用于通过低压等离子体处理生物组织的设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于通过低压等离子体（Plasma)处 理生物组织的设备和方法。本发明进一步涉及一种用于通过低压等离子体处理生物组织的 方法。
【背景技术】
[0002] 已知等离子体具有抗菌性能。等离子体的抗菌作用由热量、脱水、剪切应力、UV 辐射、自由基以及电荷所导致。在低压等离子体（也称为冷等离子体）的例子中，由于这 些等离子体在室温下进行操作，因此热量仅起次要作用。在这样的低压等离子体中尤其产 生活性粒子（reactive particle)，这些活性粒子具有足够长的使用寿命以通过间接暴露 (exposure)来破坏组织化合物；其中，这些活性粒子例如不同的含氧或氮物质。这些颗粒 尤其（inter alia)包括氧原子、超氧游离基、臭氧、羟基自由基、一氧化氮和二氧化氮。这 些颗粒在最多变的细胞组分中展现出破坏性作用。
[0003] 如果细菌、病菌、病毒、真菌或其他类似的微生物的细胞壁直接暴露在等离子体 中，通过使用等离子体中存在的电子轰击以使这些细胞壁带有负电荷。由于静电排斥的作 用，将导致机械应力超过细胞壁的抗张强度，并破坏细胞壁。然而，这些细胞壁不仅可通过 由电荷引起的机械应力而受到破坏，还可以通过由不同的其他的静电相互作用导致的细胞 壁电荷平衡的破坏以使得细胞壁受到破坏，以及通过例如改变细胞壁的渗透率引起的电解 作用以使得细胞壁受到破坏。微生物的失活机理也通过非常高能的离子来产生；其中，在电 容耦合系统中，这些离子的能量超过l〇〇eV。通过使用这些物质进行轰击可以改变或破坏细 胞的结构完整性。然而，用于产生这样的离子束的装置非常复杂，并仅适用于处理活的生物 组织，尤其是人体组织或动物组织，且设备的成本很高。
[0004] 因此，低压等离子体尤其非常适用于人体组织或动物组织的处理，尤其是皮肤组 织、开放性创伤、牙龈、口腔等等的处理，以实现这些组织的灭菌，尤其是杀灭位于这些组织 中或组织上的细菌、病菌、病毒、真菌或其他类似的微生物等。
[0005] DE 10 2005 000 950 B3已知一种用于通过臭氧处理生物组织的设备和方法。该 设备大体上由变压器组成；其中，该变压器可通过控制装置来改变其电压和/或电流强度； 该控制装置用于产生具有最变特性（most varied characteristic)的特定的直流电压或 电流脉冲；这些直流电压或电流脉冲具有或不具有直流电压分量。在这种情况下，直流电压 分量通过在待处理的生物组织上的额外的电极，借助于外电压电源或电路来形成。变压器 的初级线圈为阻尼振荡电路的线圈，高频交流电流流经该阻尼振荡电路。次级线圈与待充 电的电容一起形成共振电路，该共振电路的频率与变压器的频率相对应。共振的变压器通 常用作电源。在放电路径上的振荡频率例如大约为l〇〇kHz。在这样的频率下，流经整个放 电路径的电流较低，且对器官组织无害。为了实现初级线圈和次级线圈之间良好的磁性耦 合，在初级线圈和次级线圈之间的间距较小。在这种情况下，电压在线圈的整个长度上并在 探针的方向上将会升高。因此，在线圈的一端，在线圈之间将不能免除产生飞弧的危险。通 过用户形成额外的电容量，也使产生飞弧（flashover)的危险增大；其中，额外的电容量将 干扰由次级线圈以及与该次级线圈相关的电容组成的共振电路，由此使得在线圈之间更容 易产生飞弧。如果初级线圈和次级线圈，例如DE 36 18 412 Al和WO 2006/1199971 Al的 主题中的初级线圈和次级线圈具有不同的长度，结合图Ia和图Ib也可以更清楚的看到，危 险将再次增大。在这种情况下，图Ib示出了图Ia的等效电路，并再次示出了由于用户的手 指F的电容CF而使得共振电路SK的总电容K发生改变。其中，图Ia的图表概略性地示出 了在次级线圈5的整个长度L上的电压U。
【发明内容】
[0006] 因此，本发明的目的在于改善用于处理生物组织的设备，该设备使用具有权利要 求1前序部分的特征的低压等离子体，由此使得在初级线圈和次级线圈之间的飞弧基本消 失。本发明的另一目的在于提供一种用于处理生物组织的方法，该方法使用低压等离子体； 通过该低压等离子体使得可以实现对组织的处理，而初级线圈和次级线圈之间没有飞弧。
[0007] 在设备方面，该目的通过具有权利要求1所述的所有特征的设备来实现。而在方 法方面，该目的则通过具有权利要求13所述的所有特征的方法来实现。本发明的优选实施 例在从属于独立权利要求1和12的权利要求中展示。
[0008] 根据本发明的用于通过低压等离子体处理生物组织的设备大体上包括：
[0009] -变压器，用于生产高频电磁场；
[0010] -探针，与所述变压器电耦合；以及
[0011] -控制装置，用于控制由所述变压器所产生的高频电磁场；其中
[0012] -所述变压器具有初级线圈和与所述初级线圈同轴设置的次级线圈；其中，在两 个线圈的重叠区域中，所述初级线圈和所述次级线圈之间的中间间距在所述探针的耦合件 的方向上从第一间距增加到更大的第二间距。由于根据本发明的设备的所述间距的设置， 尤其是根据本发明的设备的所述变压器的间距设置，使得尽管在所述线圈的整个长度上电 压增加，然而因为线圈之间增加的间距使产生飞弧的风险减少。在线圈之间所施加的电压 在任何区域内的都不会高致在初级线圈和次级线圈之间产生飞弧。
[0013] 优选地，所述变压器包括变压器室，所述变压器室具有与所述探针的所述耦合件 相对的耦合件；其中所述耦合件用于所述控制装置的电气/电子连接。所述变压器室优选 地构造成手柄，并对应地符合人体工程地形成。由于变压器自身以及控制单元可以设置在 变压器室内，因此该方法与根据本发明的整个设备的结构紧凑有关。仅有用于处理生物组 织的探针，以及在合适情况下用于为根据本发明的设备供电的外部电源不设置在变压器室 的内部。所述变压器室符合人体工程学地构造成手柄，也同样使得使用者可愉快且可靠地 操作根据本发明的设备。其中，该变压器室的基本形状为圆柱形。
[0014] 因此，为了实现上述提出的结构紧凑和对根据本发明的设备进行简单可靠且愉快 的操作，根据本发明的一优选思想，所述控制装置设置于所述变压器室内。
[0015] 然而，为了特定的应用，将所述控制装置设置在所述变压器室外部也是可以理解 的。尤其是当需要执行非常细致的处理时，在根据本发明的设备的处理过程中，设计成手柄 状的变压器室内的额外的重量将具有妨碍作用。
[0016] 所述控制装置可以连接有电源，以使根据本发明的设备可以提供有用于操作所必 需的电源。在本例中，尤其是控制装置设置在设计为手柄的所述变压器室内的例子中，然 而，同样容纳在所述变压器室内的电源也可以设置在变压器室外部；其中该电源的形式为 电池或蓄电池。特别地，由于根据本发明的整个设备可以独立于固定电源而操作，并尤其 独立于公共电网或非公共电网而操作，因此上述将电源设置于变压器室外部也是可以理解 的。然而，当然也可以提供固定电源或公共电网或非公共电网作为电源，且控制单元与该电 源连接。
[0017] 为了再次减小在初级线圈和次级线圈之间产生飞弧的危险，所述初级线圈和所述 次级线圈具有相同的长度。因此，所述次级线圈和所述初级线圈在整个长度上彼此正对。根 据本发明，在所述初级线圈和所述次级线圈之间产生更大的电势差或电压时，自然地，所述 初级线圈和所述次级线圈之间的间距增大。
[0018] 在这种情况下，已经证明将初级线圈同轴地，并优选为呈锥形地同轴（conically coaxially)设置在所述次级线圈的周围是特别有利的。此外，由于初级线圈围绕次级线圈 呈锥形的同轴设置，使得在线圈的整个长度上的间距持续线性增长；该间距的增长也对应 于在所述线圈内的电压的增加。
[0019] 由于初级线圈围绕次级线圈呈锥形的同轴设置，所述初级线圈在所述次级线圈的 整个区域内延伸，并由此相对于环境对次级线圈进行屏蔽。通过外部环境的影响，可选择 的也通过用户自身使得上述屏蔽并不会像现有技术的例子一样，导致共振电路不必要的失 谐。
[0020] 为了使得所述初级线圈和所述次级线圈之间形成特别良好的磁性耦合，并由此通 过变压器特别有效地产生高频高电压，已经证明将所述次级线圈设置在优选地由铁氧体 (ferrite)制成的棒芯周围是值得的。在这种情况下，由于使用铁氧体制成的棒芯可以实现 所述初级线圈和所述次级线圈之间的特别良好的磁性耦合，因此，特别地，所述棒芯构造成 由所述铁氧体制成显得特别有利。
[0021] 根据根本发明特别优选的实施例中，所述次级线圈具有多个腔室，所述多个腔 室优选地彼此等间距设置，并在任意情况下所述腔室具有100~1000转（turn)，优选 为250~750转，特别优选为500转。通过这种方式，一方面，电压升高以简单的方式 特别均匀地延伸在所述线圈的整个长度上，并由此可实现所述高频高电压的均匀增长 (progression)。另一方面，所述次级线圈可以由多个串联的单个线圈所组成，以使在根据 本发明的相同设备中，可以实