JP2015122278A - 大気圧プラズマ発生装置、医療器具および大気圧プラズマ処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】大気圧プラズマ発生装置は、軸方向に延びる絶縁体1を備えている。絶縁体1の内部には、プラズマ発生空間としての第1の中空部5が軸方向に延びるようにして設けられている。絶縁体1の内部に軸方向に延びるようにして設けられた第2の中空部6に軸方向に延びるようにして単電極2が配置されている。また、単電極2に交流電圧を印加するための電源4をさらに備えている。
【選択図】図1
Description
[大気圧プラズマ発生装置の構成]
図1に、実施の形態1の大気圧プラズマ発生装置の模式的な断面図を示す。実施の形態1の大気圧プラズマ発生装置は、軸方向に延びる絶縁体管1を備えている。絶縁体管1の内部には、プラズマ発生空間としての第1の中空部5が軸方向に延びるようにして設けられている。また、第1の中空部5とは別に、絶縁体管1の内部に軸方向に延びるようにして設けられた第2の中空部6に単電極2が配置されている。
絶縁体管1としては、絶縁性の材料であれば特に限定なく用いることができ、たとえば石英のほかアルミナなどのセラミック、またはポリイミド樹脂、フッ素系樹脂若しくはPEEK(ポリエーテルエーテルケトン)樹脂などの樹脂を用いることができる。
単電極2は、導電性の材料であれば特に限定なく用いることができ、たとえば、ステンレス、銅、タングステン、アルミニウム、モリブデン、チタンおよび鉛からなる群から選択された少なくとも1種を含む金属、酸化インジウム・スズ、酸化亜鉛などの電気導電性酸化物、窒化チタン等の電気導電性窒化物、PEDOT(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン))などの電気導電性高分子またはカーボン系電気導電性材料などを用いることができる。
高周波電圧印加装置4としては、たとえば、従来から公知の高周波電源などを用いることができる。なお、本実施の形態においては、単電極2に交流電圧を印加するための電源として高周波電圧印加装置4を用いる場合について説明したが、これに限定されず、単電極2に低周波電圧を印加する低周波電源を用いてもよい。なお、高周波は10kHz以上の周波数を意味しており、低周波は10kHz未満の周波数を意味している。
実施の形態1の大気圧プラズマ発生装置は、たとえば以下のようにして製造することができる。まず、開口径の大きさが異なる2つの第1の中空部5と第2の中空部6とを内部に有する絶縁体からなる絶縁体管1と、一方向に延びる導電線からなる単電極2とを準備する。次に、絶縁体管1の開口径が小さい方の第2の中空部6に単電極2を挿入する。その後、たとえば絶縁体管1の後述するガスが流れる方向の上流側において、高周波電圧印加装置4を単電極2に接続する。これにより、実施の形態1の大気圧プラズマ発生装置を製造することができる。
以下、実施の形態1の大気圧プラズマ発生装置を用いた大気圧プラズマ処理方法の一例について説明する。まず、図1および図2に示す実施の形態1の大気圧プラズマ発生装置を準備する。次に、図1に示すように、実施の形態1の大気圧プラズマ発生装置の絶縁体管1の第1の中空部5内にガス3を導入する。
実施の形態1の大気圧プラズマ発生装置においては、理由は不明であるが、高周波電圧印加装置4から単電極2に高電圧を印加した場合においても、従来と比べて異常放電の発生を抑えることができ、広い放電領域で安定放電を維持することができる。そのため、実施の形態1の大気圧プラズマ発生装置によれば、高電圧印加時の異常放電の発生を抑えることができるとともに、高電圧を印加することによってプラズマによる処理対象物への処理効果を高くすることができ、安定放電領域を広く有するものとすることができる。
図3に、実施の形態2の大気圧プラズマ発生装置の模式的な断面図を示す。実施の形態2の大気圧プラズマ発生装置は、第2の中空部6において、絶縁体管1と単電極2の外表面とが接していないことを特徴としている。
図4に、実施の形態3の大気圧プラズマ発生装置の模式的な断面図を示す。実施の形態3の大気圧プラズマ発生装置は、第1の中空部5および第2の中空部6に加えて、絶縁体管1の内部に絶縁体管1の軸方向に延在する第3の中空部7をさらに備えているとともに第2の中空部6に配置されている単電極2が中空であることを特徴としている。
まず、中央に開口径が2mmの中空部を有するとともに、その隣に開口径が0.5mmの中空部を有するラテックスチューブと、一方向に延びる金属線とを準備した。次に、図1および図2に示すように、ラテックスチューブからなる絶縁体管1の開口径が0.5mmの中空部に金属線を挿入し、これを単電極2とした。次に、絶縁体管1のガス3が流れる方向の上流側において、高周波電圧印加装置4を単電極2に接続した。これにより、実施例1の大気圧プラズマ発生装置を作製した。
中央に開口径が2mmの中空部を有するとともに、その隣に開口径が0.5mmの中空部を有するラテックスチューブからなる絶縁体管1の外表面にアルミニウムテープを巻き付けて、アルミニウムテープを単電極2としたこと以外は実施例1と同様にして、比較例1の大気圧プラズマ発生装置を作製した。
中央に開口径が2mmの中空部を有するとともに、その隣に開口径が0.5mmの中空部を有するラテックスチューブからなる絶縁体管1の外表面の2箇所に互いに間隔を空けてアルミニウムテープを巻き付け、ガス3が流れる方向の上流側のアルミニウムテープをアース電極とし、下流側のアルミニウムテープを高電位電極としたこと以外は実施例1と同様にして、比較例2の大気圧プラズマ発生装置を作製した。
上記の実験結果から明らかなように、実施例1の大気圧プラズマ発生装置は、比較例1および比較例2の大気圧プラズマ発生装置と比べて、高電圧印加時の異常放電の発生を抑えることができるとともに、PETフィルムの表面処理効果を高くすることができ、安定放電領域を広くすることができることが確認された。
Claims (8)
- 軸方向に延びる絶縁体を備え、
前記絶縁体の内部には、プラズマ発生空間としての第1の中空部が前記軸方向に延びるようにして設けられており、
前記絶縁体の内部に前記軸方向に延びるようにして設けられた第2の中空部に前記軸方向に延びるようにして単電極が配置されており、
前記単電極に交流電圧を印加するための電源をさらに備えた、大気圧プラズマ発生装置。 - 前記絶縁体と前記単電極の外表面とが接している、請求項1に記載の大気圧プラズマ発生装置。
- 前記単電極は、スパイラル状、棒状、中空状、短冊状または網目状である、請求項1または請求項2に記載の大気圧プラズマ発生装置。
- 前記絶縁体の内部に前記軸方向に延びるようにして第3の中空部がさらに設けられている、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の大気圧プラズマ発生装置。
- 前記第1の中空部にガスを導入するためのガス導入装置をさらに備えた、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の大気圧プラズマ発生装置。
- 前記絶縁体が可撓性を有する、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の大気圧プラズマ発生装置。
- 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の大気圧プラズマ発生装置を含む、医療器具。
- 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の大気圧プラズマ発生装置を用いた大気圧プラズマ処理方法であって、
前記第1の中空部にヘリウムを主成分とするガスを導入する工程と、
前記単電極に交流電圧を印加することによって前記ガスのプラズマを大気圧近傍の圧力下で発生させる工程と、
前記プラズマを処理対象物に接触させることによって前記処理対象物を処理する工程と、を含む、大気圧プラズマ処理方法。
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