aforementioned security architectures, e.g. the distance sensor, the light sensor, the speed sensor, the display or the control lamp, the surface properties detection device, etc. .
  • the plasma source preferably includes at least a first plasma source segment and at least a second plasma source segment, the plasma device being configured to selectively switch on the first plasma source segment only when a distance between the first plasma source segment and the surface to be treated lies within the predetermined distance, and around the second plasma source segment to be switched on selectively only if a distance between the second Plas mattlensegment and the surface to be treated is within the predetermined distance.
  • the predetermined distance is preferably in a range of 0 to 4 mm, and preferably 0 to 1 mm. This has the particular advantage that a single plasma source segment can be activated and / or deactivated depending on the previously defined parameter (eg distance).
  • At least one of the first electrode or the second electrode preferably includes a first electrode segment in a region of the first plasma source segment and a second electrode segment in a region of the second plasma source segment. That is, at least one of the electrodes can be a segmented electrode.
  • the other electrode is preferably a common electrode that is assigned to the first and second electrode segments. However, a segmented second electrode can also be used.
  • the first plasma source segment and the second plasma source segment are preferably connected electrically in parallel.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a plasma device according to a ferred embodiment of the present invention
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a plasma device according to a ferred embodiment of the present invention
  • FIG. 3A shows various wet / damp textiles that showed no damage during the cold atmospheric plasma treatment, with dry fabrics also being shown after the same treatment for comparison
  • FIG. 3B shows various wet / damp textiles which showed certain damage in the cold atmospheric plasma treatment, with dry fabrics also being shown for comparison after the same treatment
  • 4A and 4B respectively show the plasma power consumed by a plasma source of a plasma device according to the present invention when the plasma device has been swept over sample fabric with the conditions described in detail below;
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a plasma source of a plasma device according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6A and 6B each show schematic plan views of two examples of a plasma source with two plasma source segments
  • FIGS. 7A and 7B show exemplary circuit diagrams of the plasma sources shown in FIGS. 6A and 6B.
  • Fig. 8 shows a schematic diagram of a plasma device according to a preferred embodiment of the present invention, which includes a replaceable plasma source unit,
  • FIG 9 shows a sectional illustration through a plasma device according to the invention in the area of an actuator.
  • a plasma device 100 for applying a cold atmospheric plasma to a surface to be treated includes a housing 102, a plasma source 104 in housing 102 and a voltage source (not shown) in Housing 102 for applying a voltage to the plasma source 104.
  • the plasma source 104 can be held by a plasma source holder 106 which forms a front part of the housing 102, as shown in FIG.
  • the plasma device 100 is configured to enable activation of the plasma source 104 only when a Distance between the plasma source 104 and the surface to be treated is within a predetermined distance.
  • the selective switch-on can be implemented, for example, by a distance sensor 110, as shown in FIG. 1, or by an actuator 900 according to FIG. 9.
  • the actuator embodied as a distance sensor 110 is a mechanical distance sensor with a voltage source connection 114, which is electrically connected to the voltage source, and a plasma source connection 112, which is electrically connected to the plasma source 104.
  • the voltage source terminal 114 and the plasma source terminal 112 are configured such that they are spaced apart from one another when the plasma device 100 does not come into contact with the surface to be treated. In the meantime, the voltage source terminal 114 and the plasma source terminal 112 are configured to be movable with respect to each other.
  • the housing 102 (the plasma source holder 106) and / or the plasma source 104 is pressed against the surface to be treated by the plasma source connection 112 being pushed inwards towards the voltage source connection 114 and finally the voltage source connection 114 is electrically coupled to the plasma source connection 112, as a result of which the voltage source can apply a voltage, ie can selectively switch on the plasma source 104.
  • the connections 112, 114 do not necessarily have to be connected to the plasma source or the voltage source. For example, they can also be coupled to a controller (not shown) that indicates whether there is a connection.
  • a plasma device 200 in accordance with another preferred embodiment of the present invention includes a housing 202, a plasma source 204, a plasma source holder 206, and a voltage source (see below) corresponding to the corresponding elements in FIG. 1 Ausense approximate form are similar.
  • the plasma device 200 contains a light sensor 210, in particular as an actuator or as a detection device. When the plasma device 200 is brought into the vicinity of an object to be treated, the light is gradually blocked by this object and that by the light sensor 210 the amount of light received is reduced.
  • the plasma device 200 is configured guriert in order to selectively switch on the plasma source 204 if the amount of light received by the light sensor 210 is below a predetermined value, or to enable it to be switched on only in this case (for example by the user).
  • the given value can be determined by the amount of light received by the light sensor 210 if the plasma device 200 is held at a given distance (for example 4 mm, 3 mm, 2 mm or 1 mm) from the surface to be treated.
  • the position of the light sensor 210 is not particularly limited. While the light sensor 210 in FIG. 2 is arranged at both ends of the plasma source 204, additional or alternative light sensors can be arranged, for example, in the middle of the plasma source 204, as the light sensor 220 shows.
  • FIGS. 3A and 3B It can be seen from FIGS. 3A and 3B that the treatment with the plasma device was applicable to all tested tissues - dry or moist.
  • the plasma device could be moved gently over all tissues examined - no holding or entanglement was observed. No color changes or other damage were observed for any of the drying agents examined in this study. This result is independent of the number of wipe samples. However, when treating wet / damp tissues, some tissue samples showed damage, as marked in Fig. 3B in the respective sections of the photos.
  • Figures 4A and 4B show measurements of the plasma power consumed by a plasma source of a plasma device that applies cold atmospheric plasma to cotton fabrics with different humidity conditions.
  • the sample referred to as "50% wet fabric” is a cotton fabric that consists in equal parts of a wet area and a dry area, in which the plasma device is pushed back and forth between the wet area and the dry area.
  • the sample labeled "25% wet tissue” has a similar configuration with a reduced (ie, half) amount of liquid applied to the wet area.
  • Fig. 4A shows the pull-through at 30 pulls per minute
  • Fig. 4B shows the pull-through at 60 pulls per minute. The results show significant differences in the plasma performance depending on the moisture of the tissue, as explained in more detail below.
  • Fig. 4B shows that it was difficult to detect this difference for the 25% moist tissue and with a high take-off speed (60 swabs per minute). That means that it is crucial the power consumption of the plasma fast enough to identify the humidity range with the plasma power measurement method.
  • An example of a recording that is too slow is marked in Fig. 4B with an ellipse for the 25% moist tissue. It is therefore assumed that the power consumption of the plasma source should be recorded with a frequency of at least 10 s-1, preferably 50 s-1 and preferably 100 s-1.
  • a plasma device that is still able to supply the power consumption of the plasma source measure (eg by additionally including a plasma power consumption measuring system, which can be implemented by any known electrical circuit - a "performance monitor"), can even function as a humidity sensor.
  • the plasma device can also switch off automatically if the power exceeds a certain threshold value.
  • the device can be switched off automatically and / or the power delivered to the plasma source can automatically limited. Measurements such as these can be used to define the parameters required to control cold atmospheric plasma devices for refreshing clothing, to define operating conditions, to identify dry and damp parts of clothing and to adjust the plasma output accordingly to accommodate different ones To provide plasma settings for different tissues and to control the plasma power depending on the speed at which the refresher is moved over the tissue.
  • a nearly autonomous control system can be set up to ensure safe operation of the cold atmospheric plasma device under certain operating conditions. This helps ensure safe treatment of different tissues under different conditions.
  • the plasma source 500 includes a first electrode 502, a second electrode 504, and a dielectric layer 506 that separates the first electrode 502 and the second electrode 504.
  • the first electrode 502 is configured to ignite the cold atmospheric plasma for treating the surface to be treated. That is, the first electrode 502 is arranged so that it is closer to the surface to be treated than the second electrode.
  • the first electrode 502 is further covered with a dielectric material 508, which preferably consists of a plasma-resistant insulation material, for example a glass fiber-reinforced hydrocarbon ceramic.
  • the second electrode 504 preferably has a thickness of at least 10 ⁇ m
  • the first electrode 502 likewise viewed in the stacking direction, preferably having a thickness of at least 10 to at most 50 ⁇ m.
  • the dielectric layer 506 preferably has a thickness of at least 100 ⁇ m to a maximum of 300 ⁇ m.
  • the dielectric material 508 preferably has a thickness of at least 0.1 ⁇ m in the stacking direction.
  • the dielectric material 508 preferably has a thickness of at most 30 ⁇ m in the stacking direction, preferably at most 10 ⁇ m. The thickness can thus be between 0.1 pm and 30 pm or between 0.1 pm and 10 pm in the stacking direction.
  • the first electrode 502 and / or the second electrode 504 each include a coating 503 and a coating 505, which comprises one of the following materials: electroless nickel immersion gold (ENIG), electroless nickel, electroless nickel immersion gold (ENEPIG), electroless Nickel immersion gold (ENIPIG), electroless palladium (EP) and electroless palladium immersion gold (EPIG), hard gold.
  • the coating 503 and / or the coating 505 can have a thickness of at least 0.5 ⁇ m, preferably at least 0.8 ⁇ m.
  • the coating 503 and / or the coating 505 can have a thickness of 1.5 ⁇ m or less, preferably 1.25 ⁇ m or less.
  • the coating 503 and / or the coating 505 can thus have a thickness of 0.5 ⁇ m to 1.5 ⁇ m, preferably 0.8 ⁇ m to 1.25 ⁇ m, in particular if it is made from hard gold or another of the aforementioned materials .
  • the aforementioned stack structure is preferably constructed on a base element 510, on which the dielectric layer 506 can also be arranged and / or in which the second electrode 504 can be accommodated.
  • a plasma device can contain segmented plasma sources in which the basic structure shown in FIG. 5 can still be retained.
  • the plasma source 600A includes a first plasma source segment PQ1 and a second plasma source segment PQ2.
  • the plasma device 600A is configured to selectively turn on the first plasma source segment PQ1 only when a distance between the first plasma source segment and the surface to be treated is within the predetermined distance, and to selectively turn on the second plasma source segment PQ2 only when there is a distance between the second plasma source segment and the surface to be treated lies within the predetermined distance.
  • the selective switching on of each of the plasma source segments PQ1, PQ2 can be implemented, as described above, by a distance sensor and / or a light sensor and / or an actuator 900 according to FIG. 9.
  • each of the plasma source segments PQ1, PQ2 can be equipped with the above-mentioned safety measures such as the speed sensor, the surface property detection device, etc. independently of one another.
  • the plasma source 600A also includes a first electrode 602A, a second electrode 604A and an electrical layer that separates the first electrode 602A and the second electrode 604A, but which is not shown to better illustrate the arrangement of the electrodes.
  • the plasma source segments PQ1, PQ 2 are formed because the first electrode 602A includes a first electrode segment 602A-1 in the area of the first plasma source segment PQ1 and a second electrode segment 602A-2 in the area of the second plasma source segment PQ1.
  • the second electrode 604A may be a common electrode associated with the first and second electrode segments 602A-1, 602A-2.
  • FIG. 7A which shows a corresponding circuit diagram of the plasma source 600A
  • the plasma source segments PQ1 and PQ2 are electrically connected in parallel and can be activated or deactivated independently of one another.
  • FIG. 6B and 7B respectively, show a schematic diagram of a plasma source 600B and the corresponding circuit diagram thereof.
  • the plasma source 600B includes a first electrode 602B, a second electrode 604B, and a dielectric layer (not shown) that separates the first electrode 602B and the second electrode 604B.
  • the second electrode 604B includes a first electrode segment 604B-1 and a second electrode segment 604B-2.
  • the plasma source 600B also consists of the plasma source segments PQ1 and PQ2, which are connected electrically in parallel and can be activated and deactivated independently of one another, as shown in FIG. 7B.
  • a plasma device with a segmented plasma source is particularly suitable for treating larger areas.
  • Fig. 8 shows a schematic diagram of a plasma device with an exchangeable plasma source unit.
  • the plasma device 800 includes a plasma source unit 801 that is detachably coupled to a main housing 810.
  • the plasma source unit 801 contains, inter alia, the plasma source 802, the main housing 810 contains a battery module 803, which serves as a voltage source.
  • the main housing 810 also contains the charging electronics 807 for charging the battery module 803 and a control module 805 which is responsible for coordinating the respective functionalities of the plasma device 800.
  • the main housing 810 is furthermore equipped with a main switch 806 and a power supply interface 808.
  • the coupling between the plasma source unit 801 and the main housing 810 can be implemented, for example, by mechanical coupling means 804 and an electrical connection 809, which structurally and electrically connect the plasma source unit 801 and the main housing 810.
  • the coupling means 804 can be a pair of magnets.
  • other coupling methods such as mechanical coupling means (eg snap-on mounting or screws) are also possible.
  • the electrical connection 809 can for example in the form of a socket, as shown in Fig. 8, or some other suitable structure. In this way, the plasma source unit 801 can be replaced by another plasma source unit which, for example, can have a different shape electrode structure on the side facing the material to be treated. The application window for the plasma device 800 is thereby expanded.
  • the main housing 810 is preferably configured in such a way that no electrical energy is generated at the contacts of the electrical connection 809 provided on the main housing 810 if the plasma source unit 801 is separated and / or incorrectly coupled via the mechanical coupling means 804.
  • the main housing 810 and the plasma source unit 801 can be configured in such a way that the electrical circuit which supplies the contacts of the main housing 810 with voltage is not closed when the plasma source unit 801 is disconnected.
  • a sensor can be provided on the main housing 810 that checks whether there is a sufficient clutch.
  • a mechanical sensor can be provided so that the sensor is only pressed when the plasma source unit 801 is sufficiently coupled to the main housing 810. The sensor can be electrically connected to the control module 805.
  • the plasma device 900 shown there and according to the invention has an actuator for applying a cold atmospheric plasma to a surface to be treated, in particular to textiles, leather and / or plastic fibers
  • the actuator 913 which is designed to activate a plasma source 102, not designated in more detail in FIG. 9, but shown for example in FIG. 1, provided that a distance between the plasma source and the surface to be treated is within a predetermined distance, the actuator 913 being a adjustable and pre-tensioned actuator element
  • the actuator element 914 with at least one actuating element 915 and a detection device 916 which detects the position of the actuator element 914 at least if the distance between the plasma source and the surface to be treated is within the predetermined distance.
  • This also means that in this case the distance between the actuator element 914 and the actuator 913 is within a predefined distance.
  • the actuator element 914 can be adjusted in the direction of the actuator 913 if, for example, the plasma device 900 is positioned on a surface to be treated is put on. With the plasma device 900 according to the invention, special dangers due to incorrect operation by the customer can thus be avoided, since the plasma source is only activated when the distance to the clothing to be cleaned is within the predetermined distance.
  • the specified distance is in a range from 0 to 4 mm, preferably 0 to 1 mm. This has the particular advantage that, depending on the predefined parameter (eg distance), the plasma source or an individual plasma source segment can be activated and / or deactivated. This enables a further reduction in emissions and an increase in the overall efficiency of the plasma device 900.
  • a spring 917 an elastic plastic element such as a sealing lip, a foam element or a rubber element, or a pneumatic or hydraulic reset device is provided for biasing and resetting the actuator element 914.
  • the detection device 916 expediently has a proximity sensor, a contact sensor, a microswitch, a strain gauge, a magnetic sensor and / or a light barrier 918.
  • the actuator element 914 is provided with one or more actuation elements 915 in the device direction 919 in order to make the reliable contact of the plasma device 900 with the surface to be treated recognizable to electronics, here the detection device 916.
  • These actuation elements 915 can then be queried with any proximity or contact sensors, e.g. actuate microswitches or address other sensors provided with metal parts / magnets.
  • Strain gauges connected to a deformable material are also conceivable. As a result, the detection device 916 can be manufactured inexpensively and extremely flexibly.
  • the detection device 916 advantageously has the aforementioned light barrier 918 and the actuating element 915 has a beveled edge, the detection device 916 being designed in such a way that it provides a degree of coverage for the light barrier 918 and thus a distance between the plasma source and the upper surface to be treated. area determined. This makes it possible, by means of the detection device 916 having the light barrier 918, to display not only an “ON” or “OFF” position, but also intermediate positions that are dependent on the distance between the plasma source and the surface to be treated.
  • the detection device 916 has a light barrier 918 and is arranged on a circuit board 920, the circuit board 920 having an opening 921 which is crossed or covered by the light barrier 918 and in which the actuating element 915 engages, provided that the distance between the plasma source and the surface to be treated is within the predetermined distance.
  • the actuating element 915 thus engages through the opening 921, as a result of which a very space-saving design can be achieved.
  • the plasma device 900 can also have a display or control lamp that instructs the user to ventilate an area surrounding the plasma device 900 after the plasma source has been switched on for a predetermined period of time.
  • the plasma device 900 can also have a speed sensor for measuring a speed at which the plasma device 900 is moved over the surface to be treated, the plasma device 900 preferably automatically switching off the plasma source if the detected speed is below a first predetermined value or is above a second predetermined value. This can ensure that the plasma device 900 works in an optimal speed range, ie not too slowly (to keep the temperature at the interface between the plasma device 900 and the surface to be treated below the operating threshold, i.e. below the temperature that will damage the material to be treated can hold) and not too quickly (to fulfill the purpose of the treatment, e.g. to enable the malodorous molecules to be deactivated).
  • a surface property detection device in particular a temperature sensor or a moisture sensor, is expediently provided for detecting at least one property of the surface to be treated.
  • the at least one property can be a moisture content, a temperature, etc., for example.
  • the surface property detecting device preferably includes a humidity sensor for detecting the humidity level of the surface to be treated, wherein the plasma device 900 preferably automatically switches off the plasma source when the moisture content of the surface to be treated is higher than a given moisture value, thereby preventing the plasma device 900 from being operated at too high a power.
  • the moisture content of the surface to be treated can be determined by measuring the power consumed by the plasma source.
  • the surface properties detection device includes a temperature sensor for detecting the temperature of the surface to be treated
  • the plasma device 900 preferably automatically switching off the plasma source when the temperature of the surface to be treated is above a predetermined temperature value, thereby damaging the treated material is prevented.
  • the plasma device 900 is preferably portable and the voltage source has a battery or an accumulator. This means that mobile use is comparatively easy.
  • the plasma source can be interchangeable.
  • the plasma device 900 can be constructed such that the plasma source is housed in a plasma source unit of the plasma device 900 and the voltage source is housed in a main housing of the plasma device 900 and the plasma source unit is detachably coupled to the main housing.
  • a plasma device 900 can include, for example, the main housing and a series of plasma source units, each particularly suitable for a particular material to be treated.

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Abstract

The present invention relates to a plasma device for applying a cold atmospheric plasma to a surface to be treated, in particular to textiles, leather and/or plastic fibres, having a housing, a plasma source arranged therein and a voltage source for applying a voltage to the plasma source and having an actuator that is designed to activate the plasma source provided that a distance between the plasma source and the surface to be treated is less than a predetermined distance, wherein the actuator has an adjustable and pre-loaded actuator element having at least one activation element and has a recording apparatus that records the position of the actuator element at least provided that the distance between the plasma source and the surface to be treated is less then the predetermined distance. The plasma device according to the invention makes it possible in particular to avoid risks owing to incorrect operation by the client and to avoid emissions, since the plasma source is activated only when the distance from the item of clothing to be cleaned is less than the predetermined distance.

Description

Plasmavorrichtung Plasma device
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plasmavorrichtung, insbesondere zum Aufbringen von kaltem atmosphärischem Plasma auf eine zu behandelnde Oberfläche, insbesondere Textilien, Leder und/oder Fasern. The present invention relates to a plasma device, in particular for applying cold atmospheric plasma to a surface to be treated, in particular textiles, leather and / or fibers.
Es ist bekannt, dass Plasmen zur Desinfektion eingesetzt werden können, insbesondere von mit Bakterien kontaminierten Oberflächen. Typische Anwendungen solcher Plasma vorrichtungen finden sich in den Bereichen Desinfektion oder Sterilisation, Oberflächen- funktionalisierung sowie im medizinischen Bereich, wie Wunddesinfektion, Wundbehand lung, Heilung und Behandlung von Hautreizungen sowie Behandlung von bakteriellen, viralen und pilzlichen Hauterkrankungen. Die bekannten Plasmavorrichtungen sind inzwi schen nicht mehr auf die Anwendung auf Oberflächen beschränkt. Mit diesen kann auch Luft desinfiziert werden. It is known that plasmas can be used for disinfection, especially of surfaces contaminated with bacteria. Typical applications of such plasma devices are in the areas of disinfection or sterilization, surface functionalization and in the medical field, such as wound disinfection, wound treatment, healing and treatment of skin irritations and the treatment of bacterial, viral and fungal skin diseases. The known plasma devices are no longer limited to use on surfaces. These can also be used to disinfect air.
Bakterien sind oft dafür verantwortlich, dass sich auf Oberflächen oder in Luftvolumina unangenehme Gerüche bilden, vorhandene Nährstoffe verstoffwechselt werden und dann Stoffe mit unangenehmem Geruch entstehen. Die Abtötung oder Deaktivierung dieser Bakterien kann zumindest vorübergehend die Bildung zusätzlicher Substanzen mit unan genehmen Gerüchen oder anderen störenden Molekülen verhindern, d.h. Moleküle, die nicht geruchsrelevant sind, aber Unannehmlichkeiten, Krankheitsgefühl, Krankheit, Schwäche oder ähnliche Zustände wie Allergene, Proteinmoleküle oder Prionen verursa chen. Die bereits vorhandenen Stoffe werden jedoch nicht eliminiert, so dass ihr Geruch in der Regel nur durch zusätzliche flüchtige Stoffe, wie beispielsweise Duftstoffe verdeckt werden kann. Es ist daher wünschenswert, die geruchsintensiven Substanzen zu deakti vieren. Bacteria are often responsible for the formation of unpleasant smells on surfaces or in volumes of air, the metabolism of existing nutrients and the formation of substances with an unpleasant smell. Killing or deactivating these bacteria can at least temporarily prevent the formation of additional substances with unpleasant odors or other disruptive molecules, i.e. molecules that are not odor-relevant, but cause discomfort, a feeling of sickness, illness, weakness or similar conditions such as allergens, protein molecules or prions . However, the substances that are already present are not eliminated, so that their odor can usually only be masked by additional volatile substances such as fragrances. It is therefore desirable to deactivate the odorous substances.
Ein weiteres Einsatzgebiet ist das Auffrischen von Textilien und/oder Bekleidung anstelle oder zusätzlich zum Waschen. Another area of application is the freshening of textiles and / or clothing instead of or in addition to washing.
Es ist bekannt, dass Textilien und/oder Kleidung durch verschiedene Methoden aufge frischt werden können. Eine Möglichkeit besteht darin, den Geruch durch einen geeigne ten, angenehmeren Geruch oder Duftstoff zu überdecken, wobei dies jedoch nicht die Geruchsmoleküle oder die Quelle des Geruchs entfernt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Quelle des üblen Geruchs (z.B. Bakterien) zu entfernen. Dadurch werden je doch nicht die vorhandenen Geruchsmoleküle entfernt, sondern nur die Entstehung von neuem Geruch gestoppt, sofern alle Bakterien dauerhaft inaktiviert werden. Da Bakterien ihre Anzahl in bevorzugten Zonen, wie z.B. in einer Achselhöhle typischerweise in 5 Minu ten verdoppeln, wird eine 3-Log-Reduktion auf ein Tausendstel (1/1000) nach nur 1 Stun de wieder aufgefüllt, so dass eine solche antibakterielle Methode häufig wiederholt wer den muss. Eine weitere Möglichkeit ist die Zerstörung von übelriechenden Molekülen durch chemische Prozesse. Hierfür kann insbesondere Ozon verwendet werden, das je doch aufgrund seiner Toxizität nach der chemischen Oxidation von übelriechenden Mole külen wieder aus der Luft herausgefiltert werden muss. Darüber hinaus ist die Reaktion langsam und erfordert lange Wechselwirkungszeiten, da sich Ozonmoleküle mit nur etwa 200 Metern pro Sekunde thermisch bewegen. Es ist auch möglich, übelriechende Molekü le durch Waschen der Textilien und/oder der Kleidung zu entfernen. Dies ist ein Stan dardprozess, teils mechanisch, teils chemisch. Es funktioniert üblicherweise gut, aber es braucht Zeit, ist teuer, hat einen hohen C02-Ausstoß und bedeutet eine Anstrengung, die den Zugang zu einer Waschmaschine erfordert, was nicht immer möglich ist (z.B. auf Rei sen). Ein weiteres Problem dabei ist, dass nicht alle Textilien oder Kleidungsstücke gewa schen werden können, da sie während des Waschvorgangs beschädigt oder sogar zer stört werden. Darüber hinaus entfernt das Waschen unter 40°C keine Geruchsquellen (z.B. Bakterien) und kann sogar deren Wachstum fördern. Ebenso kann der üble Geruch auch durch chemische Reinigung beseitigt werden. Grundsätzlich gilt das gleiche Prinzip wie beim Waschen, während chemische Reinigungsmittel einige Textilien und/oder Klei dung schädigen können. It is known that textiles and / or clothing can be freshened up by various methods. One possibility is to cover the odor with a suitable, more pleasant smell or fragrance, but this is not the case Odor molecules or the source of the odor removed. Another option is to remove the source of the bad smell (e.g. bacteria). However, this does not remove the existing odor molecules, but only stops the development of new odor, provided that all bacteria are permanently inactivated. Since bacteria typically double their number in preferred zones, such as in an armpit, in 5 minutes, a 3-log reduction to one thousandth (1/1000) is replenished after only 1 hour, making such an antibacterial method frequent must be repeated. Another possibility is the destruction of malodorous molecules by chemical processes. In particular, ozone can be used for this purpose, but due to its toxicity it has to be filtered out of the air again after chemical oxidation of malodorous molecules. In addition, the reaction is slow and requires long interaction times, since ozone molecules move thermally at only about 200 meters per second. It is also possible to remove malodorous molecules by washing the textiles and / or clothes. This is a standard process, partly mechanical, partly chemical. It usually works well, but it takes time, is expensive, has high CO 2 emissions and is an effort that requires access to a washing machine, which is not always possible (e.g. when traveling). Another problem with this is that not all textiles or items of clothing can be washed because they are damaged or even destroyed during the washing process. In addition, washing below 40 ° C does not remove any sources of odors (e.g. bacteria) and can even promote their growth. The unpleasant smell can also be eliminated by dry cleaning. Basically, the same principle applies as for washing, while chemical cleaning agents can damage some textiles and / or clothing.
Zusätzlich zu den vorgenannten Verfahren können auch kalte atmosphärische Plasmavor richtungen zur Beseitigung von üblem Geruch eingesetzt werden. Konventionell können Plasmavorrichtungen nur bei relativ hohen Spannungsamplituden effizient betrieben wer den, und aus Gründen der elektrischen Sicherheit gibt es Einschränkungen für den Be trieb solcher Geräte in der Nähe der Haut eines Menschen. Darüber hinaus sind konven tionelle Geräte vergleichsweise groß und steif. In addition to the aforementioned methods, cold atmospheric plasma devices can also be used to remove unpleasant odors. Conventionally, plasma devices can only be operated efficiently at relatively high voltage amplitudes, and for reasons of electrical safety there are restrictions on operating such devices in the vicinity of a person's skin. In addition, conventional devices are comparatively large and stiff.
Darüber hinaus können Plasmavorrichtungen eine Reihe von chemischen Verbindungen erzeugen. Diese können beispielsweise Elektronen, Ionen, reaktive Verbidnungen, insbe- sondere reaktiver Sauerstoff wie O3 und Stickstoffspezies wie NO, NO2, usw., Neutralsys teme und UV-Licht umfassen, von denen einige bei Überschreitung bestimmter Schwel lenwerte Schäden bei Menschen verursachen können. Die lokale Temperaturerhöhung an der Schnittstelle einer Plasmavorrichtung und einer zu behandelnden Oberfläche kann darüber hinaus das zu behandelnde Material schädigen. In addition, plasma devices can create a variety of chemical compounds. These can, for example, electrons, ions, reactive compounds, in particular special reactive oxygen such as O 3 and nitrogen species such as NO, NO 2 , etc., neutral systems and UV light, some of which can cause harm to people if certain thresholds are exceeded. The local temperature increase at the interface between a plasma device and a surface to be treated can also damage the material to be treated.
Dementsprechend muss die Anwendung von Kalt-Plasma zur Erfrischung der Kleidung sowohl komfortabel als auch sicher sein. Sowohl das behandelte Gewebe als auch der Benutzer sollten vor vorhersehbaren Problemen, einschließlich Missbrauch, geschützt und zudem ein problemloser Betrieb ermöglicht werden. Accordingly, the use of cold plasma to refresh clothing must be both comfortable and safe. Both the treated tissue and the user should be protected from foreseeable problems, including misuse, and should also be allowed to operate without problems.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Plasmavor richtung eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet. The present invention is therefore concerned with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment for a plasma device which in particular overcomes the disadvantages known from the prior art.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Plasmavorrich tung zum Aufbringen eines kalten atmosphärischen Plasmas auf eine zu behandelnde Oberfläche, insbesondere auf Textilien, Leder und/oder Kunststofffasern, mit einem tech nisch einfachen und zuverlässigen Aktuator auszustatten, der eine Aktivierung einer Plasmaquelle ausschließlich unter vorbestimmten Randbedingungen erlaubt. Die erfin dungsgemäße Plasmavorrichtung weist ein Gehäuse sowie eine darin angeordnete Plas maquelle und eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung an die Plasmaquelle auf, ebenso wie den Aktuator, der zur Aktivierung der Plasmaquelle ausgebildet ist, sofern ein Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb eines vorbestimmten Abstands liegt, wobei der Aktuator ein verstellbares und vorge spanntes Aktorelement mit zumindest einem Betätigungselement und eine Erfassungsein richtung aufweist, die die Stellung des Aktorelements zumindest dann erfasst, sofern der Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb des vorbestimmten Abstands liegt. Die Plasmavorrichtung ist somit so konfiguriert, um die Aktivierung der Plasmaquelle (z.B. Aktivierung durch einen Benutzer, z.B. über eine Ein gabe des Benutzers) nur dann zu ermöglichen, wenn ein Abstand zwischen der Plasma quelle und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb des vorgegebenen Abstands liegt. Das heißt, das Plasma kann nur dann gezündet werden, wenn sich die Plasmavorrichtung in der Nähe der zu behandelnden Oberfläche befindet oder mit ihr in Kontakt kommt. Mit der erfindungsgemäßen Plasmavorrichtung können insbesondere Gefahren durch eine Fehlbedienung durch den Kunden vermieden werden, da die Plasmaquelle aus schließlich dann aktiviert ist, wenn der Abstand zu der zu reinigenden Kleidung innerhalb des vorbestimmten Abstands liegt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der sehr kompakten und kostengünstigen Bauweise. Auch gilt dies als hilfreich zur Vermeidung von Emissionen, wenn die Plasmavorrichtung nicht bestimmungsgemäß eingesetzt wird. The present invention is based on the general idea of equipping a plasma device for applying a cold atmospheric plasma to a surface to be treated, especially textiles, leather and / or plastic fibers, with a technically simple and reliable actuator that activates a plasma source exclusively allowed under predetermined conditions. The plasma device according to the invention has a housing and a plasma source arranged therein and a voltage source for applying a voltage to the plasma source, as well as the actuator, which is designed to activate the plasma source, provided there is a distance between the plasma source and the surface to be treated within a predetermined distance, the actuator having an adjustable and pre-tensioned actuator element with at least one actuating element and a detection device that detects the position of the actuator element at least if the distance between the plasma source and the surface to be treated is within the predetermined distance. The plasma device is thus configured to enable the plasma source to be activated (eg activation by a user, eg via an input from the user) only when a distance between the plasma source and the surface to be treated is within the specified distance. That is, the plasma can only be ignited when the plasma device is in the vicinity of the surface to be treated or comes into contact with it. With the plasma device according to the invention, in particular dangers due to incorrect operation by the customer can be avoided, since the plasma source is finally activated when the distance to the clothing to be cleaned is within the predetermined distance. Another advantage of the invention is the very compact and inexpensive construction. This is also considered to be helpful in avoiding emissions if the plasma device is not used as intended.
In der nachfolgenden Beschreibung soll unter dem Aktuator auch jegliche Bauform ver standen werden, die geeignet ist, die Aktivierung der Plasmaquelle nur dann zu ermögli chen, wenn ein Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb des vorgegebenen Abstands liegt. Unter der Erfassungseinrichtung kann z.B. ein Abstandssensor oder eine Lichtschranke subsummiert werden. Die Erfassungseinrich tung erfasst den Abstand und kann die Plasmaquelle direkt oder indirekt aktivieren, wenn ein Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb des vorgegebenen Abstands liegt. In the following description, the actuator should also be understood to mean any design that is suitable for enabling the plasma source to be activated only when a distance between the plasma source and the surface to be treated is within the specified distance. A distance sensor or a light barrier, for example, can be subsumed under the detection device. The detection device detects the distance and can activate the plasma source directly or indirectly when a distance between the plasma source and the surface to be treated lies within the predetermined distance.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zur Vorspannung und Rückstellung des Aktorelements eine Feder, ein elastisches Kunststoffelement, wie eine Dichtungslip pe, ein Schaumstoffelement oder ein Gummielement, oder eine pneumatische oder hyd raulische Rückstelleinrichtung vorgesehen. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung ermöglicht eine breite Auswahl an zuverlässig arbeitenden und zugleich kostengünstigen Rückstelleinrichtungen, die das Aktorelement immer wieder in seine Ausgangslage zu rückverstellen und dadurch die Plasmaquelle deaktivieren. In an advantageous development of the invention, a spring, an elastic plastic element such as a Dichtungslip, a foam element or a rubber element, or a pneumatic or hydraulic reset device is provided for biasing and resetting the actuator element. Even this non-exhaustive list enables a wide selection of reliably working and at the same time cost-effective resetting devices which repeatedly reset the actuator element to its starting position and thereby deactivate the plasma source.
Zweckmäßig weist die Erfassungseinrichtung einen Näherungssensor, einen Kon taktsensor, einen Mikroschalter, einen Dehnungsmessstreifen, einen Magnetsensor und/oder eine Lichtschranke auf. Das Aktorelement ist in Geräterichtung versehen mit einem oder mehreren Betätigungselementen versehen, um einer Elektronik, hier der Er fassungseinrichtung, den sicheren Kontakt der Plasmavorrichtung mit der zu behandeln den Oberfläche erkennbar zu machen. Diese Betätigungselemente können dann mit jegli chen Näherungs- oder Kontaktsensoren abgefragt werden, z.B. Mikroschalter betätigen oder mit Metallteilen/Magneten versehen andere Sensoren ansprechen. Auch Deh- nungsmessstreifen an einem verformbaren Material angebunden sind denkbar. Hierdurch kann die Erfassungseinrichtung kostengünstig und äußerst flexibel gefertigt werden. The detection device expediently has a proximity sensor, a contact sensor, a microswitch, a strain gauge, a magnetic sensor and / or a light barrier. The actuator element is provided in the device direction with one or more actuating elements in order to make the safe contact of the plasma device with the surface to be treated recognizable to electronics, here the detection device. These actuating elements can then be queried with any proximity or contact sensors, for example actuating microswitches or addressing other sensors provided with metal parts / magnets. Also expansion Voltage measuring strips connected to a deformable material are conceivable. As a result, the detection device can be manufactured inexpensively and extremely flexibly.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Erfassungseinrich tung eine Lichtschranke und das Betätigungselement eine abgeschrägte Flanke auf, wo bei die Erfassungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie einen Abdeckgrad der Licht schranke und damit einen Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche ermittelt. Hierdurch ist es möglich, mittels der die Lichtschranke aufweisenden Erfassungseinrichtung nicht nur eine „AN-“ oder „AUS“-Stellung anzuzeigen, sondern auch Zwischenstellungen, die abhängig vom Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche sind. In a further advantageous development of the invention, the detection device has a light barrier and the actuating element has a beveled edge, where the detection device is designed such that it determines a degree of coverage of the light barrier and thus a distance between the plasma source and the surface to be treated. This makes it possible, by means of the detection device having the light barrier, to display not only an “ON” or “OFF” position, but also intermediate positions that are dependent on the distance between the plasma source and the surface to be treated.
Zweckmäßig weist die Erfassungseinrichtung eine Lichtschranke auf und ist auf einer eine Öffnung aufweisenden Platine angeordnet, wobei die Öffnung durch die Lichtschranke gekreuzt bzw. überdeckt ist und in die das Betätigungselement eingreift, sofern der Ab stand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb des vorbestimmten Abstands liegt. In diesem Ausführungsbeispiel greift somit das Betäti gungselement des Aktorelements durch die Öffnung, wodurch eine sehr platzsparende Bauweise erreicht werden kann. The detection device expediently has a light barrier and is arranged on a circuit board having an opening, the opening being crossed or covered by the light barrier and into which the actuating element engages, provided that the distance between the plasma source and the surface to be treated is within the predetermined range Distance lies. In this exemplary embodiment, the actuating element of the actuator element thus engages through the opening, whereby a very space-saving design can be achieved.
Vorzugsweise liegt der vorgegebene Abstand in einem Bereich von 0 bis 4 mm, vorzugs weise 0 bis 1 mm. Dies hat den besonderen Vorteil, dass je nach vordefiniertem Parame ter (z.B. Entfernung) die Plasmaquelle oder ein einzelnes Plasmaquellensegment aktiviert und/oder deaktiviert werden kann. Dabei wird angenommen, dass dies eine weitere Re duzierung der Emissionen und eine Erhöhung des Gesamtwirkungsgrades der Plasma vorrichtung ermöglicht. The predetermined distance is preferably in a range from 0 to 4 mm, preferably 0 to 1 mm. This has the particular advantage that, depending on the predefined parameters (e.g. distance), the plasma source or an individual plasma source segment can be activated and / or deactivated. It is assumed that this enables a further reduction in emissions and an increase in the overall efficiency of the plasma device.
Zweckmäßig kann die Plasmavorrichtung vorzugsweise eine Anzeige- oder Kontrollleuch- te beinhalten, die konfiguriert ist, um einen Benutzer anzuweisen, einen Bereich um die Plasmavorrichtung zu belüften, nachdem die Plasmaquelle für einen vorbestimmten Zeit raum eingeschaltet war. Hierdurch kann zuverlässiger langfristiger Betrieb gewährleistet werden. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Geschwindigkeitssensor zum Messen einer Geschwindigkeit, mit der die Plasmavorrichtung über die zu behandelnde Oberfläche bewegt wird, vorgesehen ist, wobei die Plasmavorrichtung vorzugsweise der art konfiguriert ist, dass er die Plasmaquelle automatisch ausschaltet, wenn die erfasste Geschwindigkeit unter einem ersten vorbestimmten Wert oder über einem zweiten vorbe stimmten Wert liegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Plasmavorrichtung in einem angemessenen Geschwindigkeitsbereich arbeitet, d.h. nicht zu langsam (um die Temperatur an der Kontaktstelle zwischen der Plasmavorrichtung und der zu behandeln den Oberfläche unterhalb der Betriebsschwelle, d.h. unterhalb der Temperatur, die das zu behandelnde Material beschädigen kann, zu halten) und nicht zu schnell (um den Zweck der Behandlung zu erfüllen, z.B. um die Deaktivierung der übelriechenden Moleküle zu ermöglichen). Expediently, the plasma device can preferably include an indicator or control light which is configured to instruct a user to ventilate an area around the plasma device after the plasma source has been switched on for a predetermined period of time. In this way, reliable long-term operation can be guaranteed. In an advantageous development of the invention, a speed sensor is provided for measuring a speed at which the plasma device is moved over the surface to be treated, the plasma device preferably being configured in such a way that it automatically switches off the plasma source when the detected speed falls below a first predetermined value or above a second vorbe certain value. This ensures that the plasma device operates in a reasonable speed range, i.e. not too slow (in order to keep the temperature at the contact point between the plasma device and the surface to be treated below the operating threshold, i.e. below the temperature that will damage the material to be treated can hold) and not too quickly (to fulfill the purpose of the treatment, e.g. to enable the malodorous molecules to be deactivated).
Zweckmäßig ist eine Oberflächeneigenschaften-Erfassungsvorrichtung, insbesondere einen Temperatursensor oder einen Feuchtigkeitssensor, zum Erfassen mindestens einer Eigenschaft der zu behandelnden Oberfläche vorgesehen. Die mindestens eine Eigen schaft kann beispielsweise ein Feuchtigkeitsgehalt oder eine Temperatur sein. Das heißt, die Oberflächeneigenschaften-Erfassungsvorrichtung beinhaltet vorzugsweise einen Feuchtigkeitssensor zum Erfassen des Feuchtigkeitsniveaus der zu behandelnden Ober fläche, wobei die Plasmavorrichtung vorzugsweise so ausgebildet ist, dass die Plasma quelle automatisch abgeschaltet wird, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der zu behandelnden Oberfläche höher als ein vorgegebener Feuchtigkeitswert ist, wodurch verhindert wird, dass die Plasmavorrichtung mit zu hoher Leistung betrieben wird. Der Feuchtigkeitsgehalt der zu behandelnden Oberfläche kann durch Messung der von der Plasmaquelle aufge nommenen Leistung ermittelt werden. Vorzugsweise wird die von der Plasmaquelle ver brauchte Leistung mit einer Frequenz von mindestens 10 s-1, vorzugsweise 50 s-1 und vorzugsweise 100 s-1 aufgezeichnet. Diese Messung kann beispielsweise in der Steuer schaltung der Plasmavorrichtung durchgeführt werden. Somit können die Plasmaquelle und die Steuerschaltung den Feuchtesensor bilden. Es kann aber auch ein separater Sensor verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich beinhaltet die Oberflächeneigen- schaften-Erfassungsvorrichtung einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der zu behandelnden Oberfläche, wobei die Plasmavorrichtung konfiguriert ist, um die Plasmaquelle automatisch auszuschalten, wenn die Temperatur der zu behandelnden Oberfläche über einem vorgegebenen Temperaturwert liegt, wodurch eine Beschädigung des behandelten Materials verhindert wird. A surface property detection device, in particular a temperature sensor or a moisture sensor, is expediently provided for detecting at least one property of the surface to be treated. The at least one property can be a moisture content or a temperature, for example. That is, the surface property detection device preferably includes a moisture sensor for detecting the moisture level of the surface to be treated, wherein the plasma device is preferably designed so that the plasma source is automatically switched off when the moisture content of the surface to be treated is higher than a predetermined moisture level , thereby preventing the plasma device from being operated with excessive power. The moisture content of the surface to be treated can be determined by measuring the power taken up by the plasma source. The power consumed by the plasma source is preferably recorded at a frequency of at least 10 s-1, preferably 50 s-1 and preferably 100 s-1. This measurement can be carried out, for example, in the control circuit of the plasma device. The plasma source and the control circuit can thus form the humidity sensor. However, a separate sensor can also be used. Alternatively or additionally, the surface property detection device contains a temperature sensor for detecting the temperature of the surface to be treated, the plasma device being configured to automatically switch off the plasma source when the temperature of the surface to be treated is reached Surface is above a predetermined temperature value, whereby damage to the treated material is prevented.
Zweckmäßig ist die Plasmavorrichtung tragbar und die Spannungsquelle weist eine Batte rie oder einen Akkumulator auf. Hierdurch ist eine vergleichsweise einfache mobile Nut zung möglich. Darüber hinaus kann die Plasmaquelle austauschbar sein. So kann bei spielsweise die Plasmavorrichtung so konstruiert sein, dass die Plasmaquelle in einer Plasmaquelleneinheit der Plasmavorrichtung untergebracht ist und die Spannungsquelle in einem Hauptgehäuse der Plasmavorrichtung untergebracht ist und die Plasmaquellen einheit abnehmbar mit dem Hauptgehäuse gekoppelt ist. Auf diese Weise kann eine Plasmavorrichtung beispielsweise das Hauptgehäuse und eine Reihe von Plasmaquel leneinheiten beinhalten, die sich jeweils besonders für ein bestimmtes zu behandelndes Material eignen. The plasma device is expediently portable and the voltage source has a battery or an accumulator. This enables comparatively simple mobile use. In addition, the plasma source can be exchangeable. For example, the plasma device can be constructed so that the plasma source is housed in a plasma source unit of the plasma device and the voltage source is housed in a main housing of the plasma device and the plasma source unit is detachably coupled to the main housing. In this way, a plasma device can include, for example, the main housing and a number of plasma source units, each of which is particularly suitable for a particular material to be treated.
Wie hierin beschrieben, bezieht sich der Begriff "kaltes atmosphärisches Plasma" (CAP) auf Plasmen, die unter normalen atmosphärischen Bedingungen (z.B. Temperatur und Druck) arbeiten und beispielsweise schmerzfreie In-vivo-Anwendungen ohne Gewebe schädigung ermöglichen. Kalte atmosphärische Plasmen können beispielsweise durch Begrenzung einer Anzahl hochenergetischer Elektronen und/oder durch Kühlung ungela dener Moleküle/Atome im Plasma erzeugt werden. Ein wichtiges Merkmal von kaltem atmosphärischem Plasma ist, dass es weiterhin bakterizide und fungizide Eigenschaften aufweist. As described herein, the term "cold atmospheric plasma" (CAP) refers to plasmas that operate under normal atmospheric conditions (e.g. temperature and pressure) and, for example, enable painless in vivo applications without tissue damage. Cold atmospheric plasmas can be generated in the plasma, for example, by limiting a number of high-energy electrons and / or by cooling uncharged molecules / atoms. An important characteristic of cold atmospheric plasma is that it continues to have bactericidal and fungicidal properties.
Wie hierin weiter beschrieben, kann die Plasmaquelle in jeder Form ausgebildet sein, die in der Lage ist, das kalte atmosphärische Plasma zu erzeugen und es auf eine zu behan delnde Oberfläche aufzubringen. Vorzugsweise wird eine SMD-Vorrichtung (Surface Micro Discharge) verwendet. Weitere optionale strukturelle Merkmale werden im Folgen den erläutert. As further described herein, the plasma source can be formed in any form capable of generating the cold atmospheric plasma and applying it to a surface to be treated. An SMD device (Surface Micro Discharge) is preferably used. Further optional structural features are explained below.
Vorzugsweise ist die Plasmavorrichtung ferner derart konfiguriert, um die Aktivierung der Plasmaquelle (z.B. Aktivierung durch einen Benutzer, z.B. über eine Eingabe des Benut zers) wieder zu ermöglichen, nachdem die Plasmaquelle für eine vorbestimmte Wartezeit abgeschaltet wurde, wodurch die Konzentration der toxischen Substanzen deutlich unter den Schwellenwert fällt. Vorzugsweise beinhaltet die Plasmavorrichtung eine Steuerschaltung, die konfiguriert ist, um das Plasma in Abhängigkeit von der erfassten Oberflächenbeschaffenheit, insbeson dere in Abhängigkeit von der erfassten Feuchtigkeit und/oder Temperatur, so einzustellen, dass die Auffrischungsbehandlung durchgeführt wird, ohne das behandelte Material zu beschädigen. The plasma device is preferably also configured in such a way to enable the plasma source to be activated again (e.g. activation by a user, e.g. via an input from the user) after the plasma source has been switched off for a predetermined waiting time, whereby the concentration of the toxic substances is significantly below the threshold falls. The plasma device preferably contains a control circuit which is configured to set the plasma as a function of the detected surface condition, in particular as a function of the detected humidity and / or temperature, in such a way that the refreshment treatment is carried out without damaging the treated material.
Vorzugsweise beinhaltet die Plasmaquelle eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine dielektrische Schicht, die die erste Elektrode und die zweite Elektrode trennt, wobei die erste Elektrode konfiguriert ist, um das kalte atmosphärische Plasma zur Behandlung der zu behandelnden Oberfläche zu entzünden. Das heißt, die erste Elektrode ist so an geordnet, dass sie näher an der zu behandelnden Oberfläche liegt als die zweite Elektro de. Die erste Elektrode ist vorzugsweise so konfiguriert, dass sie die zu behandelnde Oberfläche berührt. Die erste Elektrode kann weiterhin mit einem dielektrischen Material bedeckt sein. Vorzugsweise wird die erste Elektrode oder das dielektrische Material, das die erste Elektrode bedeckt, durch eine Öffnung des Gehäuses der umgebenden Atmo sphäre ausgesetzt, während die zweite Elektrode innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Es wird darauf hingewiesen, dass eine solche Elektrodenstruktur auch einen unabhängi gen Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt und unabhängig von dem oben genann ten ersten Aspekt bereitgestellt werden kann. Er kann aber auch mit jedem der oben ge nannten Sensoren kombiniert werden. Preferably, the plasma source includes a first electrode, a second electrode, and a dielectric layer separating the first electrode and the second electrode, the first electrode configured to ignite the cold atmospheric plasma to treat the surface to be treated. That is, the first electrode is arranged so that it is closer to the surface to be treated than the second electrode. The first electrode is preferably configured to contact the surface to be treated. The first electrode can furthermore be covered with a dielectric material. The first electrode or the dielectric material covering the first electrode is preferably exposed to the surrounding atmosphere through an opening in the housing, while the second electrode is arranged within the housing. It is pointed out that such an electrode structure also represents an independent aspect of the present invention and can be provided independently of the above-mentioned first aspect. But it can also be combined with any of the sensors mentioned above.
Um die Sicherheit der Plasmavorrichtung weiter zu erhöhen, insbesondere gegen Miss brauch, wird die erste Elektrode geerdet und/oder die Plasmavorrichtung beinhaltet wei terhin einen Ein-/Ausschalter, der elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden ist, wobei die Plasmavorrichtung konfiguriert ist, um nur die Aktivierung der Plasmaquelle zu ermög lichen und/oder die Plasmaquelle selektiv nur dann einzuschalten, wenn der Ein- /Ausschalter gedrückt wird. Dementsprechend gibt es bei der Verwendung der Plasma vorrichtung keinen Potentialunterschied zwischen dem Benutzer und der ersten Elektrode, und somit keine Entladung von der ersten Elektrode, d.h. der Elektrode, an der das Plas ma gezündet wird, zum Benutzer. In order to further increase the safety of the plasma device, in particular against misuse, the first electrode is grounded and / or the plasma device furthermore contains an on / off switch which is electrically connected to the first electrode, the plasma device being configured to only to enable activation of the plasma source and / or to selectively switch on the plasma source only when the on / off switch is pressed. Accordingly, when using the plasma device, there is no potential difference between the user and the first electrode, and thus no discharge from the first electrode, i.e. the electrode at which the plasma is ignited, to the user.
Mit anderen Worten, eine leitende Verbindung zwischen der ersten Elektrode und der Haut des Benutzers kann hergestellt werden, zum Beispiel durch einen leitenden Schalter und/oder durch einen anderen leitenden Teil des Gehäuses der Vorrichtung. Vorzugswei se ist die Vorrichtung so ausgelegt, dass der leitende Schalter und/oder der leitende Ge häuseabschnitt vom Benutzer gehalten und/oder gedrückt werden muss, damit die Plas mavorrichtung funktioniert (z.B. während des Betriebs der Plasmavorrichtung kontinuier lich gehalten und/oder gedrückt). Mit anderen Worten, wenn der leitende Schalter und/oder der leitende Gehäuseabschnitt nicht vom Benutzer gedrückt und/oder gehalten wird, kann die Steuerschaltung der Vorrichtung eine Aktivierung der Plasmaquelle deakti vieren. Der Schalter kann der Ein-/Ausschalter des Gerätes sein. Es kann aber auch ein zusätzlicher Sicherheitsschalter verwendet werden, der zusätzlich zum Ein-/Ausschalter gedrückt werden muss. In other words, a conductive connection between the first electrode and the skin of the user can be established, for example by a conductive switch and / or by another conductive part of the housing of the device. The device is preferably designed so that the conductive switch and / or the conductive housing section must be held and / or pressed by the user in order for the plasma device to function (e.g. continuously held and / or pressed during operation of the plasma device). In other words, if the conductive switch and / or the conductive housing section is not pressed and / or held by the user, the control circuit of the device can deactivate activation of the plasma source. The switch can be the on / off switch of the device. However, an additional safety switch can also be used, which must be pressed in addition to the on / off switch.
Dieser Schalter (z.B. der Ein-/Ausschalter) kann als mechanischer Schalter, aber auch als jede andere Art von Berührungssensor (z.B. ein resistiver oder kapazitiver Berührungs sensor) ausgeführt werden. This switch (e.g. the on / off switch) can be designed as a mechanical switch, but also as any other type of touch sensor (e.g. a resistive or capacitive touch sensor).
Auch, zum Beispiel in Fällen, in denen die erste Elektrode die Elektrode ist, die mit der zu behandelnden Oberfläche in Kontakt kommt, kann die Plasmavorrichtung weiterhin einen Temperatursensor beinhalten, der konfiguriert ist, um eine Temperatur der ersten Elektro de zu erfassen. Vorzugsweise ist die Plasmavorrichtung konfiguriert, um die Plasmaquelle selektiv automatisch auszuschalten, wenn die Temperatur der ersten Elektrode höher als ein vorgegebener Temperaturwert ist. Dadurch wird das Risiko einer Beschädigung des behandelten Materials und/oder Gewebes durch eine überhitzte Elektrode reduziert. Also, for example, in cases where the first electrode is the electrode that comes into contact with the surface to be treated, the plasma device may further include a temperature sensor configured to detect a temperature of the first electrode. The plasma device is preferably configured to selectively switch off the plasma source automatically when the temperature of the first electrode is higher than a predetermined temperature value. This reduces the risk of damage to the treated material and / or tissue from an overheated electrode.
Um größere Bereiche zu behandeln, beinhaltet die Plasmavorrichtung vorzugsweise segmentierte Plasmaquellen, wobei jedes Segment mit einer der vorgenannten Sicher heitsarchitekturen versehen sein kann, z.B. dem Abstandssensor, dem Lichtsensor, dem Geschwindigkeitssensor, der Anzeige oder der Kontrollleuchte, der Oberflächeneigen- schaften-Erfassungsvorrichtung, etc. In order to treat larger areas, the plasma device preferably contains segmented plasma sources, whereby each segment can be provided with one of the aforementioned security architectures, e.g. the distance sensor, the light sensor, the speed sensor, the display or the control lamp, the surface properties detection device, etc. .
Vorzugsweise beinhaltet die Plasmaquelle mindestens ein erstes Plasmaquellensegment und mindestens ein zweites Plasmaquellensegment, wobei die Plasmavorrichtung konfi guriert ist, um das erste Plasmaquellensegment nur dann selektiv einzuschalten, wenn ein Abstand zwischen dem ersten Plasmaquellensegment und der zu behandelnden Oberflä che innerhalb des vorbestimmten Abstandes liegt, und um das zweite Plasmaquellen- segment nur dann selektiv einzuschalten, wenn ein Abstand zwischen dem zweiten Plas maquellensegment und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb des vorbestimmten Abstandes liegt. Der vorgegebene Abstand liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0 bis 4 mm und vorzugsweise 0 bis 1 mm. Dies hat den besonderen Vorteil, dass je nach vor definiertem Parameter (z.B. Entfernung) ein einzelnes Plasmaquellensegment aktiviert und/oder deaktiviert werden kann. The plasma source preferably includes at least a first plasma source segment and at least a second plasma source segment, the plasma device being configured to selectively switch on the first plasma source segment only when a distance between the first plasma source segment and the surface to be treated lies within the predetermined distance, and around the second plasma source segment to be switched on selectively only if a distance between the second Plas maquellensegment and the surface to be treated is within the predetermined distance. The predetermined distance is preferably in a range of 0 to 4 mm, and preferably 0 to 1 mm. This has the particular advantage that a single plasma source segment can be activated and / or deactivated depending on the previously defined parameter (eg distance).
Vorzugsweise beinhaltet wenigstens eine der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode ein erstes Elektrodensegment in einem Bereich des ersten Plasmaquellensegments und ein zweites Elektrodensegment in einem Bereich des zweiten Plasmaquellensegments. Das heißt, wenigstens eine der Elektroden kann eine segmentierte Elektrode sein. Vor zugsweise ist die andere Elektrode eine gemeinsame Elektrode, die dem ersten und zwei ten Elektrodensegment zugeordnet ist. Es kann aber auch eine segmentierte zweite Elekt rode verwendet werden. At least one of the first electrode or the second electrode preferably includes a first electrode segment in a region of the first plasma source segment and a second electrode segment in a region of the second plasma source segment. That is, at least one of the electrodes can be a segmented electrode. The other electrode is preferably a common electrode that is assigned to the first and second electrode segments. However, a segmented second electrode can also be used.
Vorzugsweise sind das erste Plasmaquellensegment und das zweite Plasmaquellenseg ment elektrisch parallel geschaltet. The first plasma source segment and the second plasma source segment are preferably connected electrically in parallel.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten bevorzug ten Ausführungsformen näher beschrieben. Der Umfang der Erfindung, für die Schutz begehrt wird, sollte jedoch nicht auf die nachfolgend dargestellten oder beschriebenen Angaben beschränkt werden, sondern durch die beigefügten Ansprüche definiert werden. In den Zeichnungen, The invention is described in more detail below with reference to the preferred embodiments shown in the drawings. However, the scope of the invention for which protection is sought should not be limited to the statements shown or described below, but rather should be defined by the appended claims. In the drawings,
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Plasmavorrichtung gemäß einer bevor zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 1 shows a schematic representation of a plasma device according to a ferred embodiment of the present invention;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Plasmavorrichtung gemäß einer bevor zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 shows a schematic representation of a plasma device according to a ferred embodiment of the present invention;
Abb. 3A zeigt verschiedene nass/feuchte Textilien, die bei der kalten atmosphärischen Plasmabehandlung keine Schäden zeigten, wobei auch trockene Gewebe nach der glei chen Behandlung zum Vergleich gezeigt werden; Abb. 3B zeigt verschiedene nass/feuchte Textilien, die bei der kalten atmosphärischen Plasmabehandlung bestimmte Schäden zeigten, wobei auch trockene Gewebe nach der gleichen Behandlung zum Vergleich gezeigt wurden; Fig. 3A shows various wet / damp textiles that showed no damage during the cold atmospheric plasma treatment, with dry fabrics also being shown after the same treatment for comparison; FIG. 3B shows various wet / damp textiles which showed certain damage in the cold atmospheric plasma treatment, with dry fabrics also being shown for comparison after the same treatment;
Die Fig. 4A bzw. 4B zeigen die Plasmaleistung, die von einer Plasmaquelle einer Plasma vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verbraucht wird, wenn die Plasmavorrich tung über Mustergewebe mit den im Folgenden ausführlich beschriebenen Bedingungen gestreift wurde; 4A and 4B respectively show the plasma power consumed by a plasma source of a plasma device according to the present invention when the plasma device has been swept over sample fabric with the conditions described in detail below;
Fig. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur einer Plasmaquelle ei ner Plasmavorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung zeigt; 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a plasma source of a plasma device according to a preferred embodiment of the present invention;
Die Abb. 6A und 6B zeigen jeweils schematische Draufsichten von zwei Beispielen einer Plasmaquelle mit zwei Plasmaquellensegmenten; FIGS. 6A and 6B each show schematic plan views of two examples of a plasma source with two plasma source segments;
Die Abb. 7A und 7B zeigen exemplarische Schaltpläne der in den Abb. 6A und 6B darge stellten Plasmaquellen; und FIGS. 7A and 7B show exemplary circuit diagrams of the plasma sources shown in FIGS. 6A and 6B; and
Fig. 8 zeigt ein schematisches Diagramm einer Plasmavorrichtung gemäß einer bevor zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine austauschbare Plasmaquel leneinheit beinhaltet, Fig. 8 shows a schematic diagram of a plasma device according to a preferred embodiment of the present invention, which includes a replaceable plasma source unit,
Fig. 9 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Plasmavorrichtung im Bereich eines Aktuators. 9 shows a sectional illustration through a plasma device according to the invention in the area of an actuator.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 beinhaltet eine Plasmavorrichtung 100 zum Anlegen eines kalten atmosphärischen Plasmas an eine zu behandelnde Oberfläche (nicht dargestellt) gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 102, eine Plasmaquelle 104 im Gehäuse 102 und eine Spannungsquelle (nicht dargestellt) im Gehäuse 102 zum Anlegen einer Spannung an die Plasmaquelle 104. Die Plasmaquelle 104 kann von einem Plasmaquellenhalter 106 gehalten werden, der einen vorderen Teil des Gehäuses 102 bildet, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Plasmavorrichtung 100 ist konfiguriert, um die Aktivierung der Plasmaquelle 104 nur dann zu ermöglichen, wenn ein Abstand zwischen der Plasmaquelle 104 und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb eines vorbestimmten Abstands liegt. Das selektive Einschalten kann z.B. durch einen Ab standssensor 110 realisiert werden, wie in Abb. 1 dargestellt oder durch einen Aktuator 900 entsprechend der Fig. 9. Referring to FIG. 1, a plasma device 100 for applying a cold atmospheric plasma to a surface to be treated (not shown) according to a preferred embodiment of the present invention includes a housing 102, a plasma source 104 in housing 102 and a voltage source (not shown) in Housing 102 for applying a voltage to the plasma source 104. The plasma source 104 can be held by a plasma source holder 106 which forms a front part of the housing 102, as shown in FIG. The plasma device 100 is configured to enable activation of the plasma source 104 only when a Distance between the plasma source 104 and the surface to be treated is within a predetermined distance. The selective switch-on can be implemented, for example, by a distance sensor 110, as shown in FIG. 1, or by an actuator 900 according to FIG. 9.
Insbesondere ist der als Abstandssensor 110 ausgebildete Aktuator ein mechanischer Abstandssensor mit einem Spannungsquellenanschluss 114, der elektrisch mit der Span nungsquelle verbunden ist, und einem Plasmaquellenanschluss 112, der elektrisch mit der Plasmaquelle 104 verbunden ist. Der Spannungsquellenanschluss 114 und der Plas maquellenanschluss 112 sind so konfiguriert, dass sie voneinander beabstandet sind, wenn die Plasmavorrichtung 100 nicht mit der zu behandelnden Oberfläche in Kontakt kommt. In der Zwischenzeit sind der Spannungsquellenanschluss 114 und der Plas maquellenanschluss 112 so konfiguriert, dass sie gegeneinander beweglich sind. Dem entsprechend wird, wenn die Plasmavorrichtung 100 mit der zu behandelnden Oberfläche in Kontakt gebracht wird, das Gehäuse 102 (der Plasmaquellenhalter 106) und/oder die Plasmaquelle 104 gegen die zu behandelnde Oberfläche gedrückt, indem der Plas maquellenanschluss 112 nach innen zum Spannungsquellenanschluss 114 gedrückt wird und schließlich der Spannungsquellenanschluss 114 elektrisch mit dem Plasmaquellen anschluss 112 gekoppelt wird, wodurch die Spannungsquelle eine Spannung anlegen, d.h. selektiv die Plasmaquelle 104 einschalten kann. Dabei müssen die Anschlüsse 112, 114 nicht unbedingt mit der Plasmaquelle bzw. der Spannungsquelle verbunden sein. So können sie beispielsweise auch mit einer Steuerung (nicht dargestellt) gekoppelt werden, die angibt, ob eine Verbindung besteht. In particular, the actuator embodied as a distance sensor 110 is a mechanical distance sensor with a voltage source connection 114, which is electrically connected to the voltage source, and a plasma source connection 112, which is electrically connected to the plasma source 104. The voltage source terminal 114 and the plasma source terminal 112 are configured such that they are spaced apart from one another when the plasma device 100 does not come into contact with the surface to be treated. In the meantime, the voltage source terminal 114 and the plasma source terminal 112 are configured to be movable with respect to each other. Accordingly, when the plasma device 100 is brought into contact with the surface to be treated, the housing 102 (the plasma source holder 106) and / or the plasma source 104 is pressed against the surface to be treated by the plasma source connection 112 being pushed inwards towards the voltage source connection 114 and finally the voltage source connection 114 is electrically coupled to the plasma source connection 112, as a result of which the voltage source can apply a voltage, ie can selectively switch on the plasma source 104. The connections 112, 114 do not necessarily have to be connected to the plasma source or the voltage source. For example, they can also be coupled to a controller (not shown) that indicates whether there is a connection.
Der Schaltmechanismus kann natürlich auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Un ter Bezugnahme auf Fig. 2 beinhaltet beispielsweise eine Plasmavorrichtung 200 gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 202, eine Plasmaquelle 204, einen Plasmaquellenhalter 206 und eine Spannungsquelle (siehe unten), die den entsprechenden Elementen in der in Fig. 1 dargestellten Ausfüh rungsform ähnlich sind. Anstelle des Abstandssensors 110 beinhaltet die Plasmavorrich tung 200 jedoch, insbesondere als Aktuator bzw. als Erfassungseinrichtung, einen Lichtsensor 210. Wenn die Plasmavorrichtung 200 in die Nähe eines zu behandelnden Objekts gebracht wird, wird das Licht allmählich von diesem Objekt blockiert und die vom Lichtsensor 210 empfangene Lichtmenge verringert. Die Plasmavorrichtung 200 ist konfi- guriert, um die Plasmaquelle 204 selektiv einzuschalten, wenn die vom Lichtsensor 210 empfangene Lichtmenge unter einem vorgegebenen Wert liegt, oder um nur in diesem Fall das Einschalten (z.B. durch den Benutzer) zu ermöglichen. Hier kann der vorgegebe ne Wert durch die vom Lichtsensor 210 empfangene Lichtmenge bestimmt werden, wenn die Plasmavorrichtung 200 im vorgegebenen Abstand (z.B. 4 mm, 3 mm, 2 mm oder 1 mm) zur zu behandelnden Oberfläche gehalten wird. The switching mechanism can of course be implemented in different ways. For example, referring to FIG. 2, a plasma device 200 in accordance with another preferred embodiment of the present invention includes a housing 202, a plasma source 204, a plasma source holder 206, and a voltage source (see below) corresponding to the corresponding elements in FIG. 1 Ausfüh approximate form are similar. Instead of the distance sensor 110, however, the plasma device 200 contains a light sensor 210, in particular as an actuator or as a detection device. When the plasma device 200 is brought into the vicinity of an object to be treated, the light is gradually blocked by this object and that by the light sensor 210 the amount of light received is reduced. The plasma device 200 is configured guriert in order to selectively switch on the plasma source 204 if the amount of light received by the light sensor 210 is below a predetermined value, or to enable it to be switched on only in this case (for example by the user). Here, the given value can be determined by the amount of light received by the light sensor 210 if the plasma device 200 is held at a given distance (for example 4 mm, 3 mm, 2 mm or 1 mm) from the surface to be treated.
Es ist zu beachten, dass die Position des Lichtsensors 210 nicht besonders begrenzt ist. Während der Lichtsensor 210 in Abb. 2 an beiden Enden der Plasmaquelle 204 angeord net ist, können zusätzliche oder alternative Lichtsensoren beispielsweise in der Mitte der Plasmaquelle 204 angeordnet sein, wie der Lichtsensor 220 zeigt. It should be noted that the position of the light sensor 210 is not particularly limited. While the light sensor 210 in FIG. 2 is arranged at both ends of the plasma source 204, additional or alternative light sensors can be arranged, for example, in the middle of the plasma source 204, as the light sensor 220 shows.
Um weitere Aspekte der sicheren Verwendung der Plasmavorrichtung an zu erfrischen den Textilien/Kleidungsstücken, insbesondere hinsichtlich der Sicherheit für die behandel ten Materialien, zu untersuchen, führten die Erfinder eine Reihe von kalten atmosphäri schen Plasmabehandlungen an verschiedenen Geweben in ihren nassen und trockenen Bedingungen durch, deren Ergebnisse in den Abb. 3A und 3B zusammengefasst sind. In order to investigate further aspects of the safe use of the plasma device on the textiles / clothing items to be refreshed, in particular with regard to the safety of the treated materials, the inventors carried out a series of cold atmospheric plasma treatments on various fabrics in their wet and dry conditions, the results of which are summarized in Figs. 3A and 3B.
Aus den Abb. 3A und 3B ist ersichtlich, dass die Behandlung mit dem Plasmavorrichtung für alle getesteten Gewebe - trocken oder feucht - anwendbar war. Die Plasmavorrichtung konnte über alle untersuchten Gewebe sanft bewegt werden - es wurde kein Halten oder Verhaken beobachtet. Bei allen im Rahmen dieser Studie untersuchten Trockenstoffen wurden keine Farbveränderungen oder andere Schäden beobachtet. Dieses Ergebnis ist unabhängig von der Anzahl der Wischproben. Bei der Behandlung von nassen/feuchten Geweben zeigten einige Gewebeproben jedoch Schäden, wie in Abb. 3B in den jeweiligen Abschnitten der Fotos markiert. It can be seen from FIGS. 3A and 3B that the treatment with the plasma device was applicable to all tested tissues - dry or moist. The plasma device could be moved gently over all tissues examined - no holding or entanglement was observed. No color changes or other damage were observed for any of the drying agents examined in this study. This result is independent of the number of wipe samples. However, when treating wet / damp tissues, some tissue samples showed damage, as marked in Fig. 3B in the respective sections of the photos.
Dabei wird aus optischen Untersuchungen abgeleitet, dass das Verbrennen von feuchten Geweben an leicht trockenen Stellen des Gewebes stattfindet, wo die Plasmaentladung konzentriert und die lokale Temperatur erhöht wird. It is derived from optical investigations that the burning of moist tissue takes place in slightly dry areas of the tissue, where the plasma discharge is concentrated and the local temperature is increased.
Die Fig. 4A und 4B zeigen Messungen der Plasmaleistung, die von einer Plasmaquelle einer Plasmavorrichtung verbraucht wird, die kaltes atmosphärisches Plasma auf Baum- wollgewebe mit unterschiedlichen Feuchtigkeitsbedingungen aufbringt. Insbesondere ist die als "50% feuchtes Gewebe" bezeichnete Probe ein Baumwollgewebe, das zu gleichen Teilen aus einem Nassbereich und einem Trockenbereich besteht, worin die Plasmavor richtung zwischen dem Nassbereich und dem Trockenbereich hin und her geschoben wird. Die als "25% feuchtes Gewebe" bezeichnete Probe weist eine ähnliche Konfigurati on mit einer reduzierten (d.h. halben) Flüssigkeitsmenge auf, die auf den Nassbereich aufgebracht wird. Abb. 4A zeigt das Durchziehen mit 30 Durchzügen pro Minute, während Abb. 4B das Durchziehen mit 60 Durchzügen pro Minute zeigt. Die Ergebnisse zeigen signifikante Unterschiede in der Plasmaleistung in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit des Gewebes, wie im Folgenden näher erläutert. Figures 4A and 4B show measurements of the plasma power consumed by a plasma source of a plasma device that applies cold atmospheric plasma to cotton fabrics with different humidity conditions. In particular is the sample referred to as "50% wet fabric" is a cotton fabric that consists in equal parts of a wet area and a dry area, in which the plasma device is pushed back and forth between the wet area and the dry area. The sample labeled "25% wet tissue" has a similar configuration with a reduced (ie, half) amount of liquid applied to the wet area. Fig. 4A shows the pull-through at 30 pulls per minute, while Fig. 4B shows the pull-through at 60 pulls per minute. The results show significant differences in the plasma performance depending on the moisture of the tissue, as explained in more detail below.
Man kann die Übertragung vom Trockenbereich des Gewebes auf den 50% oder 25% Nassbereich des Gewebes eindeutig erkennen. Für den Trockenbereich des Gewebes wird für alle untersuchten Proben im Rahmen dieser Studie ein Plasmaleistungsverbrauch von ca. 2 Watt ermittelt. Dieser Wert steigt auf 3 bis 9 Watt, wenn die Plasmaquelle in den Feuchtbereich des Gewebes bewegt wird (50% und 25%). Basierend auf diesen Ergeb nissen wird davon ausgegangen, dass die in Abb. 3B dargestellten Schäden am nassen Gewebe auf eine erhöhte lokale Temperatur der mit einer erhöhten Leistung arbeitenden Plasmaquelle zurückzuführen sind. Ohne an die Theorie gebunden zu sein, wird ange nommen, dass die nasse Oberfläche den Widerstand gegen die Zündung des Plasmas erhöht. Es wird davon ausgegangen, dass sich das Plasma somit nur lokal an Trocken- /T rockenstellen und/oder Trocken-/Trockenporen der zu behandelnden Oberfläche ent zündet, wo die resultierende Leistungskonzentration dann hoch ist und somit zu kleinen lokalen Verbrennungen führen kann. One can clearly see the transfer from the dry area of the fabric to the 50% or 25% wet area of the fabric. For the dry area of the tissue, a plasma power consumption of approx. 2 watts is determined for all samples examined in this study. This value increases to 3 to 9 watts when the plasma source is moved into the moist area of the tissue (50% and 25%). Based on these results, it is assumed that the damage to the wet tissue shown in Fig. 3B is due to an increased local temperature of the plasma source working with increased power. Without being bound by theory, it is believed that the wet surface increases the resistance to ignition of the plasma. It is assumed that the plasma ignites only locally at dry / dry spots and / or dry / dry pores of the surface to be treated, where the resulting power concentration is then high and can thus lead to small local burns.
Die Ergebnisse zeigen außerdem, dass die gemessenen Leistungsverbräuche für den 25% feuchten Gewebeabschnitt kleiner sind als die Leistungsverbräuche für den 50% feuchten Abschnitt. Dennoch sind alle gemessenen Leistungsverbräuche für 50% und 25% feuchtes Gewebe deutlich höher als die gemessene Leistung für den Trockenbereich des Gewebes. The results also show that the measured power consumption for the 25% wet fabric section is smaller than the power consumption for the 50% wet section. Nevertheless, all measured power consumption for 50% and 25% moist fabric is significantly higher than the measured power for the dry area of the fabric.
Im Gegensatz zu Abb. 4A, die große Unterschiede im Stromverbrauch für trockene und nasse Gewebe zeigt, zeigt Abb. 4B, dass es für das 25% feuchte Gewebe und mit hoher Abzugsgeschwindigkeit (60 Abstriche pro Minute) schwierig war, diesen Unterschied zu erfassen. Das bedeutet, dass es entscheidend ist, den Stromverbrauch des Plasmas schnell genug zu erfassen, um den Feuchtebereich mit dem Plasma- Leistungsmessverfahren zu identifizieren. Ein Beispiel für eine zu langsame Aufzeichnung ist in Abb. 4B mit einer Ellipse für das 25% feuchte Gewebe markiert. Es wird daher da von ausgegangen, dass die Leistungsaufnahme der Plasmaquelle mit einer Frequenz von mindestens 10 s-1, vorzugsweise 50 s-1 und vorzugsweise 100 s-1 aufgezeichnet werden sollte. In contrast to Fig. 4A, which shows large differences in power consumption for dry and wet tissues, Fig. 4B shows that it was difficult to detect this difference for the 25% moist tissue and with a high take-off speed (60 swabs per minute). That means that it is crucial the power consumption of the plasma fast enough to identify the humidity range with the plasma power measurement method. An example of a recording that is too slow is marked in Fig. 4B with an ellipse for the 25% moist tissue. It is therefore assumed that the power consumption of the plasma source should be recorded with a frequency of at least 10 s-1, preferably 50 s-1 and preferably 100 s-1.
Da die von der Plasmaquelle verbrauchte Leistung von der Luftfeuchtigkeit des zu behan delnden Gewebes beeinflusst wird, wird in Anbetracht der in den Abb. 4A und 4B darge stellten Ergebnisse erwogen, dass eine Plasmavorrichtung, die weiterhin in der Lage ist, den Stromverbrauch der Plasmaquelle zu messen (z.B. durch zusätzliche Einbeziehung eines Plasmastromverbrauchsmesssystems, das durch eine beliebige bekannte elektri sche Schaltung realisiert werden kann - ein "Leistungsmonitor"), selbst als Feuchtigkeits sensor fungieren kann. Mit dem Plasma-Leistungsaufnahme-Messsystem kann die Plas mavorrichtung auch eine automatische Abschaltung durchführen, wenn die Leistung einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Wenn die Leistung einen bestimmten Schwel lenwert überschreitet und/oder wenn ein Muster in den Leistungsmessungen identifiziert wird, das anzeigt, dass die zu behandelnde Oberfläche einen bestimmten Feuchtigkeits grad überschreitet, kann die Vorrichtung automatisch abgeschaltet werden und/oder die an die Plasmaquelle abgegebene Leistung kann automatisch begrenzt werden. Messungen wie diese können verwendet werden, um die Parameter zu definieren, die zur Steuerung von kalten atmosphärischen Plasmavorrichtungen zum Auffrischen von Klei dung erforderlich sind, um Betriebsbedingungen zu definieren, um trockene und feuchte Teile von Kleidung zu identifizieren und die Plasmaleistung entsprechend anzupassen, um unterschiedliche Plasmaeinstellungen für verschiedene Gewebe bereitzustellen und um die Plasmaleistung abhängig von der Geschwindigkeit zu steuern, mit der der Auffri scher über das Gewebe bewegt wird. Kurz gesagt, im Prinzip kann ein nahezu autonomes Steuerungssystem aufgebaut werden, um einen sicheren Betrieb der kalten atmosphäri schen Plasmavorrichtung unter bestimmten Betriebsbedingungen zu gewährleisten. Dies trägt dazu bei, eine sichere Behandlung verschiedener Gewebe unter verschiedenen Be dingungen zu gewährleisten. Since the power consumed by the plasma source is influenced by the humidity of the tissue to be treated, in view of the results shown in Figs. 4A and 4B it is considered that a plasma device that is still able to supply the power consumption of the plasma source measure (eg by additionally including a plasma power consumption measuring system, which can be implemented by any known electrical circuit - a "performance monitor"), can even function as a humidity sensor. With the plasma power consumption measuring system, the plasma device can also switch off automatically if the power exceeds a certain threshold value. If the power exceeds a certain threshold value and / or if a pattern is identified in the power measurements that indicates that the surface to be treated exceeds a certain degree of humidity, the device can be switched off automatically and / or the power delivered to the plasma source can automatically limited. Measurements such as these can be used to define the parameters required to control cold atmospheric plasma devices for refreshing clothing, to define operating conditions, to identify dry and damp parts of clothing and to adjust the plasma output accordingly to accommodate different ones To provide plasma settings for different tissues and to control the plasma power depending on the speed at which the refresher is moved over the tissue. In short, in principle, a nearly autonomous control system can be set up to ensure safe operation of the cold atmospheric plasma device under certain operating conditions. This helps ensure safe treatment of different tissues under different conditions.
In Fig. 5 wird eine exemplarische Struktur einer Plasmaquelle einer Plasmavorrichrtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Plasmaquelle 500 beinhaltet eine erste Elektrode 502, eine zweite Elektrode 504 und eine dielektrische Schicht 506, die die erste Elektrode 502 und die zweite Elektrode 504 trennt. Die erste Elektrode 502 ist konfiguriert, um das kalte atmosphärische Plasma zur Behandlung der zu behandelnden Oberfläche zu entzünden. Das heißt, die erste Elektro de 502 ist so angeordnet, dass sie näher an der zu behandelnden Oberfläche liegt als die zweite Elektrode. In Fig. 5 ist die erste Elektrode 502 weiterhin mit einem dielektrischen Material 508 bedeckt, das vorzugsweise aus einem plasmaresistenten Isolationsmaterial, beispielsweise einer glasfaserverstärkten Kohlenwasserstoffkeramik, besteht. 5 shows an exemplary structure of a plasma source of a plasma device according to a preferred embodiment of the present invention. The plasma source 500 includes a first electrode 502, a second electrode 504, and a dielectric layer 506 that separates the first electrode 502 and the second electrode 504. The first electrode 502 is configured to ignite the cold atmospheric plasma for treating the surface to be treated. That is, the first electrode 502 is arranged so that it is closer to the surface to be treated than the second electrode. In FIG. 5, the first electrode 502 is further covered with a dielectric material 508, which preferably consists of a plasma-resistant insulation material, for example a glass fiber-reinforced hydrocarbon ceramic.
In Stapelrichtung gesehen weist die zweite Elektrode 504 vorzugsweise eine Dicke von mindestens 10 pm auf, wobei die erste Elektrode 502, ebenfalls in Stapelrichtung betrach tet, vorzugsweise eine Dicke von mindestens 10 bis höchstens 50 pm aufweist. In Stapel richtung betrachtet, weist die dielektrische Schicht 506 vorzugsweise eine Dicke von min destens 100 pm bis maximal 300 pm auf. Das dielektrische Material 508 weist vorzugs weise eine Dicke von mindestens 0,1 pm in Stapelrichtung auf. Das dielektrische Material 508 weist vorzugsweise eine Dicke von höchstens 30 pm in Stapelrichtung, vorzugsweise höchstens 10 pm auf. Somit kann die Dicke zwischen 0,1 pm und 30 pm oder zwischen 0,1 pm und 10 pm in Stapelrichtung liegen. Viewed in the stacking direction, the second electrode 504 preferably has a thickness of at least 10 μm, the first electrode 502, likewise viewed in the stacking direction, preferably having a thickness of at least 10 to at most 50 μm. Viewed in the stacking direction, the dielectric layer 506 preferably has a thickness of at least 100 μm to a maximum of 300 μm. The dielectric material 508 preferably has a thickness of at least 0.1 μm in the stacking direction. The dielectric material 508 preferably has a thickness of at most 30 μm in the stacking direction, preferably at most 10 μm. The thickness can thus be between 0.1 pm and 30 pm or between 0.1 pm and 10 pm in the stacking direction.
Vorzugsweise beinhalten die erste Elektrode 502 und/oder die zweite Elektrode 504 je weils eine Beschichtung 503 und eine Beschichtung 505, die eines der folgenden Materia lien umfasst: Stromloses Nickel-Immersionsgold (ENIG), Stromloses Nickel Stromloses Nickel-Immersionsgold (ENEPIG), Stromloses Nickel-Immersionsgold (ENIPIG), Stromlo ses Palladium (EP) und Stromloses Palladium-Immersionsgold (EPIG), Hartgold. Die Be schichtung 503 und/oder die Beschichtung 505 kann eine Dicke von mindestens 0,5 pm, vorzugsweise mindestens 0,8 pm aufweisen. Die Beschichtung 503 und/oder die Be schichtung 505 kann eine Dicke von 1,5 pm oder weniger, vorzugsweise 1,25 pm oder weniger aufweisen. Somit kann die Beschichtung 503 und/oder die Beschichtung 505 eine Dicke von 0,5 pm bis 1,5 pm, vorzugsweise 0,8 pm bis 1,25 pm aufweisen, insbesondere wenn sie aus Hartgold oder einem anderen der zuvor genannten Materialien hergestellt ist. Die vorgenannte Stapel Struktur ist vorzugsweise auf einem Basiselement 510 aufgebaut, auf dem auch die dielektrische Schicht 506 angeordnet sein kann und/oder in dem die zweite Elektrode 504 untergebracht sein kann. Preferably, the first electrode 502 and / or the second electrode 504 each include a coating 503 and a coating 505, which comprises one of the following materials: electroless nickel immersion gold (ENIG), electroless nickel, electroless nickel immersion gold (ENEPIG), electroless Nickel immersion gold (ENIPIG), electroless palladium (EP) and electroless palladium immersion gold (EPIG), hard gold. The coating 503 and / or the coating 505 can have a thickness of at least 0.5 μm, preferably at least 0.8 μm. The coating 503 and / or the coating 505 can have a thickness of 1.5 μm or less, preferably 1.25 μm or less. The coating 503 and / or the coating 505 can thus have a thickness of 0.5 μm to 1.5 μm, preferably 0.8 μm to 1.25 μm, in particular if it is made from hard gold or another of the aforementioned materials . The aforementioned stack structure is preferably constructed on a base element 510, on which the dielectric layer 506 can also be arranged and / or in which the second electrode 504 can be accommodated.
Wie vorstehend erläutert, kann eine Plasmavorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung segmentierte Plasmaquellen beinhalten, bei denen die in Fig. 5 dargestellte Grund struktur noch erhalten bleiben kann. As explained above, a plasma device according to the present invention can contain segmented plasma sources in which the basic structure shown in FIG. 5 can still be retained.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6A beinhaltet die Plasmaquelle 600A ein erstes Plasmaquel lensegment PQ1 und ein zweites Plasmaquellensegment PQ2. Die Plasmavorrichtung 600A ist konfiguriert, um das erste Plasmaquellensegment PQ1 nur dann selektiv einzu schalten, wenn ein Abstand zwischen dem ersten Plasmaquellensegment und der zu be handelnden Oberfläche innerhalb des vorgegebenen Abstandes liegt, und um das zweite Plasmaquellensegment PQ2 nur dann selektiv einzuschalten, wenn ein Abstand zwischen dem zweiten Plasmaquellensegment und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb des vorgegebenen Abstandes liegt. Das selektive Einschalten jedes der Plasmaquellenseg mente PQ1, PQ2 kann wie oben beschrieben durch einen Abstandssensor und/oder ei nen Lichtsensor und/oder einen Aktuator 900 gemäß Fig. 9 realisiert werden. Darüber hinaus kann jedes der Plasmaquellensegmente PQ1, PQ2 unabhängig voneinander mit den oben genannten Sicherheitsmaßnahmen wie dem Geschwindigkeitssensor, der Ober- flächeneigenschaften-Erfassungsvorrichtung usw. ausgestattet sein. Referring to FIG. 6A, the plasma source 600A includes a first plasma source segment PQ1 and a second plasma source segment PQ2. The plasma device 600A is configured to selectively turn on the first plasma source segment PQ1 only when a distance between the first plasma source segment and the surface to be treated is within the predetermined distance, and to selectively turn on the second plasma source segment PQ2 only when there is a distance between the second plasma source segment and the surface to be treated lies within the predetermined distance. The selective switching on of each of the plasma source segments PQ1, PQ2 can be implemented, as described above, by a distance sensor and / or a light sensor and / or an actuator 900 according to FIG. 9. In addition, each of the plasma source segments PQ1, PQ2 can be equipped with the above-mentioned safety measures such as the speed sensor, the surface property detection device, etc. independently of one another.
Ähnlich wie die in Fig. 5 dargestellte Struktur der Plasmaquelle 500 beinhaltet die Plas maquelle 600A auch eine erste Elektrode 602A, eine zweite Elektrode 604A und eine die lektrische Schicht, die die erste Elektrode 602A und die zweite Elektrode 604A trennt, die jedoch nicht dargestellt ist, um die Anordnung der Elektroden besser zu veranschauli chen. Die Plasmaquellensegmente PQ1, PQ 2 werden gebildet, da die erste Elektrode 602A ein erstes Elektrodensegment 602A-1 im Bereich des ersten Plasmaquellenseg ments PQ1 und ein zweites Elektrodensegment 602A-2 im Bereich des zweiten Plas maquellensegments PQ1 beinhaltet. Die zweite Elektrode 604A kann unterdessen eine gemeinsame Elektrode sein, die dem ersten und zweiten Elektrodensegment 602A-1, 602A-2 zugeordnet ist. Wie aus Abb. 7A ersichtlich ist, die einen entsprechenden Schaltplan der Plasmaquelle 600A darstellt, sind die Plasmaquellensegmente PQ1 und PQ2 elektrisch parallel geschal tet und können unabhängig voneinander aktiviert oder deaktiviert werden. Similar to the structure of the plasma source 500 shown in FIG. 5, the plasma source 600A also includes a first electrode 602A, a second electrode 604A and an electrical layer that separates the first electrode 602A and the second electrode 604A, but which is not shown to better illustrate the arrangement of the electrodes. The plasma source segments PQ1, PQ 2 are formed because the first electrode 602A includes a first electrode segment 602A-1 in the area of the first plasma source segment PQ1 and a second electrode segment 602A-2 in the area of the second plasma source segment PQ1. Meanwhile, the second electrode 604A may be a common electrode associated with the first and second electrode segments 602A-1, 602A-2. As can be seen from FIG. 7A, which shows a corresponding circuit diagram of the plasma source 600A, the plasma source segments PQ1 and PQ2 are electrically connected in parallel and can be activated or deactivated independently of one another.
Fig. 6B bzw. Fig. 7B zeigen ein schematisches Diagramm einer Plasmaquelle 600B und das entsprechende Schaltplan davon. Ähnlich wie die Plasmaquelle 600A in Fig. 6A bein haltet die Plasmaquelle 600B eine erste Elektrode 602B, eine zweite Elektrode 604B und eine dielektrische Schicht (nicht dargestellt), die die erste Elektrode 602B und die zweite Elektrode 604B trennt. In Fig. 6B beinhaltet die zweite Elektrode 604B ein erstes Elektro densegment 604B-1 und ein zweites Elektrodensegment 604B-2. Dementsprechend be steht die Plasmaquelle 600B auch aus den Plasmaquellensegmenten PQ1 und PQ2, die elektrisch parallel geschaltet sind und unabhängig voneinander aktiviert und deaktiviert werden können, wie in Fig. 7B dargestellt. Wie bereits erwähnt, gilt eine Plasmavorrich tung mit einer segmentierten Plasmaquelle als besonders geeignet für die Behandlung größerer Flächen. Figures 6B and 7B, respectively, show a schematic diagram of a plasma source 600B and the corresponding circuit diagram thereof. Similar to the plasma source 600A in FIG. 6A, the plasma source 600B includes a first electrode 602B, a second electrode 604B, and a dielectric layer (not shown) that separates the first electrode 602B and the second electrode 604B. In FIG. 6B, the second electrode 604B includes a first electrode segment 604B-1 and a second electrode segment 604B-2. Accordingly, the plasma source 600B also consists of the plasma source segments PQ1 and PQ2, which are connected electrically in parallel and can be activated and deactivated independently of one another, as shown in FIG. 7B. As already mentioned, a plasma device with a segmented plasma source is particularly suitable for treating larger areas.
Fig. 8 zeigt ein schematisches Diagramm einer Plasmavorrichtung mit einer austauschba ren Plasmaquelleneinheit. Fig. 8 shows a schematic diagram of a plasma device with an exchangeable plasma source unit.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8 beinhaltet die Plasmavorrichtung 800 eine Plasmaquellen einheit 801, die abnehmbar mit einem Hauptgehäuse 810 gekoppelt ist. Die Plasmaquel leneinheit 801 beinhaltet unter anderem die Plasmaquelle 802, das Hauptgehäuse 810 beinhaltet ein Batteriemodul 803, das als Spannungsquelle dient. Das Hauptgehäuse 810 beinhaltet weiterhin die Ladeelektronik 807 zum Laden des Batteriemoduls 803 und ein Steuermodul 805, das für die Koordination der jeweiligen Funktionalitäten der Plasmavor richtung 800 zuständig ist. Das Hauptgehäuse 810 ist weiterhin mit einem Hauptschalter 806 und einer Stromversorgungsschnittstelle 808 ausgestattet. Referring to FIG. 8, the plasma device 800 includes a plasma source unit 801 that is detachably coupled to a main housing 810. The plasma source unit 801 contains, inter alia, the plasma source 802, the main housing 810 contains a battery module 803, which serves as a voltage source. The main housing 810 also contains the charging electronics 807 for charging the battery module 803 and a control module 805 which is responsible for coordinating the respective functionalities of the plasma device 800. The main housing 810 is furthermore equipped with a main switch 806 and a power supply interface 808.
Die Kopplung zwischen der Plasmaquelleneinheit 801 und dem Hauptgehäuse 810 kann beispielsweise durch mechanische Kopplungsmittel 804 und eine elektrische Verbindung 809 realisiert werden, die die Plasmaquelleneinheit 801 und das Hauptgehäuse 810 struk turell und elektrisch verbinden. Die Kupplungsmittel 804 können ein Paar Magnete sein. Natürlich sind auch andere Kupplungsmethoden wie z.B. mechanische Kupplungsmittel (z.B. Schnappmontage oder Schrauben) möglich. Der elektrische Anschluss 809 kann beispielsweise in Form einer Steckdose, wie in Fig. 8 dargestellt, oder einer anderen ge eigneten Struktur ausgeführt werden. Auf diese Weise kann die Plasmaquelleneinheit 801 durch eine andere Plasmaquelleneinheit ersetzt werden, die beispielsweise auf der dem zu behandelnden Material zugewandten Seite eine andere FomWEIektrodenstruktur auf weisen kann. Das Anwendungsfenster für die Plasmavorrichtung 800 wird dadurch erwei tert. The coupling between the plasma source unit 801 and the main housing 810 can be implemented, for example, by mechanical coupling means 804 and an electrical connection 809, which structurally and electrically connect the plasma source unit 801 and the main housing 810. The coupling means 804 can be a pair of magnets. Of course, other coupling methods such as mechanical coupling means (eg snap-on mounting or screws) are also possible. The electrical connection 809 can for example in the form of a socket, as shown in Fig. 8, or some other suitable structure. In this way, the plasma source unit 801 can be replaced by another plasma source unit which, for example, can have a different shape electrode structure on the side facing the material to be treated. The application window for the plasma device 800 is thereby expanded.
Das Hauptgehäuse 810 ist vorzugsweise so konfiguriert, dass an den Kontakten der am Hauptgehäuse 810 vorgesehenen elektrischen Verbindung 809 keine elektrische Energie erzeugt wird, wenn die Plasmaquelleneinheit 801 über die mechanischen Kopplungsmittel 804 getrennt und/oder nicht korrekt gekoppelt wird. Zu diesem Zweck können das Haupt gehäuse 810 und die Plasmaquelleneinheit 801 so konfiguriert werden, dass die elektri sche Schaltung, die die Kontakte des Hauptgehäuses 810 mit Spannung versorgt, beim Trennen der Plasmaquelleneinheit 801 nicht geschlossen ist. Alternativ oder zusätzlich kann am Hauptgehäuse 810 ein Sensor vorgesehen werden, der überprüft, ob eine aus reichende Kupplung vorhanden ist. So kann beispielsweise ein mechanischer Sensor vor gesehen werden, so dass der Sensor nur dann gedrückt wird, wenn die Plasmaquellen einheit 801 ausreichend mit dem Hauptgehäuse 810 gekoppelt ist. Der Sensor kann elektrisch mit dem Steuermodul 805 verbunden sein. The main housing 810 is preferably configured in such a way that no electrical energy is generated at the contacts of the electrical connection 809 provided on the main housing 810 if the plasma source unit 801 is separated and / or incorrectly coupled via the mechanical coupling means 804. For this purpose, the main housing 810 and the plasma source unit 801 can be configured in such a way that the electrical circuit which supplies the contacts of the main housing 810 with voltage is not closed when the plasma source unit 801 is disconnected. As an alternative or in addition, a sensor can be provided on the main housing 810 that checks whether there is a sufficient clutch. For example, a mechanical sensor can be provided so that the sensor is only pressed when the plasma source unit 801 is sufficiently coupled to the main housing 810. The sensor can be electrically connected to the control module 805.
Entsprechend Fig. 9 weist die dort dargestellte und erfindungsgemäße Plasmavorrichtung 900 zum Aufbringen eines kalten atmosphärischen Plasmas auf eine zu behandelnde Oberfläche, insbesondere auf Textilien, Leder und/oder Kunststofffasern, einen AktuatorAccording to FIG. 9, the plasma device 900 shown there and according to the invention has an actuator for applying a cold atmospheric plasma to a surface to be treated, in particular to textiles, leather and / or plastic fibers
913 auf, der zur Aktivierung ein in Fig. 9 nicht näher bezeichneten, jedoch beispielsweis in Fig. 1 dargestellten Plasmaquelle 102 ausgebildet ist, sofern ein Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb eines vorbestimmten Ab stands liegt, wobei der Aktuator 913 ein verstellbares und vorgespanntes Aktorelement913, which is designed to activate a plasma source 102, not designated in more detail in FIG. 9, but shown for example in FIG. 1, provided that a distance between the plasma source and the surface to be treated is within a predetermined distance, the actuator 913 being a adjustable and pre-tensioned actuator element
914 mit zumindest einem Betätigungselement 915 und eine Erfassungseinrichtung 916 aufweist, die die Stellung des Aktorelements 914 zumindest dann erfasst, sofern der Ab stand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb des vorbestimmten Abstands liegt. Dies bedeutet auch, dass in diesem Fall der Abstand zwi schen dem Aktorelement 914 und dem Aktuator 913 innerhalb eines vordefinierten Ab stands liegt. Das Aktorelement 914 ist dabei in Richtung auf den Aktuator 913 verstellbar, sofern beispielsweise die Plasmavorrichtung 900 auf eine zu behandelnde Oberfläche aufgesetzt wird. Mit der erfindungsgemäßen Plasmavorrichtung 900 können somit insbe sondere Gefahren durch eine Fehlbedienung durch den Kunden vermieden werden, da die Plasmaquelle ausschließlich dann aktiviert ist, wenn der Abstand zu der zu reinigen den Kleidung innerhalb des vorbestimmten Abstands liegt. Der vorgegebene Abstand liegt dabei in einem Bereich von 0 bis 4 mm, vorzugsweise 0 bis 1 mm. Dies hat den besonde ren Vorteil, dass je nach vordefiniertem Parameter (z.B. Entfernung) die Plasmaquelle oder ein einzelnes Plasmaquellensegment aktiviert und/oder deaktiviert werden kann. Hierdurch kann eine weitere Reduzierung der Emissionen und eine Erhöhung des Ge samtwirkungsgrades der Plasmavorrichtung 900 ermöglicht werden. 914 with at least one actuating element 915 and a detection device 916 which detects the position of the actuator element 914 at least if the distance between the plasma source and the surface to be treated is within the predetermined distance. This also means that in this case the distance between the actuator element 914 and the actuator 913 is within a predefined distance. The actuator element 914 can be adjusted in the direction of the actuator 913 if, for example, the plasma device 900 is positioned on a surface to be treated is put on. With the plasma device 900 according to the invention, special dangers due to incorrect operation by the customer can thus be avoided, since the plasma source is only activated when the distance to the clothing to be cleaned is within the predetermined distance. The specified distance is in a range from 0 to 4 mm, preferably 0 to 1 mm. This has the particular advantage that, depending on the predefined parameter (eg distance), the plasma source or an individual plasma source segment can be activated and / or deactivated. This enables a further reduction in emissions and an increase in the overall efficiency of the plasma device 900.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zur Vorspannung und Rückstellung des Aktorelements 914 eine Feder 917, ein elastisches Kunststoffelement, wie eine Dich tungslippe, ein Schaumstoffelement oder ein Gummielement, oder eine pneumatische oder hydraulische Rückstelleinrichtung vorgesehen. Die stellt ein breites Auswahlspekt rum an zuverlässig arbeitenden und zugleich kostengünstigen Rückstelleinrichtungen dar, die das Aktorelement 914 immer wieder in seine Ausgangslage zurückverstellen und dadurch die Plasmaquelle deaktivieren. In an advantageous development of the invention, a spring 917, an elastic plastic element such as a sealing lip, a foam element or a rubber element, or a pneumatic or hydraulic reset device is provided for biasing and resetting the actuator element 914. This represents a wide range of reliably working and at the same time cost-effective resetting devices which repeatedly adjust the actuator element 914 back to its starting position and thereby deactivate the plasma source.
Zweckmäßig weist die Erfassungseinrichtung 916 einen Näherungssensor, einen Kon taktsensor, einen Mikroschalter, einen Dehnungsmessstreifen, einen Magnetsensor und/oder eine Lichtschranke 918 auf. Das Aktorelement 914 ist in Geräterichtung 919 mit einem oder mehreren Betätigungselementen 915 versehen, um einer Elektronik, hier der Erfassungseinrichtung 916, den sicheren Kontakt der Plasmavorrichtung 900 mit der zu behandelnden Oberfläche erkennbar zu machen. Diese Betätigungselemente 915 können dann mit jeglichen Näherungs- oder Kontaktsensoren abgefragt werden, z.B. Mikroschal ter betätigen oder mit Metallteilen/Magneten versehen andere Sensoren ansprechen. Auch Dehnungsmessstreifen an einem verformbaren Material angebunden sind denkbar. Hierdurch kann die Erfassungseinrichtung 916 kostengünstig und äußerst flexibel gefertigt werden. The detection device 916 expediently has a proximity sensor, a contact sensor, a microswitch, a strain gauge, a magnetic sensor and / or a light barrier 918. The actuator element 914 is provided with one or more actuation elements 915 in the device direction 919 in order to make the reliable contact of the plasma device 900 with the surface to be treated recognizable to electronics, here the detection device 916. These actuation elements 915 can then be queried with any proximity or contact sensors, e.g. actuate microswitches or address other sensors provided with metal parts / magnets. Strain gauges connected to a deformable material are also conceivable. As a result, the detection device 916 can be manufactured inexpensively and extremely flexibly.
Vorteilhafterweise weisen die Erfassungseinrichtung 916 die zuvor erwähnte Lichtschran ke 918 und das Betätigungselement 915 eine abgeschrägte Flanke auf, wobei die Erfas sungseinrichtung 916 derart ausgebildet ist, dass sie einen Abdeckgrad der Lichtschranke 918 und damit einen Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Ober- fläche ermittelt. Hierdurch ist es möglich, mittels der die Lichtschranke 918 aufweisenden Erfassungseinrichtung 916 nicht nur einen „AN-“ oder „AUS“-Stellung anzuzeigen, son dern auch Zwischenstellungen, die abhängig vom Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche sind. The detection device 916 advantageously has the aforementioned light barrier 918 and the actuating element 915 has a beveled edge, the detection device 916 being designed in such a way that it provides a degree of coverage for the light barrier 918 and thus a distance between the plasma source and the upper surface to be treated. area determined. This makes it possible, by means of the detection device 916 having the light barrier 918, to display not only an “ON” or “OFF” position, but also intermediate positions that are dependent on the distance between the plasma source and the surface to be treated.
Gemäß Fig. 9 weist die Erfassungseinrichtung 916 eine Lichtschranke 918 auf und ist auf einer Platine 920 angeordnet, wobei die Platine 920 eine Öffnung 921 aufweist, die durch die Lichtschranke 918 gekreuzt bzw. überdeckt ist und in die das Betätigungselement 915 eingreift, sofern der Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Ober fläche innerhalb des vorbestimmten Abstands liegt. In diesem Ausführungsbeispiel greift somit das Betätigungselement 915 durch die Öffnung 921, wodurch eine sehr platzspa rende Bauweise erreicht werden kann. According to FIG. 9, the detection device 916 has a light barrier 918 and is arranged on a circuit board 920, the circuit board 920 having an opening 921 which is crossed or covered by the light barrier 918 and in which the actuating element 915 engages, provided that the distance between the plasma source and the surface to be treated is within the predetermined distance. In this exemplary embodiment, the actuating element 915 thus engages through the opening 921, as a result of which a very space-saving design can be achieved.
Die Plasmavorrichtung 900 kann darüber hinaus eine Anzeige- oder Kontrollleuchte auf weisen, die den Benutzer anweist, einen Umgebungsbereich der Plasmavorrichtung 900 zu belüften, nachdem die Plasmaquelle für einen vorbestimmten Zeitraum eingeschaltet wurde. Auch kann die Plasmavorrichtung 900 einen ein Geschwindigkeitssensor zum Messen einer Geschwindigkeit, mit der die Plasmavorrichtung 900 über die zu behan delnde Oberfläche bewegt wird, aufweisen, wobei die Plasmavorrichtung 900 die Plasma quelle vorzugsweise automatisch ausschaltet, wenn die erfasste Geschwindigkeit unter einem ersten vorbestimmten Wert oder über einem zweiten vorbestimmten Wert liegt. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Plasmavorrichtung 900 in einem optimalen Geschwindigkeitsbereich arbeitet, d.h. nicht zu langsam (um die Temperatur an der Schnittstelle zwischen der Plasmavorrichtung 900 und der zu behandelnden Oberfläche unterhalb der Betriebsschwelle, d.h. unterhalb der Temperatur, die das zu behandelnde Material beschädigen kann, zu halten) und nicht zu schnell (um den Zweck der Behand lung zu erfüllen, z.B. um die Deaktivierung der übelriechenden Moleküle zu ermöglichen). The plasma device 900 can also have a display or control lamp that instructs the user to ventilate an area surrounding the plasma device 900 after the plasma source has been switched on for a predetermined period of time. The plasma device 900 can also have a speed sensor for measuring a speed at which the plasma device 900 is moved over the surface to be treated, the plasma device 900 preferably automatically switching off the plasma source if the detected speed is below a first predetermined value or is above a second predetermined value. This can ensure that the plasma device 900 works in an optimal speed range, ie not too slowly (to keep the temperature at the interface between the plasma device 900 and the surface to be treated below the operating threshold, i.e. below the temperature that will damage the material to be treated can hold) and not too quickly (to fulfill the purpose of the treatment, e.g. to enable the malodorous molecules to be deactivated).
Zweckmäßig ist eine Oberflächeneigenschaften-Erfassungsvorrichtung, insbesondere ein Temperatursensor oder ein Feuchtigkeitssensor, zum Erfassen mindestens einer Eigen schaft der zu behandelnden Oberfläche vorgesehen. Die mindestens eine Eigenschaft kann beispielsweise ein Feuchtigkeitsgehalt, eine Temperatur usw. sein. Das heißt, die Oberflächeneigenschaften-Erfassungsvorrichtung beinhaltet vorzugsweise einen Feuch tigkeitssensor zum Erfassen des Feuchtigkeitsniveaus der zu behandelnden Oberfläche, wobei die Plasmavorrichtung 900 vorzugsweise die Plasmaquelle automatisch abschaltet, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der zu behandelnden Oberfläche höher als ein vorgegebe ner Feuchtigkeitswert ist, wodurch verhindert wird, dass die Plasmavorrichtung 900 mit zu hoher Leistung betrieben wird. Der Feuchtigkeitsgehalt der zu behandelnden Oberfläche kann durch Messung der von der Plasmaquelle aufgenommenen Leistung ermittelt wer den. Alternativ oder zusätzlich beinhaltet die Oberflächeneigenschaften- Erfassungsvorrichtung einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der zu behandelnden Oberfläche, wobei die Plasmavorrichtung 900 die Plasmaquelle vorzugs weise automatisch ausschaltet, wenn die Temperatur der zu behandelnden Oberfläche über einem vorgegebenen Temperaturwert liegt, wodurch eine Beschädigung des behan delten Materials verhindert wird. A surface property detection device, in particular a temperature sensor or a moisture sensor, is expediently provided for detecting at least one property of the surface to be treated. The at least one property can be a moisture content, a temperature, etc., for example. That is, the surface property detecting device preferably includes a humidity sensor for detecting the humidity level of the surface to be treated, wherein the plasma device 900 preferably automatically switches off the plasma source when the moisture content of the surface to be treated is higher than a given moisture value, thereby preventing the plasma device 900 from being operated at too high a power. The moisture content of the surface to be treated can be determined by measuring the power consumed by the plasma source. Alternatively or in addition, the surface properties detection device includes a temperature sensor for detecting the temperature of the surface to be treated, the plasma device 900 preferably automatically switching off the plasma source when the temperature of the surface to be treated is above a predetermined temperature value, thereby damaging the treated material is prevented.
Darüber hinaus ist die Plasmavorrichtung 900 vorzugsweise tragbar und die Spannungs quelle weist eine Batterie oder einen Akkumulator auf. Hierdurch ist eine mobile Nutzung vergleichsweise einfach möglich. Darüber hinaus kann Plasmaquelle austauschbar sein. So kann beispielsweise die Plasmavorrichtung 900 so konstruiert sein, dass die Plasma quelle in einer Plasmaquelleneinheit der Plasmavorrichtung 900 untergebracht und die Spannungsquelle in einem Hauptgehäuse der Plasmavorrichtung 900 untergebracht ist und die Plasmaquelleneinheit abnehmbar mit dem Hauptgehäuse gekoppelt ist. Auf diese Weise kann eine Plasmavorrichtung 900 beispielsweise das Hauptgehäuse und eine Rei he von Plasmaquelleneinheiten beinhalten, die sich jeweils besonders für ein bestimmtes zu behandelndes Material eignen. In addition, the plasma device 900 is preferably portable and the voltage source has a battery or an accumulator. This means that mobile use is comparatively easy. In addition, the plasma source can be interchangeable. For example, the plasma device 900 can be constructed such that the plasma source is housed in a plasma source unit of the plasma device 900 and the voltage source is housed in a main housing of the plasma device 900 and the plasma source unit is detachably coupled to the main housing. In this way, a plasma device 900 can include, for example, the main housing and a series of plasma source units, each particularly suitable for a particular material to be treated.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Plasmavorrichtung zum Aufbringen eines kalten atmosphärischen Plasmas auf eine zu behandelnde Oberfläche, insbesondere auf Textilien, Leder und/oder Kunststofffasern, mit einem Gehäuse, einer darin angeordneten Plasmaquelle und einer Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung an die Plasmaquelle und mit einem Aktuator, der zur Aktivierung der Plasmaquelle ausgebildet ist, sofern ein Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb eines vorbestimmten Abstands liegt, wobei der Aktuator ein verstellbares und vorgespanntes Aktorelement mit zumindest einem Betäti gungselement und eine Erfassungseinrichtung aufweist, die die Stellung des Aktorele ments zumindest dann erfasst, sofern der Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb des vorbestimmten Abstands liegt. 1. Plasma device for applying a cold atmospheric plasma to a surface to be treated, in particular on textiles, leather and / or plastic fibers, with a housing, a plasma source arranged therein and a voltage source for applying a voltage to the plasma source and with an actuator that is used for Activation of the plasma source is formed if a distance between the plasma source and the surface to be treated lies within a predetermined distance, the actuator having an adjustable and pretensioned actuator element with at least one actuating element and a detection device which at least then detects the position of the actuator element provided that the distance between the plasma source and the surface to be treated is within the predetermined distance.
2. Plasmavorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorspannung und Rückstellung des Aktorelements eine Feder, ein elastisches Kunststoffelement, wie eine Dichtungslippe, ein Schaumstoffelement oder ein Gummielement, oder eine pneuma tische oder hydraulische Rückstelleinrichtung vorgesehen ist. 2. Plasma device according to claim 1, characterized in that a spring, an elastic plastic element, such as a sealing lip, a foam element or a rubber element, or a pneumatic or hydraulic return device is provided for biasing and resetting the actuator element.
3. Plasmavorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfas sungseinrichtung einen Näherungssensor, einen Kontaktsensor, einen Mikroschalter, ei nen Dehnungsmessstreifen, einen Magnetsensor und/oder eine Lichtschranke aufweist. 3. Plasma device according to claim 1 or 2, characterized in that the detection device has a proximity sensor, a contact sensor, a microswitch, a strain gauge, a magnetic sensor and / or a light barrier.
4. Plasmavorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsein richtung eine Lichtschranke und das Betätigungselement eine abgeschrägte Flanke auf weist, wobei die Erfassungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie einen Abdeckgrad der Lichtschranke und damit einen Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu be handelnden Oberfläche ermittelt. 4. Plasma device according to claim 3, characterized in that the detection device has a light barrier and the actuating element has a beveled flank, the detection device being designed such that it has a degree of coverage of the light barrier and thus a distance between the plasma source and the to be treated Surface determined.
5. Plasmavorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Erfassungseinrichtung eine Lichtschranke aufweist und auf einer Platine angeordnet ist und die Platine eine Öffnung aufweist, die durch die Lichtschranke ge- kreuzt ist und in die das Betätigungselement eingreift, sofern der Abstand zwischen der Plasmaquelle und der zu behandelnden Oberfläche innerhalb des vorbestimmten Ab stands liegt. 5. Plasma device according to one of the preceding claims, characterized in that the detection device has a light barrier and is arranged on a circuit board and the circuit board has an opening that passes through the light barrier. is crossed and in which the actuating element engages, provided that the distance between the plasma source and the surface to be treated is within the predetermined distance from.
6. Plasmavorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass der vorgegebene Abstand in einem Bereich von 0 bis 4 mm und vorzugsweise 0 bis 1 mm liegt. 6. Plasma device according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined distance is in a range from 0 to 4 mm and preferably 0 to 1 mm.
7. Plasmavorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass eine Anzeige- oder Kontrollleuchte vorgesehen ist, die konfiguriert ist, um einen Benutzer anzuweisen, einen Umgebungsbereich der Plasmavorrichtung zu belüften, nachdem die Plasmaquelle für einen vorbestimmten Zeitraum eingeschaltet wurde. 7. Plasma device according to one of the preceding claims, characterized in that a display or control lamp is provided which is configured to instruct a user to ventilate a surrounding area of the plasma device after the plasma source has been switched on for a predetermined period of time.
8. Plasmavorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass ein Geschwindigkeitssensor zum Messen einer Geschwindigkeit, mit der die Plasmavorrichtung über die zu behandelnde Oberfläche bewegt wird vorgesehen ist, wo rin die Plasmavorrichtung vorzugsweise konfiguriert ist, um die Plasmaquelle automatisch auszuschalten, wenn die erfasste Geschwindigkeit unter einem ersten vorbestimmten Wert oder über einem zweiten vorbestimmten Wert liegt. 8. Plasma device according to one of the preceding claims, characterized in that a speed sensor for measuring a speed at which the plasma device is moved over the surface to be treated is provided, where rin the plasma device is preferably configured to automatically switch off the plasma source when the detected speed is below a first predetermined value or above a second predetermined value.
9. Plasmavorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass eine Oberflächeneigenschaften-Erfassungsvorrichtung, insbesondere einen Temperatursensor oder einen Feuchtigkeitssensor, zum Erfassen mindestens einer Ei genschaft der zu behandelnden Oberfläche vorgesehen ist. 9. Plasma device according to one of the preceding claims, characterized in that a surface property detection device, in particular a temperature sensor or a moisture sensor, is provided for detecting at least one property of the surface to be treated.
10. Plasmavorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Plasmavorrichtung tragbar ist und die Spannungsquelle eine Batterie oder einen Akkumulator aufweist. 10. Plasma device according to one of the preceding claims, characterized in that the plasma device is portable and the voltage source has a battery or an accumulator.
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