本公开涉及一种用于利用冷等离子体处理表面的冷等离子体设备。
背景技术
已知使用冷等离子体设备来消毒物体。冷常压等离子体生成反应性氧和氮物质，这些物质具有生物活性并能够使细菌失活。
特别地，us20090206062公开了一种手持式等离子体喷射设备，该设备生成冷的常压等离子体并使用风扇将所得的反应性物质吹出喷嘴并朝向待被处理的物体。
应注意，us20130345620公开了一种利用冷等离子体处理皮肤表面的设备。根据本公开的设备可包括在施加冷等离子体期间的空气流以辅助处理。
还应注意，de102009002278公开了一种使用超声和冷等离子体的组合来处理皮肤的设备，其中处理头在皮肤与冷等离子体生成电极之间限定了封闭的体积，在等离子体处理期间或之后，该体积可以被填充有流体。
这种冷等离子体处理产生副产物，例如剩余的反应性物质–例如臭氧和二氧化氮。这些副产物可能是不期望的。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于处理表面的冷等离子体设备，其基本上减轻或克服了上文所提及的一个或多个问题。
本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。
根据本发明，提供了一种用于利用冷等离子体处理表面的冷等离子体设备，该设备包括：
冷等离子体发生器，适于生成冷等离子体，该冷等离子体产生用于处理上述表面的反应性物质；
处理头，可相对于上述表面定位，使得上述反应性物质在处理期间朝向上述表面被给予；
空气流发生器，在上述表面之上生成空气流；以及，
控制器，被配置为控制空气流发生器的操作，以在上述处理已经完成之后在上述表面之上生成空气流，使得冷等离子体的剩余副产物被消散。
除了消散副产物外，空气流还会分散任何有气味的挥发物，特别是那些由细菌在皮肤表面所产生的挥发物。
当冷等离子体设备部分地或完全地被移动远离处理表面时，如例如通过接近传感器所检测到，或者当其被移动不与处理表面接触时，如例如通过接触传感器所检测到，即使冷等离子体发生器仍在运行，可以发生处理的完成。备选地，当冷等离子体发生器被关断时，可以发生处理的完成。
如果冷等离子体设备被用于使皮肤上的细菌失活(例如除臭设备)，则空气流将消散冷等离子体的剩余有气味的副产物。
控制器可以被配置为仅在上述处理已经完成之后控制空气流发生器以在上述表面之上生成空气流。
以这种方式，冷等离子体处理发生在没有空气流的情况下，这可能是有益的，但是在处理已经完成之后，空气流被提供以消散冷等离子体处理的剩余副产物。
控制器可以被配置为控制空气流发生器，以在上述处理期间在上述表面之上生成空气流。
在该示例中，在冷等离子体处理期间，空气流可能是有益的(例如，将反应性物质朝向表面推挤)，并且在冷等离子体发生器被关断之后，空气流用以消散冷等离子体的剩余副产物以及任何其他有气味的挥发物。
控制器可以被配置为：在上述处理已经完成之后，改变空气流发生器的操作特性。
因此，在处理期间可以生成空气流以帮助冷等离子体处理，以及在处理已经完成之后，空气流将消散冷等离子体的剩余副产物。
控制器可以被配置为在上述处理已经完成时增加空气流发生器的功率。
例如，在处理期间，可能存在迫使反应性物质朝向表面的空气流，以及在处理已经完成之后，可以增加空气流的速率以消散冷等离子体的剩余副产物。因此，不同的空气流被用于帮助冷等离子体处理并消散任何剩余的副产物。
控制器可以被配置为在上述处理已经完成之后，使空气流发生器的方向反转。
例如，控制器可以被配置为控制空气流发生器，以在处理期间生成朝向表面的空气流，并且上述处理已经完成之后控制空气流发生器生成远离表面的空气流。
以这种方式，在处理期间，空气流将迫使反应性物质朝向皮肤，但是在处理已经完成之后，空气流将吸收冷等离子体的剩余副产物远离表面以消散它们。
冷等离子体设备还可包括传感器，其适于检测处理头何时被定位成与上述表面接触或接近上述表面，控制器被配置为响应于来自传感器的信号接通冷等离子体发生器。
以这种方式，冷却等离子体设备可以仅在处理头相对于表面处于适当位置时接通。
冷等离子体设备还可包括传感器，其适于检测处理头何时被定位成与上述表面接触或接近上述表面，以及控制器可被配置为控制空气流发生器的操作，以在传感器检测到处理头已从上述表面移除之后在上述表面之上生成空气流。
以这种方式，可以根据处理头是被定位靠着表面、是靠近表面、还是更明显地与表面间隔开，而不同地控制空气流发生器。在一个示例中，空气流发生器在处理头已经从表面移除之后立即在表面之上生成空气流。以这种方式，副产物在冷等离子体设备仍然接近表面时被消散。
控制器可以被配置为控制空气流发生器的操作，以在上述冷等离子体发生器已经被关断之后在上述表面之上生成空气流。
以这种方式，在冷等离子体处理已经完成之后，空气流被生成以分散副产物。
在另一示例中，控制器被配置为控制空气流发生器的操作，以在上述冷等离子体发生器已经被关断之后并且在传感器检测到处理头已经从上述表面移除之后，在上述表面之上生成空气流。
因此，控制器可以通过三种方式确定处理何时已经完成：
●当处理头已经从表面移除时；
●当冷等离子发生器已经被关断时；或者
●当冷等离子发生器已经被关断并且当处理头已经从表面移除时。
空气流发生器可以适于生成朝向上述表面的空气流。
朝向表面的空气流将通过将冷等离子体的剩余副产物从表面吹走而消散冷等离子体的剩余副产物。
空气流发生器可以适于生成远离上述表面的空气流。
远离表面的空气流将通过将冷等离子体的剩余副产物从表面吸走而消散冷等离子体的剩余副产物。
冷等离子体设备还可包括过滤器，该过滤器被布置为过滤上述空气流。
过滤器可以被定位以从空气流中移除副产物。以这种方式，从表面附近移除任何副产物。取而代之，或者除了过滤器之外，冷等离子体设备可以包括储存器，以将空气储存足够长的时间以使副产物衰退。
冷等离子体发生器可以被安装在处理头中，并且处理头可以适于使得在处理期间冷等离子体发生器靠近上述表面并与上述表面间隔开。
这种布置是优选的，因为间隔允许反应性物质更均匀地到达被处理的表面。
冷等离子体发生器可包括一个或数个孔，由空气流发生器所生成的空气流可穿过上述一个或数个孔。
以这种方式，空气流被引导通过生成冷等离子体的区域，这对于消散冷等离子体的剩余副产物是有效的。
冷等离子体设备还可以包括导管，该导管被布置为引导由空气流发生器所生成的空气流，并且导管可以绕过冷等离子体发生器并且可以包括被设置在处理头内的孔。还可以在设备的手柄中设置第二孔，使得空气可以通过第二孔吸入并与经由处理头所吸入的空气混合，以稀释经由处理头所吸入的空气。
以这种方式，空气流可以用以置换或吸收冷等离子体的剩余副产物，从而有效地消散它们。通过导管输送空气流，空气流被加速，因此副产物更快地从处理区域移除。绕过冷等离子体发生器的导管还将保护设备的内部部件(诸如电子器件)免受反应性副产物的影响。控制器可以被配置为控制空气流发生器，使得在上述冷等离子体发生器已经被关断之后，在上述表面之上的空气流维持固定的时间段。
这提供了一种简单的解决方案，用于确定在冷等离子体发生器已经被关断之后何时空气流发生器应被关断。固定的时间段将允许剩余副产物的充分消散，而无需用户手动关断空气流发生器。
参考下文所描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐明。
附图说明
参考附图，现在仅通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：
图1示出了用于处理冷等离子体发生器区域中的表面的冷等离子体设备的横截面，该冷等离子体设备处于抵靠用户皮肤的操作位置；
图2示出了用于处理表面的第一示例冷等离子体设备的示意图，示出了用于处理表面的冷等离子体发生器和空气流发生器；
图3示出了用于处理表面的第二示例冷等离子体设备的示意图，示出了用于处理表面的冷等离子体发生器和空气流发生器；
图4示出了图3的冷等离子体设备的端视图；
图5示出了用于处理表面的第三示例冷等离子体设备的示意图，示出了用于处理表面的冷等离子体发生器和空气流发生器；
图6示出了用于处理表面的第四示例冷等离子体设备的示意图，示出了用于处理表面的冷等离子体发生器和空气流发生器；以及，
图7示出了用于处理表面的第五示例冷等离子体设备的示意图，示出了用于处理表面的冷等离子体发生器和空气流发生器。
具体实施方式
图1的冷等离子体设备13包括壳体4，壳体4保持冷等离子体发生器14。冷等离子体设备13还包括间隔元件5，当冷等离子体设备13在使用时，间隔元件5用以将冷等离子体发生器14与被处理的表面6间隔开。间隔元件5有效地构成在使用设备13期间抵靠表面6放置的处理头。在一个备选示例中，间隔元件5可以在使用设备13期间不与表面6接触放置，而是与表面6保持一定距离。
术语“冷等离子体”被用于描述离子温度小于约100摄氏度的等离子体，并且因此适合在人身上和周围使用，特别是在皮肤上使用。离子温度是热化后离子和中性分子的温度。电离水平约为一百万中有一个分子。因此，通过与其他分子的碰撞，离子达到热平衡，即它们被热化。在皮肤的处理中，温度上升最多几度。然而，为了清洁其他表面，可以使用更多的能量并且温度可以达到100度。
图1的示例的冷等离子体发生器14包括：第一电极1、第二电极3、以及被设置在第一电极1与第二电极3之间的介电材料2。如图1所示，冷等离子体发生器14跨壳体4延伸，使得它基本上与间隔元件5的端面15平行。以这种方式，冷等离子体发生器14，特别是第二电极3，在使用期间基本上均匀地与表面6间隔开(取决于被处理的表面6的特性)。当该设备被用于处理皮肤时，可能发生皮肤的隆起，但第二电极3将基本上保持平行于以平均表面法线为特征的平面。
冷等离子体发生器14被连接到设备13内的电源(17，参见图2)，使得在第一电极1和第二电极3两端生成电压。介电材料2用以使第一电极1与第二电极3绝缘。
冷等离子体发生器的上文所描述的结构被称为介质屏障放电冷等离子体发生器。在第一电极1和第二电极3两端施加幅值为几千伏的脉冲或交流电压。介电材料2防止第一电极1与第二电极3之间的直接放电。相反，在介电材料2与第二电极3之间生成(微放电)细丝。这些细丝通过第一电极1与第二电极3之间存在的分子的电离产生，例如由高电压所引起的空气中的氮分子。该电离过程释放与第一电极1与第二电极3之间存在的其他分子碰撞并电离的电子。
以这种方式，从第一电极1与第二电极3之间的空气生成被电离的反应性物质。该反应性物质可包括氮氧化物、氧原子、臭氧、羟基、反应性氧物质和反应性氮物质。这些反应性物质具有化学反应性并可使细菌失活，因此可用于处理表面。
技术人员将领会，冷等离子体发生器14可以具有备选结构。例如，us20140147333描述了两种冷等离子体发生器的备选布置。第一个示例是表面微放电冷等离子体发生器，其中介电材料填充第一电极与第二电极之间的整个空间。另一示例是自消毒表面冷等离子体发生器，其中第一电极与第二电极被嵌入介电材料中，因此细丝从介电材料的表面发射。
此外，技术人员将领会，如上文所描述，冷等离子体可以在非空气的流体内生成。例如，可以将其他气体提供给介电材料2与第二电极3之间的空间，并且这些气体将被冷等离子体发生器14电离并产生反应性物质。这种其他气体可以由被压缩气体源提供。
在图2至图7的示例中，冷等离子体设备13具有上文所描述任何类型的冷等离子体发生器，并且还包括空气流发生器8，例如风扇。空气流发生器8适于在冷等离子体设备13的使用期间在被处理的表面6之上生成空气流。提供控制器9以控制空气流发生器8的操作。
在一个示例中，控制器9被配置为控制空气流发生器8的操作，以在处理已经完成之后在表面6上生成空气流，以消散冷等离子体的有气味的副产物。由空气流发生器8所产生的空气流可以朝向表面6或远离表面6。
在图2的示例中，空气流发生器是风扇8。如图所示，冷等离子体设备13包括壳体4、间隔元件5和冷等离子体发生器14，如先前参考图1所述的。
风扇8被定位于壳体4的与间隔元件5相对的端部16处，并且壳体的该端部16被设置有进口7，以准许空气从风扇8流过壳体4的端部16到大气(反之亦然)。壳体4的邻近于风扇8的端部16可被设置有保护栅格，该保护栅格具有准许空气流动同时保护风扇8的多个进口7。
风扇8与冷等离子体发生器14之间定位有冷等离子体设备的其他组件，例如控制器9和电源17。在该实施例中，壳体4用作由风扇8所生成的空气流的导管。特别地，风扇8经由壳体4和间隔元件5生成从/到被处理的表面6的空气流。
可选地，如图2所示，冷等离子体设备13还可包括过滤器10。在该示例中，过滤器10被设置在风扇8与被处理的表面6之间。因此，如果风扇8被操作以生成远离表面6的空气流，则空气流在到达风扇8之前被过滤器10过滤，以移除在空气流中所携带的冷等离子体的任何副产物。在备选布置中，过滤器10可以被设置在风扇8的与图2所示的相反的一侧上，使得风扇8被设置在过滤器10与被处理的表面6之间。以这种方式，远离表面6的空气流在穿过风扇8之后被过滤，以移除在空气流中被携带的冷等离子体的任何副产物，并且朝向表面6的空气流在穿过风扇之前被过滤，使得提供清洁空气，以消散冷等离子体的副产物。
过滤器可以包括捕获空气流的成分的纤维材料，或者它可以包括吸收剂或吸附剂物质，以分别吸收或吸附空气流的成分。在其他实施例中，过滤器可包括活性成分，诸如活性炭，以通过化学反应过滤空气流。过滤器还可以包括其他技术，诸如光催化氧化、(pco)、uv辐射和干法或湿法洗涤。
在图2的示例中，由风扇8所生成的空气流穿过冷等离子体发生器14。
如先前所解释，在图示的示例中，冷等离子体发生器14包括第一电极1和第二电极3以及被设置在其间的介电材料2。在其他实施例中，冷等离子体发生器14可包括第一电极和第二电极以及介电材料的不同布置，如先前所解释。
在该实施例中，冷等离子体发生器14的组件1、2、3被设置有通道11，空气流可以穿过该通道11。以这种方式，由风扇8所生成的空气流可以到达被处理的表面6。
在图2的示例中，冷等离子体发生器14的第一电极1与第二电极3可以各自包括具有多个开口11的网眼，空气流可穿过该开口11。介电材料2还可以具有分布在其表面上的开口。
图3示出了与图2的示例类似的一个示例。在该示例中，冷等离子体设备13包括壳体4、冷等离子体发生器14、风扇8以及可选的过滤器10。然而，在该示例中，冷等离子体发生器14的至少一个组件1、2、3被设置有多个开口11，开口11围绕壳体4内的冷等离子体发生器14的外围边缘布置。这在图4中更清楚地示出。
在一个示例中，在图3中所图示，在使用期间最靠近表面6设置的第二电极3包括网，其允许空气流穿过网，而第一电极1和介电材料2被设置有围绕冷等离子体发生器14的外围边缘布置的开口11，即在图4中所示的位置。电极1覆盖比介电材料2略小的区域，使得介电材料2围绕其外围与电极1重叠。
在另一示例中，在使用期间最靠近表面设置的第二电极3包括围绕冷等离子体发生器14的外围边缘布置的开口11，类似于图4中所示的那些，而第一电极1包括准许空气流过它的网眼。介电材料2可以包括围绕冷等离子体发生器14的外围边缘布置的开口11，类似于图4中所示的那些。
在所有这些示例中，空气可以流过冷等离子体发生器14。
通过在冷等离子体发生器14的外围边缘周围提供开口11，如图4所示，冷等离子体发生器14的组件1、2、3的功能不会受到不利影响。特别地，对于冷等离子体发生器14的功能而言重要的是，介电材料2在第一电极1与第二电极3之间提供绝缘屏障。在图4所示的位置处，优选的是在介电材料2的外围边缘周围布置开口11，它对介电材料2的绝缘功能影响最小，并且在处理头的中心部分仍然存在均匀的等离子体源。
在图5所图示的示例中，冷等离子体设备13还被设置有内部壳12，内部壳12围绕冷等离子体设备13的至少一些内部组件(例如，控制器9和电源17)。内部壳12限定用于空气流的导管，该导管绕过这些内部组件。如图所示，内部壳12限定了导管，该导管从进口7经过风扇8，穿过可选的过滤器10，环绕内部组件到冷等离子体发生器14。
在该示例中，导管被布置成使得空气流直接被提供给冷等离子体发生器14的外围区域，其中开口11可以以与图4中所示的类似的图案提供。然而，应当领会到，内部壳12可以具有不同的形状，使得导管与冷等离子体发生器14上的其他位置中的开口11对齐。或者在冷等离子体发生器14的电极1、3包括网眼的情况下，导管可以将空气流直接提供给冷等离子体发生器14的整个表面。
在图6和图7的示例中，冷等离子体设备13被布置成使得空气流不直接通过冷等离子体发生器14，而是围绕冷等离子体发生器14。
如图6和图7中所图示，这些示例的冷等离子体设备13被设置有内部壳12，内部壳12限定了导管，类似于图5的导管。然而，在这些示例中，导管延伸经过冷等离子体发生器14的外围边缘，使得空气流绕过冷等离子体发生器14。一个或多个开口11被设置在导管的端部中，在该示例中位于内部壳12与间隔元件5之间，使得空气可以在被处理的表面6与风扇8之间流动。
如图6和图7所示，冷等离子体发生器14被安装到内部壳12，使得由内部壳12所限定的导管可绕过冷等离子体发生器14。
在图6的示例中，在导管末端处的开口11在处理期间被指向间隔元件5的端部15，并因此指向表面6。
在图7的示例中，导管末端的开口11被指向为跨冷等离子体发生器14的表面，使得空气在跨表面6的方向上流动。
如先前所提及，控制器9被配置为控制空气流发生器8的操作，使得空气流发生器8在处理已经完成之后在被处理的表面6之上生成空气流。
在上面的示例中，空气流发生器8已被描述为风扇。然而，技术人员将理解，空气流发生器8可以备选地为鼓风机、活塞泵、螺杆泵、无叶片风扇、真空或可以产生空气流的任何其他组件。
在图1至图7的每个示例中，控制器9可以被配置为操作空气流发生器8，使得在处理已经完成之后在表面6之上(沿任一方向)在一固定时间段内生成空气流。在这种情况下，在处理已经完成处理之后，空气流发生器8被接通一固定时间段，以消散冷等离子体的副产物。
在这些示例中，控制器9可以被配置成使得空气流发生器8仅在处理已经完成之后在表面6之上生成空气流。在这种情况下，在处理期间，空气流发生器8被关断。
以这种方式，通过在反应性物质有机会与表面6相互作用之前消散反应性物质，空气流不会干扰冷等离子体处理过程，但是在冷等离子体处理已经结束之后，空气流将用以消散冷等离子体的副产物。
备选地，控制器9可以被配置成使得空气流发生器8在处理期间生成空气流，并且在处理已经完成之后继续生成空气流。例如，空气流发生器8可以与冷等离子体发生器14同时被接通，并在处理已经完成之后继续生成空气流。
备选地，控制器9可以被配置成使得空气流发生器8在冷等离子体发生器14被接通之前以及还在处理已经完成之后生成空气流。
备选地，控制器9可以被配置成使得空气流发生器8在冷等离子体发生器已经被接通之前开始生成空气流，在处理期间继续生成空气流，并且在处理已经完成之后继续生成空气流。
在这些示例的每一个中，控制器9可以被配置为在处理已经完成时改变空气流发生器8的操作特性。
例如，控制器9可以被配置为操作空气流发生器8，使得在处理期间朝向表面6生成低速率的空气流。以这种方式，在处理期间，由冷等离子体所生成的反应性物质被迫使朝向表面6而不被分散。然后，一旦处理已经完成，控制器9可以被配置为操作空气流发生器8，使得朝向表面6生成更高速率的空气流，以消散冷等离子体的副产物。
在一个备选示例中，控制器9可以被配置为操作空气流发生器8，使得在处理期间朝向表面6生成低速率的空气流。以这种方式，在处理期间，由冷等离子体所生成的反应性物质被迫朝向表面6，而不被分散。然后，一旦处理已经完成，控制器9可以被配置为操作空气流发生器8，使得生成远离表面6的空气流(即，空气流发生器8的方向被反转)，以消散冷等离子体的副产物。远离表面6的空气流的速率(在处理已经完成之后)可以高于在处理期间朝向表面6的空气流速率。
在一些示例中，控制器9被配置为基于何时冷等离子体发生器14已经被关断来确定何时处理已经完成。
在一个备选示例中，参考图1至图7所描述的任何示例的冷等离子体设备13，还包括传感器18，该传感器18适于检测冷等离子体设备13何时被定位成与表面6接触或接近表面6。
传感器18可以是接触传感器或接近传感器，被布置为检测冷等离子体设备13与表面6的接触和/或接近。接触传感器的示例包括在接触、电子或光学接触传感器上按下的开关。接近传感器的一个示例是光源(例如，led)和测量来自表面的光的反射的传感器(更多的光被反射，则表面更靠近传感器)。备选地，在被处理表面具有高于周围环境(例如，皮肤)的温度的情况下，接近传感器可包括红外温度传感器或电容传感器。
在一些示例中，如图2和图6中所示，传感器18可以被设置在间隔元件5上。然而，应当领会，传感器18可以备选地被定位于冷等离子体设备内的其他位置，特别是如果传感器18是可以在距离表面6一定距离处工作的接近传感器。应当领会，可以在同一设备上使用多个接触和/或接近传感器。
优选地，传感器18与控制器9通信，并且控制器9被配置为根据来自传感器的信号而控制冷等离子体发生器14和/或空气流发生器8。
例如，当传感器18检测到冷等离子体设备13被定位成与表面6接触或邻近表面6时，则控制器9可以接通冷等离子体发生器14以开始处理表面6。另外，控制器9可以被配置为当传感器18检测到冷等离子体设备13被定位成与表面6接触或邻近表面6时，接通或关断空气流发生器8或改变其操作特性，这取决于使用上文所描述哪个选项。
然后，当冷等离子体设备13从表面6移开(部分地或完全地)时，传感器18检测到这一点，并且控制器9可以被配置为关断冷等离子体发生器14。
此外，控制器9可以被配置为当传感器18检测到冷等离子体设备13从表面6移开(部分地或完全地)时接通空气流发生器8或改变空气流发生器8的操作特性。特别地，控制器9可以被配置为在传感器18检测到处理头5已经从表面6移除之后控制空气流发生器8的操作以在表面6之上生成空气流。也就是说，基于处理头5是否处于处理位置，传感器18被用于检测处理何时已经完成。
在一个备选示例中，控制器9被配置为根据冷等离子体设备14是被接通还是被关断来控制空气流发生器8的操作。
在另一示例中，控制器9被配置为基于冷等离子体发生器14是被接通还是被关断、以及传感器18是否检测到处理头5处于相对于表面6的位置以用于处理表面6的组合来控制空气流发生器8。
因此，控制器9能够以三种方式确定处理何时已经完成：
●当处理头5已从表面6上移除时(由传感器18检测到)；
●当冷等离子体发生器14已经被关断时；或者
●当冷等离子体发生器14已经被关断时并且处理头5已从表面6上移除。
在上文所描述的实施例中，冷等离子体设备13被用于处理表面6。在具体示例中，冷等离子体设备13可被用于处理皮肤，例如人体皮肤。在一个示例中，冷等离子体设备13是用于处理腋窝以使引起体臭的细菌失活的除臭设备。
在其他具体示例中，冷等离子体设备13可以是用于物品的消毒，诸如牙刷、剃须刀头、医疗设备或类似物。备选地，冷等离子体设备13可以是用于消毒表面，例如在医院或厨房中。
所描述的上述实施例仅是说明性的，并非旨在限制本发明的技术方法。尽管参考优选实施例详细描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明技术方法的精神和范围的情况下，可以修改或同等地置换本发明的技术方法，这些也属于本发明权利要求的保护范围。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。