用于操作等离子体射流构造的系统和方法与流程

1.本发明涉及用于产生和控制非热大气压等离子体的系统和方法。


背景技术：

2.非热大气压等离子体尤其用于医疗目的。这种应用领域也称为“等离子体药物”。
3.非热大气压等离子体在本技术的以下部分中也称为等离子体。
4.等离子体被理解为具有一定比例的自由电子、自由基、离子和中性粒子的气体。根据工作气体的类型，等离子体产生活性物质，例如活性氧物质如臭氧(o3)。活性物质可具有抗微生物效果。因此，用等离子体处理可以支持伤口愈合。
5.例如，等离子体可在等离子体射流装置中产生。在这种情况下，在电磁场的放电空间中可产生等离子体，其利用等离子体射流形式的气流从设备，特别是放电空间中被输出。
6.等离子体射流装置在现有技术(winter,j.,brandenburg,r.,and weltermann,k.-d.(2015),"atmospheric pressure plasma jets:an overview of devices and new directions",plasma sources sci.technol.,24,064001)中是已知的。这种装置特别适合于处理小区域。
7.等离子体射流装置的等离子体或等离子体射流的控制通过相应施加的电磁场的电气或电子控制来进行。例如，通过电气或电子控制使电磁场停止，使得在放电空间中不再产生等离子体，因此没有等离子体作为等离子体射流离开放电空间。产生新的电磁场，从而可再次产生等离子体射流。
8.对于较大面积的处理，例如烧伤患者的伤口愈合，单独的等离子体射流装置是不充分适合的，因为它们发射聚焦的等离子体射流，并因此提供点处理。
9.现有技术中已知有各种解决方案能够进行大面积等离子体处理。文献us2009/0188626a1公开了一种装置，其中多个电极布置在公共介电容器中。文献us2004/0123803a1描述了一种装置，其中来自多个喷嘴的气体被连续引入两个电极之间的空间，并且另外另一种气体可以脉冲形式被供应到该空间。


技术实现要素：

10.在本技术的上下文中，并排布置的多个单独的等离子体射流也称为等离子体射流阵列。在等离子体射流阵列的各个等离子体射流装置同时操作的情况下，各个等离子体射流装置的相应电磁场将在没有适当场屏蔽的情况下彼此影响。因此，需要付出很大的努力来获得合适的屏蔽，使得等离子体射流阵列的这种布置非常复杂并且制造成本高。
11.为了简单和用户友好的使用，等离子体射流装置是有意义的，其产生的等离子体和/或离开的等离子体射流容易控制，例如，可以以简单的方式接通和/或断开。此外，易于控制且制造成本低廉的等离子体射流阵列是有意义的。
12.这些目的通过根据权利要求1的系统以及根据权利要求13的方法来解决。从属权利要求中给出了该设备的优选实施例。下面描述这些和进一步的实施例。
13.本发明的第一方面涉及一种用于产生和控制非热大气压等离子体的系统。该系统具有放电空间，工作气体可经由第一开口引入到该放电空间中。等离子体可在放电空间中产生，尤其是从引入的工作气体产生。放电空间具有第二开口，使得等离子体可以通过该第二开口离开放电空间。
14.该系统具有至少一个高压电极，用于产生电磁场以在放电空间中产生等离子体，特别是用于产生由工作气体激发的等离子体。
15.通过第二开口离开的等离子体由系统的流量控制器控制，该流量控制器形成为设定从工作气体源通过第一开口进入放电空间的工作气体的体积流量。流量控制器还形成为采用至少第一状态和第二状态。在第一状态中，没有工作气体从工作气体源供应到放电空间，使得即使在放电空间中具有产生的，特别是通过高压电极产生的电磁场时，也没有等离子体从第二开口离开。换句话说，这意味着在第一状态下，没有工作气体从工作气体源供应到放电空间，使得即使在放电空间中具有存在的电磁场时，也没有等离子体从第二开口离开。在第二状态下，来自工作气体源的工作气体被供应到放电空间。在放电空间中产生等离子体，并且等离子体离开第二开口。特别地，等离子体是由高压电极产生的电磁场立即从通过第一开口供应的工作气体的体积流量产生的。因此，通过流量控制器控制体积流量允许直接和立即控制在第二开口处离开的等离子体射流，并且消除了连续产生初级等离子体以激发次级等离子体的需要。
16.这种类型的控制代表了系统的大量技术简化，特别是因为在放电空间中不需要初级等离子体的产生和永久维持。
17.本发明描述了如何借助流量控制器以有利的方式实现工作气体的体积流量的调节，并因此特别地通过可快速控制的流量控制器实现体积流量的精确的、即时间分辨的和位置分辨的(在其多个放电空间的情况下)定量供给。体积流量的调节尤其不仅涉及简单的“接通”和“断开”切换，而且涉及通过工作气体的体积流量对在第二开口处离开的等离子体射流的有针对性的控制。这同样适用于工作气体的精细定量混合。
18.本发明的优点在多射流装置中，即在根据本发明的具有大量放电空间的系统中尤其明显。
19.如果电能用于操作/调节等离子体射流，则其一方面来自于高压电源的控制，另一方面来自于等离子体本身，总是伴随有电磁干扰。在几个等离子体射流的阵列中，它们之间总是存在相互干扰，这将影响期望/需要的等离子体参数的正确操作和设定。现在人们不能在没有相当大的技术努力的情况下减少，更不用说消除电磁干扰的这种负面影响。本发明的选择性地调节工作气体的供应和可选地调节工作气体的组成的方法考虑到简单且经济上有利的努力。一方面降低了高压生成的电子控制的技术复杂性，另一方面增加了流体动态的复杂性。然而，系统的整体复杂性仍然降低，并且解决了更多的问题，尤其是相对于阵列。
20.在本技术的上下文中，非热等离子体也被称为低温等离子体或冷等离子体。在该文献的上下文中，由气流、特别是工作气体的体积流量通过第二开口从放电空间输送出的等离子体也被称为等离子体射流或等离子体束。
21.放电空间可以由壁限定。壁可以界定第一开口。根据本发明，壁可以界定第二开口。该壁可以形成为电介质。
22.放电空间特别地包括其中可生成等离子体的体积。
23.当施加电压时，在高压电极处可产生电磁场。所产生的电磁场在本技术中也称为存在的电磁场。借助于所产生的或存在的电磁场，可产生非热大气压等离子体。
24.等离子体也可以通过激光或离子束产生。然而，等离子体的参数，例如温度、漏电流或物质生成，相对难以控制，并且与本发明的原理相比，涉及增加的技术努力。
25.一个实施例提供的是，高压电极布置在放电空间内。
26.放电空间可以经由第一开口流体地连接到工作气体源。这意味着来自工作气体源的工作气体可通过第一开口引入到放电空间中。
27.工作气体可以包括或者可以是以下气体中的任何一种：氢、氩、氦、氮、氧、氖、氪或二氧化碳。工作气体可以是包括以下气体中的至少一种的气体混合物：氢、氩、氦、氮、氧、氖、氪或二氧化碳。特别地，工作气体可以包括氩气或者可以是氩气。
28.流量控制器可以采用至少第一和第二状态。在流量控制器的第一状态下，流量控制器被配置为使得没有工作气体被引入到放电空间中。换句话说，在第二状态下，意味着向放电空间的气体供给(特别是工作气体的供给)被断开。没有工作气体从第一开口通过放电空间流向第二开口。此外，没有工作气体从第一开口流向第二开口并流出放电空间。在放电空间中没有工作气体的体积流量。没有等离子体以等离子体射流的形式伴随着体积流量从第二开口传输出来。
29.当没有工作气体被引入到放电空间中，使得没有等离子体射流离开放电空间时，没有工作气体离开放电空间。因此，与工作气体连续流过放电空间并从放电空间流出的现有技术设备相比，工作气体的消耗有利地减少。
30.该系统可以被配置成使得在第一状态中在放电空间中不生成等离子体。
31.在流量控制器的第二状态下，其形成为使得工作气体被引入到放电空间中。特别地，工作气体以这样的方式被引入，即，其通过第一开口流入到放电空间中，并且在第二开口的方向上流过放电空间。特别地，引入的工作气体从第一开口流向第二开口，并且从第二开口流出放电空间。
32.由于工作气体的体积流量，在放电空间中产生的等离子体作为等离子体射流通过第二开口离开放电空间。
33.通过控制流量控制器，可以设定等离子体是否作为等离子体射流离开放电空间。换句话说，这意味着利用根据本发明的系统，实现了对来自放电空间的等离子体的喷射的流体动态控制。这意味着可以进行等离子体射流的流体动态控制。因此，以简单的方式，在没有电磁场的任何控制或调节的情况下，可以控制等离子体射流，特别地，可以控制等离子体射流是否从放电空间离开。有利地降低了电气和/或电子系统的复杂性。系统的整体复杂性被降低。
34.根据一个实施例，该系统包括至少一个接地电极。至少一个高压电极和至少一个接地电极可以形成为用于产生电磁场，以在放电空间中产生等离子体。
35.这特别确保了等离子体的产生与待处理表面的距离无关，否则该距离将作为反电极并显著影响等离子体的特性。
36.在一个实施例中，该系统具有至少一个高压电极和至少一个接地电极，用于产生电磁场以在放电空间中产生等离子体。
37.通过第二开口离开的等离子体由系统的流量控制器控制，该流量控制器形成为设定从工作气体源通过第一开口进入放电空间的工作气体的体积流量。流量控制器还形成为采用至少第一状态和第二状态。在第一状态中，没有工作气体从工作气体源供应到放电空间，使得即使在放电空间中具有产生的电磁场，特别是通过接地电极和高压电极产生的电磁场时，也没有等离子体从第二开口离开。换句话说，这意味着在第一状态下，没有工作气体从工作气体源供应到放电空间，使得即使在放电空间中具有存在的电磁场时，也没有等离子体从第二开口离开。在第二状态下，来自工作气体源的工作气体被供应到放电空间。在放电空间中产生等离子体，并且等离子体从第二开口离开。
38.当施加电压时，在高压电极和接地电极之间可产生电磁场。所产生的电磁场在本技术中也称为存在的电磁场。借助于所产生的或存在的电磁场，可产生非热大气压等离子体。
39.在一个实施例中，接地电极布置在放电空间处。
40.具有接地电极的实施例的优点在于，更精确地生成和/或设定电磁场。这也允许更精确地设定所产生的等离子体的特性。
41.在一个实施例中，系统被配置为通过工作气体的体积流量的相应调节，特别地仅通过工作气体的体积流量的相应调节，并且特别地不通过电磁场的调节，特别地其中系统被配置为在放电空间中仅生成连续的电磁场，来生成等离子体的调节。在一个实施例中，尤其在等离子体的调节期间，形成该系统以在放电空间中仅生成连续电磁场。
42.等离子体的调节尤其意味着等离子体射流的变化。等离子体的调节可以意味着等离子体从其离开放电空间的状态，特别是作为等离子体射流，转换到其不离开放电空间的另一状态，即不再有等离子体射流离开放电空间。等离子体的调节可以使得等离子体射流通过第二开口离开放电空间的距离变化。该距离可以缩短，特别是缩短到最小距离。如果该距离降到最小距离以下，则没有等离子体离开放电空间。替代地，所提供的是，距离可以增大。
43.一个实施例的特征在于，等离子体的调节是通过工作气体体积流量的相应调节而产生的。如果不产生工作气体体积流量，则没有等离子体射流离开放电空间。在存在工作气体体积流量的情况下，等离子体射流可以通过放电空间的第二开口离开。
44.工作气体体积流量可以是脉冲的。脉冲工作气体体积流量是量随时间改变的非连续体积流量。
45.等离子体可以通过工作气体体积流量的调节来调节。此外，工作气体的消耗可以被控制。在一个实施例中，工作气体的消耗被调节。在根据本发明的实施例中，控制漏电流的持续时间和/或效应。当等离子体(等离子体射流)接触表面时，可能发生漏电流。如果没有等离子体射流离开放电空间，则没有漏电流到表面。
46.连续电磁场应理解为尤其是指连续接通的电磁场，该电磁场即使在没有工作气体体积流量通过放电空间时也持续存在。在这种意义上，术语“连续”也被认为是永久的或恒定的(除了由于场的电和磁部分的交替而导致的电磁场的隐含时间相关性之外)。
47.在一个实施例中，电磁场是连续电磁场。特别地，电磁场相对于场强度的幅度是连续的。在一个实施例中，电磁场是时间平均恒定的。
48.一个实施例的特征在于，连续电磁场是借助于dc电压产生的。根据本发明，为了实
现等离子体的调节，不调节所施加的dc电压。
49.在一个替代实施例中，使用ac电压产生电磁场。为了调节等离子体，不调节所施加的ac电压。
50.电磁场仅用于产生等离子体。根据本发明，电磁场不用于调节等离子体。特别地，电磁场不被调节以调节等离子体。特别地，电磁场不被调节以产生等离子体(等离子体射流)从放电空间的离开和/或终止等离子体从放电空间的离开。等离子体射流从放电空间的离开可以通过工作气体体积流量来控制。
51.根据另一实施例，流量控制器形成为调节工作气体的体积流量。
52.在一个实施例中，工作气体体积流量可借助于流量控制器设定。
53.流量控制器可以形成为离散的方向控制阀。一种离散方向控制阀，其能够在第一状态(关闭)和第二状态(打开)之间离散地切换。
54.在一个替代实施例中，流量控制器是比例阀。比例阀可以实现阀开度的连续转变。即比例阀进行部分打开和/或关闭，从而可以精确地定量供给工作气体的通流。
55.工作气体体积流量的调节可以通过控制流量控制器来进行。例如，将流量控制器从其第一状态转变到其第二状态可以得到放电空间中的工作气体体积流量，其允许等离子体作为等离子体射流离开放电空间。替代的调节可以由将流量控制器从其第二状态转换到其第一状态而产生。将流量控制器从其第二状态转变到其第一状态可终止放电空间中的工作气体体积流量，使得等离子体不再离开放电空间。
56.这意味着流量控制器可以用于控制工作气体体积流量。工作气体体积流量可用于控制等离子体从放电空间的离开。流量控制器可以提供等离子体的流体动态控制。特别地，等离子体在不控制电磁场的情况下是可调节的。因此，可以以简单的方式从放电空间排出等离子体，而不改变所施加的电磁场。
57.通过精确地定量供给工作气体，等离子体射流离开放电空间的距离可以被精确地设定和/或改变。
58.在一个实施例中，流量控制器是电子控制的。在一个实施例中，流量控制器是电气控制的。这意味着等离子体的流体动态控制是通过流量控制器的电气或电子控制来提供的。
59.一个实施例的特征在于，流量控制器具有短的切换时间。短的切换时间意味着流量控制器可以在各个状态之间快速切换。
60.在一个实施例中，该系统形成为将流量控制器从第一状态转换到第二状态，使得当在放电空间中产生电磁场时，等离子体在放电空间中产生并且通过第二开口离开放电空间。在一个实施例中，该系统形成为将流量控制器从第二状态转换到第一状态，使得在放电空间中具有产生的电磁场时，没有等离子体离开放电空间。在一个实施例中，该系统被配置为将流量控制器从第一状态转换为第二状态，以及将流量控制器从第二状态转换为第一状态。
61.换句话说，流量控制器形成为接通等离子体射流，即，等离子体在之前没有等离子体离开放电空间之后作为等离子体射流离开放电空间。在一个实施例中，该系统被配置为断开等离子体射流。这意味着在等离子体射流已经预先离开放电空间之后，没有等离子体射流离开放电空间。
62.一个实施例的特征在于，流量控制器具有主动致动器，该主动致动器形成为采用至少第一状态或第二状态。
63.主动致动器例如是阀，特别是电磁阀。主动致动器可以是电气控制的。
64.主动致动器可以形成为采用第一或第二状态的离散定向阀。在一个实施例中，主动致动器形成为比例阀。
65.主动致动器可以是压电阀。借助于压电阀，工作气体的流动可以被快速且精确地定量。压电阀消耗非常少的能量。当系统用作手持设备时，这是特别有利的，因为在这种情况下电池持续时间更长，并且需要更少的电池更换或充电周期。这增加了系统的便利性以及可能的应用，特别是系统的移动使用的可能性。
66.在一个实施例中，工作气体源恒定地(随着时间均匀地)输送工作气体。借助于主动致动器，可将随时间脉冲的工作气体体积流量引入到放电空间中。
67.在一个实施例中，流量控制器包括被动致动器，该被动致动器形成为采用第一状态和第二状态中的至少一个，其中，该被动致动器能够特别地通过工作气体的体积流量从第一状态转换到第二状态。
68.被动致动器可以是翼形阀或止回阀。
69.主动和/或被动致动器可以是微型阀。微型阀有利地允许节省空间地安装流量控制器。这意味着系统所需的空间可以保持很小。当系统用作手持设备时，这是特别有利的。
70.根据另一实施例，系统具有工作气体源，工作气体源具有流量控制器。
71.工作气体源例如可以具有控制元件，借助于该控制元件可以设定工作气体是否从工作源中流出。在一个实施例中，工作气体的流出以及因此工作气体体积流量借助于控制元件来定量供给。在一个实施例中，该系统被布置成用于脉冲工作气体体积流量离开工作气体源并且流入到放电空间中。
72.在一个实施例中，该系统具有自动控制单元，该自动控制单元形成为控制该流量控制器。借助于自动控制单元，流量控制器可以自动地被设定到第一状态或第二状态。此外，在一个实施例中，自动控制单元形成为在选定的时间段内将流量控制器转换到第二状态，使得可以设定工作气体被引入到放电空间中的时间段。
73.借助于自动控制单元，可控制工作气体是否流入到放电空间内。在一个实施例中，自动控制单元控制工作气体体积流量。
74.在一个实施例中，自动控制单元包括微控制器和高压线圈。
75.自动控制单元可以控制流量控制器处于第二状态选定的时间段。这意味着自动控制单元可以控制在选定的时间段内在放电空间中存在工作气体体积流量。
76.在一个实施例中，自动控制单元控制等离子体射流的接通。自动控制单元可以控制等离子体射流在什么时间段内被接通。此外，在一个实施例中，自动控制单元控制等离子体射流通过第二开口离开放电空间的距离。在一个实施例中，自动控制单元控制等离子体射流的断开。自动控制单元可以被设定成在等离子体射流先前已经被接通另一时间段之后，将等离子体射流断开一时间段。在一个实施例中，自动控制单元被配置为在等离子体射流先前被断开另一选定时间段之后，接通等离子体射流达选定时间段。
77.自动控制单元的一个实施例形成为例如通过控制比例阀来精确地定量供给流入放电空间的工作气体。
78.自动控制单元可以是可编程的。
79.该实施例的优点在于，自动控制等离子体射流何时离开放电空间以及离开放电空间多长时间(即，在什么时间段内)。因此，例如，处理持续时间可以借助于等离子体射流自动地控制。
80.在一个实施例中，自动控制单元被配置为调节工作气体体积流量。在一个实施例中，该系统具有用于调节的反馈机制。
81.有利地，反馈机构自动检测并抵消等离子体的任何波动(与对照值的偏差)，例如通过调节工作气体体积流量。波动被补偿，使得均匀的等离子体射流随着时间而离开。
82.根据一个实施例，该系统包括混合装置，该混合装置形成为将另外的气体与工作气体混合，使得所得到的气体混合物可被引入到放电空间中。特别地，该系统被配置成使得流量控制器具有混合装置。
83.在一个实施例中，混合装置被配置成将多种气体与工作气体混合。一个实施例提出的是，气体混合物与工作气体混合，特别是在混合装置中混合。
84.另外的气体特别是下述气体中的一种：氢、氧、氮、水蒸气、氩、氦、氖、氪或二氧化碳。混合的气体混合物特别是下述气体中的一种：氢、氧、氮、水蒸气、氩、氦、氖、氪或二氧化碳。混合的气体混合物可以是空气，特别是环境空气。在一个实施例中，混合的气体混合物是增湿气体。特别地，混合的气体混合物可以包括水蒸气，以及以下气体中的至少一种：氢、氧、氮、水蒸气、氩、氦、氖、氪或二氧化碳。
85.因此，不同于工作气体的气体混合物可被引入到放电空间中，并且在那里可产生其它活性物质。
86.在一个实施例中，该系统被布置成在选定的持续时间内将另外的气体与工作气体混合。因此，可以以时间分辨的方式设定引入到放电空间中的气体或气体混合物的成分。在一个实施例中，对引入到放电空间中的气体或气体混合物的成分的时间分辨控制是可能的。
87.在一个实施例中，该系统形成为产生电容耦合等离子体。一个实施例的特征在于，该系统形成为产生电感耦合等离子体。在一个实施例中，该系统形成为产生微波诱导等离子体。在一个替代实施例中，该系统形成为使用介质阻挡放电产生等离子体。
88.在另一实施例中，该系统具有多个放电空间，其中每个放电空间包括相应的第一开口，工作气体可通过该第一开口引入到相应的放电空间中，其中每个放电空间包括分配的第二开口，等离子体可通过该第二开口离开相应的放电空间。为每个放电空间分配至少一个高压电极，用于产生电磁场以在相应的放电空间中产生等离子体，从而可在每个放电空间中独立于其它放电空间产生等离子体。通过分配至相应的放电空间的第二开口离开的等离子体由该系统的流量控制器控制，其中每个流量控制器形成为设定从工作气体源通过相应的放电空间的相应的第一开口进入相应的放电空间中的工作气体的体积流量。此外，相应的流量控制器形成为采用至少第一状态和第二状态。在第一状态中，没有工作气体从工作气体源供应到相应的放电空间，使得即使在相应的放电空间中具有产生的等离子体时，也没有等离子体离开相应的放电空间中的分配的第二开口。在第二状态下，来自工作气体源的工作气体被供应到多个放电空间中的相应的放电空间，并且在其中生成等离子体，并且等离子体离开相应的第二开口。
89.在另一实施例中，该系统具有多个放电空间，其中多个放电空间中的每个放电空间具有相应的第一开口，工作气体可通过该第一开口引入到多个放电空间中的相应的放电空间中。多个放电空间中的每个放电空间具有分配的第二开口，等离子体可以通过该第二开口离开多个放电空间中的相应放电空间。此外，多个放电空间中的每个放电空间具有分配给其的至少一个高压电极，用于产生电磁场以在多个放电空间中的相应放电空间中产生等离子体。等离子体可在多个放电空间的每个放电空间中独立于多个放电空间中的其它放电空间产生，其中通过分配的第二开口离开的等离子体由系统的多个流量控制器中的流量控制器控制，该流量控制器分配给多个放电空间中的相应放电空间。多个流量控制器中的每个流量控制器形成为设定通过多个放电空间中的相应放电空间的相应第一开口从工作气体源到多个放电空间中的相应放电空间中的工作气体的体积流量，其中多个流量控制器中的相应流量控制器还形成为采用至少第一状态和第二状态。在第一状态中，没有工作气体从工作气体源供应到多个放电空间中的相应放电空间，使得即使在多个放电空间中的相应放电空间中具有产生的电磁场时，也没有等离子体离开多个放电空间中的相应放电空间中的分配的第二开口。在第二状态下，来自工作气体源的工作气体被供应到多个放电空间中的相应放电空间以在其中生成等离子体，并且等离子体分别离开第二开口。
90.(多个放电空间中的)每个放电空间被分配有至少一个高压电极，用于产生电磁场以在(多个放电空间中的)相应放电空间中产生等离子体，特别地，其中，用于产生电磁场以在(多个放电空间中的)相应放电空间中产生等离子体的至少一个高压电极被布置在(多个放电空间中的)每个放电空间中，使得等离子体能够独立于(多个放电空间中的)其他放电空间在(多个放电空间中的)每个放电空间中产生。
91.特别地，高压电极可以彼此短路。
92.在一个实施例中，多个放电空间中的放电空间被相同地形成。在一个替代实施例中，多个放电空间中的至少一个放电空间不同于其它放电空间。
93.具有多个放电空间的系统的一个优点是，可以用等离子体处理更大的区域，例如对象的表面，而不必移动系统和/或待处理的对象。
94.这种系统可以用于大面积表面处理，尤其是用于热敏表面处理。
95.多个流量控制器中的每个流量控制器可以被电气地或电子地控制。通过控制分配的流量控制器，控制相应的放电空间中的工作气体体积流量，并因此控制等离子体，尤其是控制等离子体射流形式的等离子体是否离开相应的放电空间。这意味着，等离子体、尤其是等离子体射流的流体动态控制通过相应的流量控制器的电气或电子控制来进行。
96.这降低了在具有多个放电空间的系统中控制等离子体的技术复杂性。可以以简单的方式实现系统的无缺陷操作。
97.一个实施例的特征在于，至少一个接地电极被分配给每个放电空间。在一个实施例中，至少一个高压电极和至少一个接地电极被布置用于产生电磁场，以在相应的放电空间中产生等离子体。因此，该系统特别地被配置为通过高压电极的电磁场立即激发等离子体，特别是在工作气体的体积流量中。
98.在一个实施例中，该系统具有多个放电空间，其中多个放电空间中的每个放电空间具有相应的第一开口，工作气体可通过该第一开口引入到多个放电空间中的相应的放电空间中。多个放电空间中的每个放电空间具有分配的第二开口，等离子体可以通过该第二
开口离开多个放电空间中的相应放电空间。此外，多个放电空间中的每个放电空间具有分配给其的至少一个高压电极和至少一个接地电极，用于产生电磁场以在多个放电空间中的相应放电空间中产生等离子体。在多个放电空间的每个放电空间中，等离子体可独立于多个放电空间中的其它放电空间产生，其中通过分配的第二开口离开的等离子体由系统的多个流量控制器中的流量控制器控制，该流量控制器分配到多个放电空间中的相应放电空间。多个流量控制器中的每个流量控制器形成为设定通过多个放电空间中的相应放电空间的相应第一开口从工作气体源到多个放电空间中的相应放电空间中的工作气体的体积流量，其中多个流量控制器中的相应流量控制器还形成为采用至少第一状态和第二状态。在第一状态中，没有工作气体从工作气体源供应到多个放电空间中的相应放电空间，使得即使在多个放电空间中的相应放电空间中具有产生的电磁场时，也没有等离子体离开多个放电空间中的相应放电空间中的分配的第二开口。在第二状态下，来自工作气体源的工作气体被供应到多个放电空间中的相应放电空间以在其中产生等离子体，并且等离子体从相应的第二开口离开。
99.(多个放电空间中的)每个放电空间被分配有至少一个高压电极和至少一个接地电极，用于产生电磁场以在(多个放电空间中的)相应放电空间中产生等离子体，特别地，其中，用于产生电磁场以在(多个放电空间中的)相应放电空间中产生等离子体的至少一个高压电极和至少一个接地电极被布置在(多个放电空间中的)每个放电空间中，使得等离子体能够独立于(多个放电空间中的)其他放电空间在(多个放电空间中的)每个放电空间中产生。
100.在一个实施例中，该系统具有自动控制系统。自动控制系统形成为独立地控制系统的多个流量控制器，使得流量控制器能够独立地采用至少第一状态或第二状态，使得等离子体仅在选定的放电空间中产生并且仅从选定的放电空间的第二开口离开。
101.自动控制系统可以单独地控制多个流量控制器中的每个流量控制器。这意味着多个流量控制器中的每个流量控制器可以独立于其他流量控制器而被控制。
102.在一个实施例中，自动控制系统形成为单独地控制多个流量控制器中的每个流量控制器，使得多个流量控制器中的每个流量控制器可独立于其余流量控制器而被控制。
103.在一个实施例中，自动控制系统被布置成使得多个流量控制器中的每个流量控制器被控制，使得相应的分配的放电空间的等离子体射流呈现选定的时间模式，即，其中等离子体射流离开相应的分配的放电空间的选定相序和其中等离子体射流不离开的其它相。
104.根据一个实施例，自动控制系统形成为彼此独立地控制系统的多个流量控制器中的流量控制器，使得多个流量控制器中的选定流量控制器在第一时间段内采用第二状态，并且多个流量控制器中的所有其他流量控制器采用第一状态，并且在第一时间段之后，多个流量控制器中的选定流量控制器采用第一状态，并且多个流量控制器中的另一选定流量控制器在第二时间段内采用第二状态，其中第一时间段和第二时间段是连续的或临时重叠的。
105.自动控制系统可以控制等离子体射流从哪个选定的放电空间离开。特别地，自动控制系统形成为确保等离子体射流在任何时间点从多个放电空间中的选定放电空间离开。
106.在一个实施例中，自动控制系统被配置为控制多个流量控制器中的流量控制器，使得第一时间段和第二时间段彼此连续而不中断。换句话说，在一个实施例中，自动控制系
统被配置为控制多个流量控制器的流量控制器，使得等离子体射流在任何时间点从多个放电空间中的恰好一个放电空间离开。
107.在替代实施例中，自动控制系统被配置为控制多个流量控制器中的流量控制器，使得第一时间段和第二时间段临时重叠，其中特别地，第一时间段和第二时间段不完全重叠。这意味着，在一个实施例中，系统被配置成使得在第一时间段和第二时间段的重叠时间段中，一个等离子体射流分别从两个放电空间(流量控制器和另一流量控制器被分配到该两个放电空间)中的每一个离开。一个实施例提供的是，重叠周期是短的，特别是短于1s。
108.在一个实施例中，该系统形成为允许多个放电空间中的每个放电空间可连接或连接到公共工作气体源。
109.在每个放电空间中，都可以产生相同的活性物质。
110.当系统用于利用等离子体的大面积处理时，其中相同的物质将在整个区域上起作用，该实施例是特别有利的。
111.根据另一实施例，多个流量控制器中的至少一个流量控制器具有混合装置，通过该混合装置，另外的气体与工作气体混合，使得所得气体混合物可被引入到多个放电空间中的相应放电空间中。这意味着，另外的气体可以以空间分辨的方式与工作气体混合，例如在相对于系统的其它放电空间布置在选定位置处的放电空间中。因此，以空间分辨的方式，例如在选定的局部区域中，等离子体的有效性可以适应特定的要求，例如在大伤口面积的处理中。
112.在另一实施例中，系统形成为具有多个放电空间中的至少一个放电空间，该至少一个放电空间可连接或连接到专用工作气体源。
113.在至少一个放电空间中形成的活性物质不同于在其它放电空间中形成的活性物质。
114.当系统用于利用等离子体的大面积处理时，该实施例是特别有利的，其中该区域具有至少一个子区域，至少一种物质将作用于该子区域，该物质不同于在其它放电空间中产生的活性物质。换句话说，这意味着对于至少一个子区域的处理，等离子体的有效性可以适于满足要求。
115.一个实施例的特征在于，多个放电空间的第二开口面向相同的方向。
116.特别地，第二开口的表面法线指向相同的方向。
117.这种装置的优点在于，等离子体射流可以利用这种系统引导到表面上。
118.根据另一实施例，多个放电空间的第二开口定位或可定位以面向中心区域。
119.特别地，第二开口的表面法线面向中心区域。
120.在一个实施例中，多个放电空间的第二开口朝向公共体积定向。
121.利用这种系统，等离子体射流可以从各种方向被引导到对象的表面。
122.在一个实施例中，多个放电空间的第二开口布置在公共平面中。
123.在一个实施例中，多个放电空间的第二开口布置在公共平面中，其中多个放电空间的第二开口覆盖至少10cm2的面积，特别地至少50cm2，特别地至少100cm2。
124.根据另一实施例，系统具有至少2个放电空间，特别是至少5个放电空间，特别是至少10个放电空间，特别是至少20个放电空间。
125.根据本发明的另一实施例，至少一个流量控制器是连续可控的，使得通过每个放
电空间的体积流量是连续且单独可设定的。
126.根据本发明的另一实施例，至少一个流量控制器是比例阀。
127.根据本发明的另一实施例，该系统被配置为借助于流量控制器来调节每个放电空间中的工作气体的体积流量，其中，体积流量的调节具有多于两个的调节状态，特别地，其中，体积流量的调节是连续可设定的。
128.根据本发明的另一实施例，每个流量控制器被配置为具有0.1ms和1s之间的控制时间，使得可以以相应的时间分辨率调节体积流量。
129.根据本发明的另一实施例，该系统包括用于每个放电空间的至少一个相关传感器，该传感器检测等离子体参数并且被配置成输出指示等离子体参数的传感器信号，其中该系统被配置成基于传感器信号控制至少一个流量控制器，使得为相应分配的放电空间设定要实现的等离子体参数。
130.根据本发明的另一实施例，该系统在每个放电空间中包括恰好一个高压电极和不多于两个接地电极。
131.根据本发明的另一实施例，该系统被配置成在通过第一开口供应的工作气体的体积流量中产生电容耦合等离子体、电感耦合等离子体及/或微波诱导等离子体。
132.根据本发明的另一实施例，每个放电空间正好具有两个开口——第一开口和第二开口。
133.本发明的另一方面涉及一种利用根据本发明的系统产生和控制非热大气压等离子体的方法。因此，所述方法包括以下步骤：
[0134]-在放电空间中产生电磁场，
[0135]-将流量控制器设定为第一状态或第二状态，其中，在第一状态下，没有工作气体从工作气体源供应到放电空间，使得即使在放电空间中具有产生的电磁场时，也没有等离子体离开放电空间，并且其中，在第二状态下，工作气体从工作气体源供应到放电空间，在放电空间中产生等离子体，并且等离子体从第二开口离开。
[0136]
在一个实施例中，调节等离子体。
[0137]
该方法的一个实施例具有以下步骤：
[0138]-在多个放电空间的每个放电空间中产生电磁场，
[0139]-将多个流量控制器中的每个流量控制器设定为第一状态或第二状态，其中，在第一状态下，没有来自工作气体源的工作气体被供应到多个放电空间中的相应放电空间，使得在多个放电空间中的相应放电空间中，即使在多个放电空间中的相应放电空间中具有产生的电磁场时，也没有等离子体从相应放电空间离开，并且其中，在第二状态下，来自工作气体源的工作气体被供应到多个放电空间中的相应放电空间，在多个放电空间中的相应放电空间中产生等离子体，并且等离子体从分配的第二开口离开。
[0140]
在一个实施例中，该方法的特征在于，当在多个放电空间中的放电空间或选定的放电空间中产生连续电磁场时，调节供给到多个放电空间中的放电空间或选定的放电空间的工作气体的体积流量以产生等离子体的调节。
[0141]
根据一个实施例，多个流量控制器中的一个流量控制器被控制为在第一时间段内采用第二状态，并且多个流量控制器中的所有其他流量控制器被控制为采用第一状态，并且在第一时间段之后，多个流量控制器中的一个流量控制器被转换为第一状态，并且多个
流量控制器中的另一个流量控制器被转换为与第一时间段连续或重叠的第二状态，并且在第二时间段内采用第二状态，而多个流量控制器中的其余其他流量控制器保持在第一状态。
[0142]
这意味着等离子体射流从多个放电空间中的选定放电空间离开，而没有等离子体射流从其它放电空间离开。
[0143]
多个流量控制器可以被控制为使得不同的选定流量控制器连续地从相应的第一状态转换到相应的第二状态。这意味着等离子体射流可以连续地从不同的选定放电空间离开，其中等离子体射流特别地一次仅从多个放电空间中的一个选定放电空间离开。
[0144]
根据实施例，自动控制系统控制多个流量控制器，使得多个流量控制器中的每个流量控制器独立于多个流量控制器中的其他流量控制器以选定的顺序在第一状态与第二状态之间和/或在第二状态与第一状态之间切换。
[0145]
多个流量控制器中的每个流量控制器可以独立于其他流量控制器而被控制。特别地，多个流动控制器中的每个流动控制器能够独立于其它流动控制器被控制，使得等离子体射流离开相应的放电空间(第二状态)或没有等离子体射流离开(第一状态)。自动控制系统由此可以控制多个流量控制器，使得等离子体射流在任何给定时间仅离开多个放电空间中的选定放电空间。
[0146]
通过根据本发明的系统，可以以简单的方式控制等离子体射流。该系统的实施例被配置用于以协调的方式控制和/或调节多个等离子体束。与现有技术的系统相比，有利地降低了系统的电气和/或电子复杂性。根据本发明的系统的整体复杂性被降低。这降低了这种系统的生产成本，因此在经济上是有利的。
附图说明
[0147]
在以下，参考附图描述本发明的实施例以及特征和优点。展示了：
[0148]
图1：根据本发明的具有放电空间的系统的实施例的示意图，其中流量控制器采用第一状态，
[0149]
图2：图1的系统，其中流量控制器采用第二状态，
[0150]
图3：根据本发明的具有处于第二状态的流量控制器的系统的示意图，
[0151]
图4：其中流量控制器采用第一状态的系统的示意图，
[0152]
图5：根据本发明的系统的实施例的示意图，其中流量控制器处于第一状态，
[0153]
图6：根据本发明的系统的示意图，其中流量控制器采用第一状态，
[0154]
图7a)-7f)：具有多个放电空间的系统的手持设备的不同视图，
[0155]
图8：根据本发明的具有三个放电空间的系统的实施例的示意图，放电空间的分配的流量控制器采用第一状态，
[0156]
图9：图8的系统的示意图，其中一个流量控制器采用第二状态，
[0157]
图10：根据本发明的具有两个放电空间的系统的示意图，其中一个流量控制器采用第一状态，一个流量控制器采用第二状态，其中该系统具有工作气体源，
[0158]
图11：具有两个放电空间的系统的示意图，其中一个流量控制器采用第一状态并且一个流量控制器采用第二状态，其中该系统具有两个工作气体源，
[0159]
图12：根据本发明的具有混合装置和两个放电空间的系统的示意图，其中一个流
量控制器采用第一状态并且一个流量控制器采用第二状态，
[0160]
图13：具有多个放电空间的系统的主视图，该放电空间具有面向中心区域的第二开口，
[0161]
图14：图13的系统的横截面，以及
[0162]
图15：具有多个放电空间的系统的主视图，该放电空间具有面向中心区域的第二开口。
具体实施方式
[0163]
图1和2示出了用于产生和控制非热大气压等离子体(等离子体)的系统1，其具有放电空间10和流量控制器40，其中流量控制器40分别处于第一状态(图1)和第二状态(图2)。在图3中，示出了另一实施例，其中示出了流量控制器40处于第二状态的状态。图4-6示出了另外的实施例，其中各个流量控制器采用第一状态，使得没有等离子体射流离开。
[0164]
放电空间10具有第一开口12和第二开口14。在根据本发明的实施例中，放电空间10由电介质30限定(图1、图2、图3)。电介质30可以以圆柱外壳的形式形成。
[0165]
放电空间10沿纵轴a延伸。在所示的实施例中，第一开口12与第二开口14相对。
[0166]
所示的系统1具有布置在放电空间10内的高压电极20(图1-图4)。接地电极22布置在放电空间10的外部，位于电介质30处，其中接地电极22布置在第二开口14附近(图1-图4)。借助于高压电极20和接地电极22，当施加电压时，在放电空间10中产生电磁场(图1-图4)。
[0167]
在一个实施例中，高压电极20和接地电极22在电介质30处布置在放电空间10的外部(图5)。
[0168]
系统1可以具有微波发生器202和微波谐振器200(图6)。
[0169]
放电空间10可以通过导管元件52，特别是通过气体导管元件连接到工作气体源50。导管元件52一方面可以流体地连接到放电空间10，另一方面可以流体地连接到工作气体源50(图1、图2、图5、图6)。特别地，导管元件52被布置成使得来自工作气体源50的工作气体可通过导管元件52、通过第一开口12被引入到放电空间10中。在一个实施例中，工作气体源50借助于导管元件52被连接到流量控制器40，并且流量控制器40还借助于另一导管元件52连接到放电空间10(图3、图4)。
[0170]
流量控制器40可用于控制放电空间10中的工作气体体积流量60。在第一状态下，流量控制器40被布置成使得没有工作气体通过第一开口12进入放电空间10(图1、4、5、6)。在第二状态下，来自工作气体源50的工作气体可以通过第一开口12进入放电空间10。工作气体从第一开口12通过放电空间10流向第二开口14(图2、图3)。流量控制器40可以是压电阀(图4)。
[0171]
图5所示的系统1具有混合装置54，其中流量控制器40具有混合装置54。此外，系统1具有另外的气体源51。该另外的气体源51可连接至混合装置54。特别地，混合装置54被配置成将来自工作气体源50的工作气体与来自另外的气体源51的另外的气体混合，以形成气体混合物。形成流量控制器以确保将所得到的气体混合物供应到放电空间10。
[0172]
当在放电空间10中产生电磁场时，在放电空间10中产生等离子体5，并且通过第二开口14以等离子体射流6的形式通过工作气体体积流量60从放电空间10中喷出(图2、图3)。
[0173]
在根据本发明的实施例中，借助于自动控制单元70控制流动控制器40(图1、2、5、6)。特别地，可以借助于自动控制单元70来设定流量控制器40的状态，即，自动控制单元70控制流量控制器40，使得其处于第一状态或第二状态。因此，自动控制单元70可用于控制等离子体射流是否离开放电空间。
[0174]
图7-15示出了根据本发明的用于产生和控制非热大气压等离子体的具有多个放电空间的系统1的实施例。
[0175]
在图7a)-f)中，以不同的立体图示出了手持设备120形式的系统1的实施例。所示的手持设备120可以手动或机器人操作。图7d)-f)以主视图(d)、侧视图(e)以及立体图(f)示出了手持设备120。所示的手持设备120具有壳体122。手持设备具有手柄140以及头部部件130。头部部件130可具有多个凹槽132。
[0176]
图7a)-c)以主视图(a)、横截面图(b)以及立体图(c)示出了四个放电空间10a、10b、10c、10d的布置。
[0177]
四个第二开口14a、14b、14c、14d布置在公共平面中。它们指向共同的方向r。单独的凹槽132和第二开口14a、14b、14c、14d可以相对于彼此布置成使得相应的第二开口14a、14b、14c、14d的相应的等离子体射流能够通过相应的凹槽132离开。
[0178]
图8至图12示出了具有多个放电空间10a、10b、10c的系统1的实施例。所示的每个放电空间10a、10b、10c具有各自的第一开口12a、12b、12c和各自的第二开口14a、14b、14c。在每个放电空间10a、10b、10c中，布置高压电极20a、20b、20c。
[0179]
各放电空间10a、10b、10c的纵轴aa、ab、ac可彼此平行地布置(如图8所示)。
[0180]
所示的各个示例性系统1(图8-图12)的第二开口14a、14b、14c分别布置在公共平面e中。各第二开口14a、14b、14c朝向相同方向r。特别地，表面法线na、nb、nc朝向相同方向r(图8、图11)。纵轴aa、ab、ac可沿表面法线na、nb、nc的方向延伸。
[0181]
图8和9示出了用于产生和控制非热大气压等离子体的具有三个放电空间10a、10b、10c的系统1。放电空间10a、10b、10c经由相应的导管元件52a、52b、52c连接到公共工作气体源50。系统1具有流量控制器40a、40b、40c，通过这些流量控制器，控制工作气体从工作气体源50到相应的放电空间10a、10b、10c的引入。
[0182]
图8和9中所示的系统1包括三个放电空间10a、10b、10c，其各自的第二开口14a、14b、14c的直径da、db、dc相同(图8)。
[0183]
图8示出了系统1的布置，其中所有三个流量控制器40a、40b、40c处于它们的第一状态。这意味着来自工作气体源50的工作气体不通过相应的第一开口12a、12b、12c引入到三个放电空间10a、10b、10c中的任一个。
[0184]
图9示出了一种装置，其中选定的流量控制器40b处于其第二状态。另外两个流量控制器40a、40c处于它们各自的第一状态。在该构造中，工作气体被引入到选定放电空间10b中，该放电空间10b的气体供给使用选定流量控制器40b控制。在选定的放电空间10b中产生等离子体5，并且借助于工作气体体积流量60从分配的第二开口14b作为等离子体射流6排出。
[0185]
图10-12示出了用于产生和控制非热大气压等离子体的系统1，其包括两个放电空间10a、10b，其中所示放电空间10a、10b的各自相关的第二开口14a、14b具有不同的直径da、db。
[0186]
图10示出了系统1的布置，其中选定的流量控制器40b处于第二状态，使得等离子体射流6从相应的放电空间10b的第二开口14b离开。流量控制器40a、40b两者可连接至自动控制系统72。自动控制系统72可控制两个流量控制器40a、40b。特别地，自动控制系统72进行控制，使得流量控制器40a、40b处于第一状态或第二状态。
[0187]
图11示出了一种布置，其中放电空间10a、10b经由相应的导管元件52a、52b连接到不同的工作气体源50a、50b。也就是说，该系统具有多个工作气体源50a、50b。流量控制器40a、40b可以由公共自动控制系统72控制。
[0188]
除了连接到两个放电空间10a、10b的工作气体源50之外，图12中所示的系统1还具有另一个气体源51。此外，所示的系统1具有混合装置54b。流量控制器40b可以具有混合装置54b。
[0189]
该另一气体源51可连接至混合装置54b。借助于混合装置54b，来自工作气体源50的工作气体与来自另一气体源51的另外的气体混合。该气体混合物被供应到放电空间10b(通过控制流量控制器40b)。
[0190]
图13、14和15示出了具有多个放电空间10的系统1的示例性装置，其中放电空间10的第二开口14面向中心区域z。放电空间10连接到公共工作气体源50。使用多个流量控制器40，独立地控制每个放电空间10中的工作气体流量。
[0191]
图13和14示出了示例性装置的主视图(图13)和横截面图(图14)，其中放电空间10布置在长方体体积处。第二开口14朝向长方体定向。在一个实施例中，放电空间10布置在长方体的四个面上(图13)。在两个相对表面上没有布置放电空间10(图14)。通过这些形成的入口90、92，对象100可以沿着移动方向b被供应到中心区域z(图14)。
[0192]
图15从正面示出了一种示例性的装置，其中，放电空间10沿着气缸套布置。第二开口14面向中心区域z的方向。放电空间10可以在圆周方向u上彼此等距地布置。