JP2014217506A

JP2014217506A - プラズマ殺菌装置

Info

Publication number: JP2014217506A
Application number: JP2013097371A
Authority: JP
Inventors: 美紀篠崎; Miki Shinozaki
Original assignee: Osada Research Institute Ltd
Current assignee: Osada Research Institute Ltd
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-05-07
Also published as: JP5993338B2

Abstract

【課題】希ガス等の特別なガスを用いることなく、かつ、発熱の少ないプラズマ発生を可能にし、更には、広範囲の殺菌に適したプラズマ滅菌装置を提供する
【解決手段】プラズマ殺菌装置は、エアーが通過する複数の貫通孔３２’を有する第１の電極３２と、第１の電極３２の複数の貫通孔３２’のそれぞれに対向する位置に設けた複数の針状電極からなる第２の電極３５を備えている。筒状のハンドピース３０内にエアーを供給するとともに、第１の電極３２と前記第２の電極３３との間に高周波電圧を印加すると、エアー中の酸素及び水蒸気が電離されてプラズマが発生される。発生したプラズマは、ハンドピース本体部３０に装着した図示しないチップのプラズマ照射口から噴出するようになっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラズマ殺菌装置に関し、より詳細には、プラズマ照射範囲の広いプラズマ殺菌装置に関する。

歯科治療においても、オートクレーブ等種々の殺菌装置が提案されているが、オートクレープではプラスチックなどの熱に弱い器材を滅菌することはできなかった。また、歯科治療中の患部を殺菌するために、プラズマジェットを利用する技術が提案されている。

このような、プラズマジェットを利用する技術として、特許文献１では、歯科治療を行う流体放出系を備えたシリンジに、大気圧下で絶縁破壊電圧が低い希ガスを流した希ガス管路の外周上の電極間に、低周波高圧電源から低周波高電圧を印加して放電を行うことによりプラズマジェットを生成し、希ガス管路の先端からプラズマジェットを照射して、治療患部の濡れ性改善や、治療部位の滅菌を行うことが提案されている。

国際公開第２０１０／００８０６２号公報

しかし、上記特許文献１に記載のプラズマジェット照射装置は、プラズマの発生に絶縁破壊電圧の低い希ガスを用い、この希ガスに低周波高電圧を印加するものであり、使用に当って、希ガスを準備しなければならず、また、低周波高電圧（交番電圧）を使用するために、発生したプラズマが熱くなってしまう等の問題があった。

図５は、特許文献１に開示されたプラズマジェット照射装置のプラズマ発生部の概略図であり、プラズマジェット照射手段１００は、本体の基端側からその内部を経てプラズマジェット照射口１０１に臨ませた内径数ｍｍ程度のガラス管、樹脂管、セラミックス管などの誘電体管から選定される希ガス管路１０２に、所定の間隔で配置した２個の電極１０３、１０４に低周波高圧電源を印加するものであり、プラズマジェット照射手段の希ガス管路１０２が細く、歯科治療を行うインスツルメント（シリンジ）と一体的に設けられているため、患部へのプラズマ照射は可能であるが、広範囲にプラズマを照射することはできなかった。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、希ガス等の特別なガスを用いることなく、かつ、発熱の少ないプラズマ発生を可能にし、更には、広範囲の殺菌に適したプラズマ滅菌装置を提供することを目的としてなされたものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、プラズマ殺菌装置であって、エアーが通過する複数の貫通孔を有する第１の電極と、該第１の電極の前記複数の貫通孔のそれぞれに対向する位置に設けた針状電極からなる第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波電圧を印加する電源を備えたことを特徴としたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第１の電極は、導電体からなる筒状のハンドピース本体部の先端部に設けられ、該ハンドピース本体部の内部が前記エアーのエアー通路を形成してなることを特徴としたものである。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記第２の電極が前記ハンドピース本体部の内部に位置することを特徴としたものである。

請求項４に係る発明は、請求項２または３に係る発明において、前記第２の電極と前記ハンドピース本体部との間に、前記第２の電極を取り囲む絶縁部材を設けたことを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれか１項に係る発明において、絶縁体からなり、前記第２の電極の針状電極のそれぞれを位置決めする位置決め用貫通孔と、エアーを通過させるエアー貫通孔とを設けた位置決め用部材を、前記第１の電極から所定の間隔を空けて配置したことを特徴としたものである。

請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれか１項に係る発明において、前記第１の電極の複数の貫通孔と連通する貫通孔を有する絶縁部材を、前記第１の電極の前記第２の電極側に設けたことを特徴としたものである。

本発明によれば、希ガス等の特別なガスを用いることなく、かつ、発熱の少ないプラズマ発生を可能にし、更には、広範囲の殺菌に適したプラズマ滅菌装置を提供することができる。

本発明によるプラズマ殺菌装置をハンドピース本体部に適用した一実施形態を説明するための図である。図１のプラズマ殺菌装置本体部とハンドピース本体部の関係を説明するための図である。本発明の一実施形態に係るハンドピース本体部のプラズマ発生部の例を説明するための図である。本発明の一実施形態に係るハンドピース本体部のプラズマ発生部の他の例を説明するための図である。従来のプラズマジェット照射装置のプラズマ発生部の概略を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明のプラズマ殺菌装置に係る好適な実施の形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

図１は、本発明によるプラズマ殺菌装置をハンドピース本体部に適用した一実施形態を説明するための図であり、図２は、図１のプラズマ殺菌装置本体部とハンドピース本体部の関係を説明するための図である。図中、１０はプラズマ殺菌装置本体部、１１はプラズマ殺菌装置本体部１０内に設けられたパルス電源、１２は送風源、２０は送風源１２からのエアーが送風される送風チューブであり、パルス電源１１からのパルス電圧が送給される一対のリード線（図示なし）が設けられている。３０は送風チューブ２０の先端に接続されたハンドピース本体部、４０はハンドピース本体部３０の先端に着脱自在にかつ交換可能に連接されたチップで、このチップ４０にはプラズマ照射管４１が一体的に或いは着脱可能に連結されている。なお、５０は、前記パルス電源１１、送風源１２等を制御するための無線式のフットスイッチである。

送風源１２は、例えば、エアーポンプを内蔵し、該エアーポンプにて大気（エアー）をそのまま送風チューブ２０内を通してハンドピース本体部３０に送り、プラズマ照射管４１のプラズマ照射口４２から放出する。パルス電源１１は、例えば、ＡＣ１００Ｖの商用電源より高電圧のパルス電圧を作り、このパルス高電圧をチューブ２０内に配設されたリード線を通してハンドピース本体部３０内に送り、後述するように、ハンドピース本体部３０の先端部近傍において、プラズマ放電を発生させ、エアー中の酸素及び水蒸気を電離してプラズマを発生させている。発生したプラズマは、チップ４０を通してプラズマ照射管４１のプラズマ照射口４２から放出されることになる。

図３は、本発明の一実施形態に係るハンドピース本体部のプラズマ発生部の例を説明するための図である。プラズマ発生部は、筒状のハンドピース本体部３０の先端部に設けた第１の電極３２と、針状電極３５からなる第２の電極３５とを備えている。ハンドピース本体部３０の内部は、エアー通路３１となっており、第１の電極３２は、エアーを通過させるための多数の断面円形状の貫通孔３２’を有する円盤状の導電部材から構成されている。また、第１の電極３２はハンドピース本体部３０を介して接地されている。

第２の電極３５は、例えば、直径０．２ｍｍのタングステン線からなる複数本の針状電極からなり、針状電極は同軸コネクタ３６によって束ねられている。また、プラズマ発生部には、第１の電極３２の貫通孔３２’と対向する位置に、貫通孔３２’と連通する貫通孔３４’を有する円盤状の絶縁部材３４が設けられている。そして、第２の電極３５の各針状電極は、それらの先端が少なくとも円盤状の絶縁部材３４の貫通孔３４’内に位置するように配設され、第１の電極３２の貫通孔３２’の周縁部と対向している。このため、第１の針状電極の先端が、第２の電極と接触することがない。絶縁部材３４の貫通孔３４’は、第１の電極３２の貫通孔３２’とともに、エアーの通路となる。

なお、針状電極は、その先端が、第１の電極３２の貫通孔内３２’内に位置するまで伸ばされてもよいが、第１の電電極と接触することがないようにする必要がある。このため、絶縁部材３４を設けることが望ましいが、針状電極が第１の電極３２の貫通孔３２’の中心位置にくるようにしておけば、絶縁部材３４がなくてもよい。

さらに、第２の電極３５であるの針状電極とハンドピース本体部３０との間には、針状電極を取り囲む絶縁部材３３を介在させている。これにより、針状電極に何らかの力がかかって変形したとしても、針状電極とハンドピース本体部３０とが接触することがなく、短絡事故を防止することができる。また、針状電極とハンドピース本体部３０との間で放電が発生することがない。

そして、パルス電源１３によって、例えば、ＡＣ１００Ｖの商用電源から高電圧の高周波パルス電圧を発生させ、この高周波パルス電圧を間欠的（周期的）に第１の電極３２と第２の電極３５間に印加することにより低温プラズマを発生させている。この低温プラズマは、非平衡プラズマとして中性ラジカルの強い化学的反応性によって、殺菌などに用いることができる。本実施形態では、第２の電極のそれぞれの針状電極と第１の電極の貫通孔３２’の周縁部とがプラズマ発生部となる。なお、第１の電極３２はハンドピース本体とともに接地されているため、ハンドピース本体部の使用者も接地されることになる。

上述のように、本発明の一実施形態では、エアー通路を有するハンドピース本体部に対して、複数のプラズマ発生部を設けているため、通常のエアーの噴出のみならず、多量のプラズマを噴出することができる。そして、通常のエアー噴出とプラズマの噴出との切換えは、ハンドピース本体部３０に設けた図示しないスイッチ、あるいは、図１で示す無線式のフットスイッチ５０によって切換えることができる。

図４は、本発明の一実施形態に係るハンドピース本体部のプラズマ発生部の他の例を説明するための図である。図４に示すハンドピース本体部３０のプラズマ発生部には、第２の電極３５の針状電極を位置決めするための位置決め用部材３７を設けている。この位置決め用部材３７は絶縁材料からなり、個々の第２電極の針状電極を挿通して位置決めするための位置決め用貫通孔３８と、エアーを通過させるエアー通路用貫通孔３９とが設けられている。ここで、位置決め用貫通孔３８の中心は、第１の電極３２の貫通孔３２’の中心に位置するように配置されている。そして、位置決め用部材３７は、位置決め用貫通孔３８に第２の電極の針状電極を通した状態で、前記第１の電極から所定の間隔を空けてハンドピース本体部３０内に配置される。

針状電極と位置決め用貫通孔３８との間、および、位置決め用部材３８と絶縁部材３３との間は、接着剤等により適宜固着すればよい。これにより、第２の電極３５の針状電極は、正確に、第１の電極３２の貫通孔３２’と対向することが可能になる。なお、針状電極はハンドピース本体部３０の長手方向に直角に交わる平面上で位置決めされるため、先述した絶縁部材３３を省くことも可能である。

１０…プラズマ殺菌装置本体部、１１…パルス電源、１２…送風源、２０…送風チューブ、３０…ハンドピース本体部、３１…エアー通路、３２…第１の電極、３３、３４…絶縁部材、３５…第２の電極、３６…同軸コネクタ、３７…位置決め用部材、３８…位置決め用貫通孔、３９…エアー通路用貫通孔、４０…チップ、４１…プラズマ照射管、４２…プラズマ照射口、１００…プラズマジェット照射手段、１０１…プラズマジェット照射口、
１０２…希ガス管路、１０３、１０４…電極。

Claims

エアーが通過する複数の貫通孔を有する第１の電極と、該第１の電極の前記複数の貫通孔のそれぞれに対向する位置に設けた針状電極からなる第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波電圧を印加する電源を備えたことを特徴とするプラズマ殺菌装置。
前記第１の電極は、導電体からなる筒状のハンドピース本体部の先端部に設けられ、該ハンドピース本体部の内部が前記エアーのエアー通路を形成してなることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ殺菌装置。
前記第２の電極が前記ハンドピース本体部の内部に位置することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ殺菌装置。
前記第２の電極と前記ハンドピース本体部との間に、前記第２の電極を取り囲む絶縁部材を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載のプラズマ殺菌装置。
絶縁体からなり、前記第２の電極の針状電極のそれぞれを位置決めする位置決め用貫通孔と、エアーを通過させるエアー貫通孔とを設けた位置決め用部材を、前記第１の電極から所定の間隔を空けて配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプラズマ殺菌装置。
前記第１の電極の複数の貫通孔と連通する貫通孔を有する絶縁部材を、前記第１の電極の前記第２の電極側に設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のプラズマ殺菌装置。