JP2015195162A - Electrode for generating low voltage plasma and plasma radiation method using the same - Google Patents

Electrode for generating low voltage plasma and plasma radiation method using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for generating low voltage plasma and a plasma radiation method using the same, capable of performing plasma irradiation that is gentle to human skin by preventing a cell membrane from being broken.SOLUTION: An electrode for generating low voltage plasma 10 includes: a base 11 composed of a ferroelectric resin film; a plurality of first electrodes 12 laminated on a front side thereof; a second electrode 13 laminated on the opposite rear side; protective layers 14, 15 on either one of the upper and lower surfaces or on both surfaces. The base 11 is formed by using a resin film having a dielectric constant of 3 to 110.

Description

本発明は、誘電率3〜110の樹脂フィルムをベースとした低電圧プラズマ生成用電極、及びその低電圧プラズマ生成用電極を用いたプラズマ照射方法に関する。 The present invention relates to a low voltage plasma generation electrode based on a resin film having a dielectric constant of 3 to 110, and a plasma irradiation method using the low voltage plasma generation electrode.

プラズマは、空気などの殺菌用に用いられている。また、近年プラズマ医療の研究が国内外で活発になってきている。その中心にあるのはプラズマジェットで生成された活性種、荷電粒子を直接患部へ照射し、止血、腫瘍、創傷治療を行うというものである。
活性プラズマ粒子(電子、イオン、ラジカル、その他化学活性種),UVなどの放電プラズマの非熱的影響は、例えば生体組織の消毒、滅菌、皮膚病治療、血液凝固など、多くの場合に有益である。活性プラズマが生体組織のより近位にあるほど、プラズマ内の電場が高いほど、非熱プラズマ治療の強度および効力はより高くなる。
大気圧中において生成されるプラズマは、通常、高電圧を用いる誘電バリア放電(Dielectric Brrier Discharge)(以下、DBDという)が多く用いられている。このDBDは、通常の温度上昇は室温より数度ほど高いだけである。DBDは、少なくとも一方が一般的には誘電体によって被覆された2つの電極間における交流電圧放電である。
DBDプラズマは、放電ギャップとして知られる、1つの電極と誘電体との間で形成されれ、電極間に強電場を生成する交流高電圧(通常5キロボルト以上)を印加することによって駆動される。
このようなDBDプラズマを用いた治療方法として、以下の特許文献がある。特許文献1には、高電圧プラズマ放電を用いて、非熱的に、ヒトまたは動物の組織を治療する方法が記載され、血液凝固の促進、滅菌、細菌及び真菌の不活性化、潰瘍及び創傷の治療、組織障害及び疾患の治療、組織再接合及び封着等への用途が記載されており、電流値の制限によりダメージを軽減する事は書かれている。すなわち、段落0029には、放電電流を例えば約50ミリアンペア未満、および選択的に1ミリアンペア未満に制限する能力によって、周囲組織または神経系への損傷のリスクが軽減されるとの記載がある。
Plasma is used for sterilization of air or the like. In recent years, research on plasma medicine has become active both at home and abroad. At the center of this is to irradiate the affected area directly with the active species and charged particles generated by the plasma jet for hemostasis, tumor treatment, and wound treatment.
Non-thermal effects of discharge plasmas such as active plasma particles (electrons, ions, radicals, other chemically active species), UV, etc. are often beneficial, for example, disinfection of biological tissues, sterilization, skin disease treatment, blood coagulation, etc. is there. The closer the active plasma is to the living tissue, the higher the electric field in the plasma, the higher the intensity and efficacy of the non-thermal plasma treatment.
As the plasma generated in the atmospheric pressure, usually, a dielectric barrier discharge (hereinafter referred to as DBD) using a high voltage is often used. In this DBD, the normal temperature rise is only a few degrees higher than room temperature. DBD is an alternating voltage discharge between two electrodes, at least one of which is typically coated with a dielectric.
DBD plasma is formed between one electrode and a dielectric, known as the discharge gap, and is driven by applying an alternating high voltage (typically 5 kilovolts or more) that generates a strong electric field between the electrodes.
As a treatment method using such DBD plasma, there are the following patent documents. Patent Document 1 describes a method of non-thermally treating human or animal tissue using high-voltage plasma discharge, which promotes blood clotting, sterilization, inactivation of bacteria and fungi, ulcers and wounds Application to treatment of tissue, treatment of tissue disorders and diseases, tissue rejoining and sealing, etc. are described, and it is written that damage is reduced by limiting the current value. That is, paragraph 0029 states that the ability to limit the discharge current to, for example, less than about 50 milliamps, and optionally less than 1 milliamp, reduces the risk of damage to surrounding tissue or nervous system.

特表2008−539007号公報Special table 2008-539007 gazette

しかし、特許文献1に記載の生体組織へガスプラズマを非熱的に印加する方法は、非熱的にプラズマを制御する方法であるが、非熱プラズマ放電は高電圧放電であり、段落0026には、2〜50kV、選択的に10〜50kVとされており、生体組織の表面付近の電場の値は最大電流の瞬間において200V/mmを超えてもよく、選択的に、生体組織の表面近辺の電場の値は最大電流の瞬間において500V/mmを超えてもよい、との記載がある(段落0029)。
このような高電圧によって生成されたプラズマでは、そのバルクガス温度は室温よりやや高い程度ではあるが、荷電粒子の蓄積によって、ターゲット生体(人体)の表面電位が数百ボルトに達することが明らかになっている。そしてこれは不必要な細胞膜破壊やDNA変異などを生むおそれがある。そのため、直接人体へ照射することは問題がある。
そこで、本発明では、従来よりも、大気圧で低電位でプラズマを生成することができる強誘電体樹脂フィルムを用いたプラズマ生成用電極により、細胞膜破壊を生じないようにして、人体の皮膚にやさしいプラズマ照射ができるプラズマ生成用電極及びプラズマ照射方法を提供することを目的とする。
However, the method of non-thermally applying the gas plasma to the living tissue described in Patent Document 1 is a method of controlling the plasma non-thermally, but the non-thermal plasma discharge is a high-voltage discharge, Is 2-50 kV, optionally 10-50 kV, and the value of the electric field near the surface of the biological tissue may exceed 200 V / mm at the moment of the maximum current, and selectively near the surface of the biological tissue. There is a description that the electric field value may exceed 500 V / mm at the moment of maximum current (paragraph 0029).
In the plasma generated by such a high voltage, the bulk gas temperature is slightly higher than room temperature, but it is clear that the surface potential of the target living body (human body) reaches several hundred volts due to the accumulation of charged particles. ing. This may cause unnecessary cell membrane disruption and DNA mutation. Therefore, it is problematic to irradiate the human body directly.
Therefore, in the present invention, the plasma generating electrode using a ferroelectric resin film that can generate plasma at a lower pressure at atmospheric pressure than in the prior art prevents the cell membrane from being destroyed and is applied to the human skin. An object of the present invention is to provide a plasma generating electrode and a plasma irradiation method capable of performing easy plasma irradiation.

(1)本発明の低電圧プラズマ生成用電極は、強誘電体の樹脂フィルムで構成されるベースと、その表側に複数の第1電極、反対側の裏側に第2電極をそれぞれ積層し、その上下面のどちらか一方、あるいは両面に保護層を有したプラズマ電極であって、前記ベースは、誘電率3〜110の樹脂フィルムを用いたことを特徴とする。
(2)本発明の低電圧プラズマ生成用電極は、上記(1)において、前記第1電極及び第2電極からなる1組のプラズマ生成用電極を、前記ベース上に複数組配置したことを特徴とする。
(3)本発明の低電圧プラズマ生成用電極は、上記(1)又は(2)において、前記ベース上に複数配置したプラズマ生成用電極によって誘起流を形成せしめ、該誘起流を上下左右方向へ制御可能としたことを特徴とする。
(4)本発明の低電圧プラズマ生成用電極は、上記(3)において、前記誘起流が、微粒子を含んだものであることを特徴とする。
(5)本発明の低電圧プラズマ生成用電極は、上記(1)〜(4)において、前記ベース上に配置したプラズマ生成用電極を渦捲き型とし、該渦捲き型電極上に誘起流を形成せしめ、該誘起流を上下左右方向へ制御可能としたことを特徴とする。
(6)本発明の低電圧プラズマを照射する方法は、強誘電体の樹脂フィルムで構成されるベースと、その表側に第1電極、反対側の裏側に第2電極をそれぞれ積層し、その上下面のどちらか一方、あるいは両面に保護層を有した形成したプラズマ電極であって、前記ベースは、誘電率3〜110の樹脂フィルムを用いた低電圧プラズマ生成用電極を用いて、大気圧で皮膚へ低電圧プラズマを照射することを特徴とする。
(1) The low voltage plasma generating electrode of the present invention comprises a base composed of a ferroelectric resin film, a plurality of first electrodes on the front side, and a second electrode on the opposite back side, A plasma electrode having a protective layer on one or both of the upper and lower surfaces, wherein the base is a resin film having a dielectric constant of 3 to 110.
(2) The low-voltage plasma generation electrode of the present invention is characterized in that, in the above (1), a plurality of sets of plasma generation electrodes including the first electrode and the second electrode are arranged on the base. And
(3) The low voltage plasma generation electrode of the present invention is the above (1) or (2), wherein a plurality of plasma generation electrodes arranged on the base form an induced flow, and the induced flow is vertically and horizontally It is controllable.
(4) The low voltage plasma generating electrode of the present invention is characterized in that, in the above (3), the induced flow contains fine particles.
(5) The low-voltage plasma generation electrode of the present invention is the above-described (1) to (4), wherein the plasma generation electrode disposed on the base is a vortex type, and an induced flow is generated on the vortex type electrode. The induced flow is formed and can be controlled in the vertical and horizontal directions.
(6) The method of irradiating the low-voltage plasma of the present invention comprises a base composed of a ferroelectric resin film, a first electrode on the front side, and a second electrode on the opposite back side. A plasma electrode having a protective layer on one or both of its lower surfaces, wherein the base is a low-voltage plasma generating electrode using a resin film having a dielectric constant of 3 to 110, and at atmospheric pressure. It is characterized by irradiating the skin with low voltage plasma.

本発明によれば、従来よりも、低電位で大気圧プラズマを生成することができる強誘電体樹脂フィルムを用いたプラズマ生成用電極によるDBDにより、細胞膜破壊を生じないようにして、人体の皮膚にやさしいプラズマ照射ができる。 According to the present invention, the skin of a human body can be prevented from being destroyed by DBD by a plasma generating electrode using a ferroelectric resin film capable of generating atmospheric pressure plasma at a lower potential than before. Easy plasma irradiation.

本発明の実施形態に係るプラズマ生成用電極の評価試験に用いたプラズマ生成用電極の平面図である。It is a top view of the electrode for plasma generation used for the evaluation test of the electrode for plasma generation concerning the embodiment of the present invention. 評価試験の結果における、負イオンと放電電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a negative ion and the discharge voltage in the result of an evaluation test. 誘電率ε=3の場合において、ベースの厚さを25μm、60μmの場合の、負イオンと放電電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a negative ion and discharge voltage in case dielectric constant (epsilon) = 3 and the thickness of a base is 25 micrometers and 60 micrometers. 評価試験の結果における、ベースの厚さが及ぼす、負イオンと放電電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the negative ion and discharge voltage which the thickness of a base exerts in the result of an evaluation test. 実施例1で用いた低電圧プラズマ生成用電極を組み込んだ大気圧プラズマ照射装置の概略図であり、(a)はシステム全体図、(b)はプラズマ照射部、(c)は低電圧プラズマ生成用電極での電圧及び電流の経時変動を示すグラフである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic of the atmospheric pressure plasma irradiation apparatus incorporating the electrode for low voltage plasma generation used in Example 1, (a) is a whole system figure, (b) is a plasma irradiation part, (c) is low voltage plasma production | generation. It is a graph which shows the time-dependent fluctuation | variation of the voltage and current in the electrode for operation. 実施例1の評価で用いた低電圧プラズマ生成用電極の構成を示す概略図であり、(a)は平面図であり、(b)は部分拡大縦断面図である。It is the schematic which shows the structure of the electrode for low voltage plasma generation used by evaluation of Example 1, (a) is a top view, (b) is a partial expanded longitudinal cross-sectional view. 模擬皮膚として用いたラットスキン及びピッグスキンの経皮吸収効果へのプラズマ照射の影響を測定するための方法を示した概略図である。It is the schematic which showed the method for measuring the influence of the plasma irradiation on the percutaneous absorption effect of the rat skin and pig skin used as simulation skin. 実施例1の評価で用いた経皮吸収効果を示すグラフであり、(a)はラットスキンへのプラズマ照射の例であり、(b)はピッグスキンへのプラズマ照射の例である。It is a graph which shows the percutaneous absorption effect used by evaluation of Example 1, (a) is an example of the plasma irradiation to a rat skin, (b) is an example of the plasma irradiation to a pig skin. (a)は皮膚へのプラズマ照射が模擬皮膚への化学物質浸透性についての概略説明図であり、プラズマ生成により活性種が発生し、活性種により皮膚の角層を可逆的に破壊するという説明図である。(b)は皮膚の角層に着目して、プラズマ照射により脂質2重膜間が緩み、化学物質浸透経路が増えるという説明図である。(A) is a schematic explanatory view of chemical substance permeability to simulated skin when plasma irradiation to the skin is explained, and active species are generated by plasma generation, and the stratum corneum of the skin is reversibly destroyed by the active species. FIG. (B) is an explanatory diagram that focuses on the stratum corneum of the skin and that the lipid bilayer relaxes due to plasma irradiation, and the chemical substance permeation pathway increases. 図10はATR-FTIRによるピッグスキン角層へのマイクロプラズマ照射前後のピークを示す概略説明図である。FIG. 10 is a schematic explanatory view showing peaks before and after microplasma irradiation to the pigskin stratum corneum by ATR-FTIR. ガスの流れ方向を制御するプラズマアクチュエータの概略説明図であり、(a)は水平速度成分が大きいSDBD-PA、(b)は垂直速度成分が大きいPSJAの説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the plasma actuator which controls the flow direction of gas, (a) is SDBD-PA with a large horizontal velocity component, (b) is explanatory drawing of PSJA with a large vertical velocity component. 実施例3のプラズマ生成用電極を用いたプラズマアクチュエータの断面構成例である。6 is a cross-sectional configuration example of a plasma actuator using the plasma generation electrode of Example 3. 実施例3で用いた多電極マイクロプラズマアクチュエータの平面図(a)、断面構成図(b)である。It is the top view (a) of the multielectrode microplasma actuator used in Example 3, and a cross-sectional block diagram (b). 実施例3で用いたマイクロプラズマアクチュエータの駆動回路図である。6 is a drive circuit diagram of a microplasma actuator used in Example 3. FIG. 図14の駆動回路図を用いたときのプラズマ生成用電極で生じた空気の発光写真である。It is the light emission photograph of the air produced with the electrode for plasma generation when the drive circuit diagram of FIG. 14 is used. 実施例3で用いたマイクロプラズマアクチュエータにより発生した空気流れの可視化、測定装置である。It is the visualization and measurement apparatus of the air flow generated by the microplasma actuator used in Example 3. マイクロプラズマアクチュエータのHV電極1つに印加した放電電圧波形とそれに対応する放電電流波形である。It is the discharge voltage waveform applied to one HV electrode of a microplasma actuator, and the discharge current waveform corresponding to it. 図17の条件に対応する消費電力を見積もるためのリサージュ図形である。It is a Lissajous figure for estimating the power consumption corresponding to the conditions of FIG. 実施例3のマイクロプラズマアクチュエータに正弦波高電圧を印加した際に、誘起される気体の流れの説明図である。It is explanatory drawing of the flow of the gas induced when a sine wave high voltage is applied to the microplasma actuator of Example 3. FIG. 図19の気体の流れを可視化した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having visualized the gas flow of FIG. 図20について高さ方向での速度ベクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the velocity vector in a height direction about FIG. 図19と逆向きの気体の流れの説明図である。It is explanatory drawing of the flow of the gas opposite to FIG. 図22の気体の流れを可視化した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having visualized the flow of the gas of FIG. 図23について高さ方向での速度ベクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the velocity vector in a height direction about FIG. 実施例3のマイクロプラズマアクチュエータを用いた、上向きの気体の流を発生させる説明図である。It is explanatory drawing which generates the flow of upward gas using the microplasma actuator of Example 3. FIG. 図25の上向きの気体の流れを可視化した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having visualized the upward gas flow of FIG. 図26について高さ方向での速度ベクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the velocity vector in a height direction about FIG. 実施例3のマイクロプラズマアクチュエータを用いた、下向きの気体の流を発生させる説明図である。It is explanatory drawing which generates the flow of the downward gas using the microplasma actuator of Example 3. FIG. 図28の下向きの気体の流れを可視化した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having visualized the flow of the downward gas of FIG. 図29について高さ方向での速度ベクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the velocity vector in a height direction about FIG. 実施例3のマイクロプラズマアクチュエータを用いて誘起される流れの過渡特性を示すグラフである。It is a graph which shows the transient characteristic of the flow induced using the microplasma actuator of Example 3. 図31の過渡特性の測定点を示す。The measurement point of the transient characteristic of FIG. 31 is shown. 実施例3の電極の変形パターンを示す概略説明図である。FIG. 10 is a schematic explanatory view showing a deformation pattern of an electrode of Example 3. 実施例3で用いた電極のベース11の比誘電率εx、厚さtxを変化させたときの、材料部分の電圧と静電容量を計算した結果を示す。The result of having calculated the voltage of a material part and an electrostatic capacitance when changing the dielectric constant (epsilon) x and thickness tx of the base 11 of the electrode used in Example 3 is shown. プラズマ生成時の微粒子制御を示したものである。This shows the control of fine particles during plasma generation. プラズマ生成時の印加電圧による微粒子制御の違いを示したものである。This shows the difference in fine particle control depending on the applied voltage during plasma generation. 図33に示した螺旋電極表面に粒径50μmのSiO2を散布後、プラズマ生成後のSiO2パウダーの分布を示したものである。FIG. 34 shows the distribution of SiO 2 powder after plasma is generated after SiO 2 having a particle diameter of 50 μm is sprayed on the surface of the spiral electrode shown in FIG. 図33に示したメアンドロス電極表面に粒径50μmのSiO2を散布後、プラズマ生成後のSiO2パウダーの分布を示したものである。FIG. 34 shows the distribution of SiO 2 powder after plasma generation after SiO 2 having a particle diameter of 50 μm is sprayed on the surface of the meandering electrode shown in FIG. 図33に示した螺旋電極表面にサラダ油を塗布した後、プラズマ生成後のサラダ油の分布を示したものである。FIG. 34 shows the distribution of salad oil after plasma generation after applying salad oil to the surface of the spiral electrode shown in FIG. 図33に示したメアンドロス電極表面にサラダ油を塗布した後、プラズマ生成後のサラダ油の分布を示したものである。FIG. 34 shows the distribution of salad oil after plasma generation after applying salad oil to the surface of the meandering electrode shown in FIG. 図33に示した電極変形パターン(渦巻型のプラズマ生成電極)を複数配置することで電極上の微粒子制御を効果的に行う配置図の一例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed an example of the arrangement | positioning figure which controls the microparticles | fine-particles on an electrode effectively by arrange | positioning multiple electrode deformation patterns (spiral type plasma generation electrode) shown in FIG.

本発明の低電圧プラズマ生成用電極は、プラズマ化するための原料ガスをプラズマ生成用電極間に供給し、原料ガス流中にプラズマを生成させ、生成したプラズマ化したガスを皮膚に照射するよう構成されている。これには、非常に緻密な局所的なマイクロプラズマを用いることが好ましい。それは、「ちくちくした痛み」は、高電圧から導電性のプラズマを介して皮膚表面に流れる電流によって引き起こされるからである。
以下、本発明の実施の形態に係るプラズマ生成用電極について詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係るプラズマ生成用電極は、強誘電体の樹脂フィルムで構成されるベースと、その表側に第1電極、反対側の裏側に第2電極をそれぞれ積層して形成したものである。
The low-voltage plasma generating electrode of the present invention supplies a source gas for plasma generation between the plasma generating electrodes, generates plasma in the source gas flow, and irradiates the generated plasma-ized gas to the skin. It is configured. For this, it is preferable to use a very dense local microplasma. This is because “skin pain” is caused by the current flowing from the high voltage to the skin surface through the conductive plasma.
Hereinafter, the plasma generating electrode according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
An electrode for plasma generation according to an embodiment of the present invention is formed by laminating a base made of a ferroelectric resin film, a first electrode on the front side, and a second electrode on the opposite back side. It is.

<ベース>
第1電極、第2電極が形成されるベースとしてのベース素材は、強誘電体でよく、例えば、ポリイミド(PI)、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、テフロン(登録商標)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)などの樹脂フィルム樹脂フィルムが可撓性があることから好適に挙げられる。また、繊維布、紙、可撓性セラミックスなども適用可能である。
ベースの厚みは特定するものではないが、プラズマ発生時の絶縁破壊に耐える程度の厚みが必要である。
<Base>
The base material as a base on which the first electrode and the second electrode are formed may be a ferroelectric material. For example, polyimide (PI), polyester, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), Teflon (registered trademark) ), Polyethylene (PE), polystyrene (PS) and other resin films Resin films are preferred because they are flexible. Further, fiber cloth, paper, flexible ceramics, and the like are also applicable.
The thickness of the base is not specified, but it needs to be thick enough to withstand dielectric breakdown during plasma generation.

<誘電率>
本発明においては、ベース素材の誘電率εを3〜110とすることが好ましい。この理由は後述する。これによって、2キロボルト以下の低電圧でプラズマ生成をもたらすことができ、人体表面電位は電流を流す電圧に至らず、結果として電流による皮膚への刺激は抑制される。
なお、人体皮膚への刺激は、電圧の大きさよりも電流の大きさが影響すると考えられ、皮膚の表面抵抗から2キロボルトでは電流が流れない。
また、駆動電圧は2キロボルトでも非接触方式でプラズマ照射をしているため、皮膚の表面電位はその数値(2キロボルト)よりも低く、数十ボルト程度であると考えられる。
また、電極を強誘電体の樹脂フィルムとすることにより、極めて安価かつ低電圧でプラズマ生成が可能となり、ターゲット生体への電磁的悪影響が少なく、かつ安全である。
<Dielectric constant>
In the present invention, the dielectric constant ε of the base material is preferably 3 to 110. The reason for this will be described later. As a result, plasma can be generated at a low voltage of 2 kilovolts or less, and the human body surface potential does not reach a voltage for passing a current, and as a result, stimulation of the skin by the current is suppressed.
In addition, it is thought that the magnitude | size of an electric current influences the irritation | stimulation to human body skin rather than the magnitude | size of a voltage, and an electric current does not flow in 2 kilovolts from the surface resistance of skin.
Further, since the plasma is irradiated in a non-contact manner even when the driving voltage is 2 kilovolts, the surface potential of the skin is considered to be several tens of volts, which is lower than the numerical value (2 kilovolts).
In addition, by using a ferroelectric resin film as the electrode, plasma can be generated at a very low cost and at a low voltage, and there is little electromagnetic adverse effect on the target living body and it is safe.

<第1電極、第2電極>
第1電極、第2電極としての平面的パターンは特に限定するものではなく、活性種の種類や寿命、生成量によって適宜決定することができる。例えば、電極の平面的パターンを円形状、矩形状とすることができる。また櫛歯状としたり、島状とすることもできる。
また、第1電極、第2電極の材質は特に限定されず、所定の導電性を有する物質であれば使用可能である。例えば、アルミ、カーボン、銅、銀、鉄、タングステン、モリブデン、マンガン、チタン、クロム、ジルコニウム、ニッケル、白金、パラジウム、あるいはこれらの合金が挙げられる。また、導電性高分子、カーボンナノチューブ等も用途により用いることができる。さらに、ITO、IZO等の透明電極も適用できる。
<First electrode, second electrode>
The planar patterns as the first electrode and the second electrode are not particularly limited, and can be determined as appropriate depending on the type, lifetime, and generation amount of active species. For example, the planar pattern of the electrodes can be circular or rectangular. Moreover, it can also be set as a comb-tooth shape or an island shape.
Moreover, the material of the first electrode and the second electrode is not particularly limited, and any material having a predetermined conductivity can be used. For example, aluminum, carbon, copper, silver, iron, tungsten, molybdenum, manganese, titanium, chromium, zirconium, nickel, platinum, palladium, or an alloy thereof can be given. Conductive polymers, carbon nanotubes, and the like can also be used depending on the application. Furthermore, transparent electrodes such as ITO and IZO can also be applied.

第1電極、第2電極は、ベースである樹脂フィルム等の上に積層されている金属箔を、例えば、エッチングすることによってパターンを形成することができる。
また、ベースである樹脂フィルム上にペーストを塗布処理することによってもパターンを形成することもできる。この場合の塗布処理としては、スクリーン印刷、カレンダーロール印刷、ディップ法、蒸着、物理的気相成長法など、任意の方法が利用可能である。
電極パターンをスクリーン印刷などの塗工法による場合には、前記した各種金属あるいは合金の粉末を、有機バインダーおよび溶剤(テルピネオール等)と混合して導体ペーストを作製し、次いでこの導体ペーストをベース上に塗工して乾燥することによって形成す
る。
The first electrode and the second electrode can form a pattern by, for example, etching a metal foil laminated on a resin film as a base.
The pattern can also be formed by applying a paste on the base resin film. As the coating treatment in this case, any method such as screen printing, calendar roll printing, dipping, vapor deposition, physical vapor deposition, etc. can be used.
When the electrode pattern is applied by a coating method such as screen printing, the above-mentioned various metal or alloy powders are mixed with an organic binder and a solvent (such as terpineol) to produce a conductor paste, and then this conductor paste is placed on the base. It is formed by coating and drying.

なお、電極の平面的パターンを櫛歯状や島状とした場合には、DBDが、各櫛歯部分、島部分のエッジにおいて発生するので、各櫛歯部分、島部分のピッチを変更することによって、DBD箇所のピッチを適宜変更することができる。 In addition, when the planar pattern of the electrodes is comb-like or island-like, DBD occurs at the edges of each comb-tooth portion and island portion, so the pitch of each comb-tooth portion and island portion must be changed. Thus, the pitch of the DBD portion can be changed as appropriate.

<表保護層、裏保護層>
第1電極及び第2電極の表面は、それぞれ誘電体からなる表保護層、裏保護層によって覆設して保護することが好ましい。この保護層としては、前記ベース素材として用いた誘電体材料が使用できる。
また、上記、ベース素材のみならず、エポキシ、アクリル、ポリアミン、アクリルシリコン、ウレタン、ラッカークリアー等の有機系材料も10μm以上の膜厚が出来れば、表保護層や裏保護層として適用させることができる。
表保護層、裏保護層は、これらの誘電体材料の粉末をペースト状にして第2電極及び第1電極を形成した樹脂フィルム上にコーティングすることによって覆設することができ、第1電極や第2電極を保護することができる。
表保護層や裏保護層は、第1電極や第2電極を保護することにより、湿気のある雰囲気でもプラズマを発生させることができる、耐湿性や耐候性に優れたプラズマ生成用電極とすることができる。
なお、表保護層や裏保護層は、プラズマ生成用電極の可撓性という観点からは、5〜100μm程度の厚みとすることが好ましい。それ以上の厚みとすることも可能であるが、印可電圧の上昇や可撓性を妨げる可能性もあり望ましくない。
また、保護層中に蛍光体素材を混合することによって、プラズマによって蛍光体素材を発光させることもできる。
<Front protective layer, back protective layer>
The surfaces of the first electrode and the second electrode are preferably covered and protected by a front protective layer and a back protective layer made of a dielectric, respectively. As the protective layer, the dielectric material used as the base material can be used.
Moreover, not only the base material but also organic materials such as epoxy, acrylic, polyamine, acrylic silicon, urethane, lacquer clear, etc. can be applied as a front protective layer or a back protective layer if the film thickness is 10 μm or more. it can.
The front protective layer and the back protective layer can be covered by coating these dielectric material powders on a resin film in which the second electrode and the first electrode are formed in the form of a paste. The second electrode can be protected.
The front protective layer and the back protective layer should be plasma generating electrodes that can generate plasma even in a humid atmosphere by protecting the first electrode and the second electrode, and have excellent moisture resistance and weather resistance. Can do.
The front protective layer and the back protective layer preferably have a thickness of about 5 to 100 μm from the viewpoint of the flexibility of the plasma generating electrode. Although it is possible to make it thicker than that, it is not desirable because it may hinder an increase in applied voltage and flexibility.
In addition, the phosphor material can be made to emit light by plasma by mixing the phosphor material in the protective layer.

<貫通孔>
本実施形態において貫通孔の有無は特定されない。また、貫通孔が無くてもよいが、好適な実施形態においては、第1電極や第2電極をベース上に形成した後に、ベースに、レーザー加工、超音波加工、切削加工、プレス打ち抜き法などによって貫通孔を形成することができる。
また、貫通孔の配置密度や配置パターンは特に限定されない。例えば、活性化ガスの寿命や被処理物の処理量を考慮して、貫通孔を装置の入り口側(上流側)のみに設けることができるし、あるいはベース表面の全面にわたって設けることもできる。
<Through hole>
In the present embodiment, the presence or absence of the through hole is not specified. In addition, in the preferred embodiment, after forming the first electrode and the second electrode on the base, the base is subjected to laser processing, ultrasonic processing, cutting processing, press punching method, etc. Through holes can be formed.
Further, the arrangement density and arrangement pattern of the through holes are not particularly limited. For example, in consideration of the lifetime of the activation gas and the processing amount of the object to be processed, the through hole can be provided only on the inlet side (upstream side) of the apparatus, or can be provided over the entire surface of the base.

貫通孔の配置密度(個数)や貫通孔の大きさは,被処理物(皮膚)に対する反応速度や被処理物(皮膚)の量(面積)に応じて、或いは使用状況に応じて貫通孔の密度と個数とを決定することができる。好適な実施形態においては、第1電極のエッジ部分でベース表面に沿ってDBDを生じさせる。
このようにベース表面に沿ってDBDを生じさせると、プラズマの発生箇所と被処理物との間隔を最短とすることが可能であるので、処理効率が一層高くなる。
The arrangement density (number) of through-holes and the size of the through-holes depend on the reaction rate to the object to be treated (skin), the amount (area) of the object to be treated (skin), or depending on the use situation. Density and number can be determined. In a preferred embodiment, a DBD is generated along the base surface at the edge portion of the first electrode.
When the DBD is generated along the base surface in this way, the distance between the plasma generation point and the object to be processed can be minimized, so that the processing efficiency is further increased.

貫通孔の平面的形状は限定されず、被処理物の材質や形態、活性種の種類に応じて変更することができる。例えば、貫通孔の平面的形態は、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形等の多角形、細長いスリット形状などであってよい。 The planar shape of the through hole is not limited and can be changed according to the material and form of the object to be processed and the type of active species. For example, the planar shape of the through hole may be a circle, an ellipse, a triangle, a rectangle, a polygon such as a hexagon, an elongated slit, or the like.

貫通孔から導入されるガスは、目的とする処理や反応によって適宜決定される。一種類のガスであってよく、あるいは複数種類のガスを貫通孔から供給してもよい。
また、貫通孔から一種類のガスを供給する場合には、純ガスであってよく、混合ガスであってもよい。
また、貫通孔から供給されたガスをDBDの作用によってプラズマ化することができるが、貫通孔から供給された複数種類のガスをDBDの作用下に互いに反応させ、活性種を生成させることもできる。
The gas introduced from the through hole is appropriately determined depending on the intended treatment or reaction. One kind of gas may be used, or a plurality of kinds of gases may be supplied from the through holes.
In addition, when one kind of gas is supplied from the through hole, it may be a pure gas or a mixed gas.
Moreover, although the gas supplied from the through hole can be converted into plasma by the action of DBD, a plurality of kinds of gases supplied from the through hole can be reacted with each other under the action of DBD to generate active species. .

貫通孔から導入されるガスの種類は限定するものではなく、希ガス(ヘリウム、アルゴン、ネオンなど)、窒素ガス、酸素ガス、水素、空気(大気)、などを例示できる。
また、過酸化水素、過酢酸、エタノール、メタノール、水などの液体を噴霧したり、あるいは蒸発させて霧状にしたもの(本実施形態では霧状液体ということがあり、ガスと霧状液体とを総称してガスという。)を貫通孔から供給することができる。
また、電気分解によって発生したガス(酸素と水素)とを用いることもできる。
The type of gas introduced from the through hole is not limited, and examples include noble gases (such as helium, argon, and neon), nitrogen gas, oxygen gas, hydrogen, and air (atmosphere).
In addition, a liquid such as hydrogen peroxide, peracetic acid, ethanol, methanol, water, or the like is sprayed or evaporated to form a mist (in this embodiment, it may be referred to as a mist liquid, and gas and mist liquid Are collectively referred to as gas).
Moreover, gas (oxygen and hydrogen) generated by electrolysis can also be used.

また、ガスや霧状液体は、通常は第1電極から第2電極方向(貫通孔を通して)へ供給するのであるが、それに限定されず、例えば、第1電極に沿って供給することもできる(貫通孔を設けていない場合など)。
また、ガス圧力は通常は大気圧近傍とすることができ、元ガスの供給流量はマスフローメーター等で制御できる。
Further, the gas or mist liquid is usually supplied from the first electrode in the second electrode direction (through the through-hole), but is not limited thereto, and can be supplied along the first electrode, for example ( Such as when there is no through hole).
In addition, the gas pressure can be normally set near atmospheric pressure, and the supply flow rate of the original gas can be controlled by a mass flow meter or the like.

<ガスの流れ方向の制御>
なお、ガスの流れの方向を制御するには以下の方法がある。すなわち、半導体スイッチングによるプラズマアクチュエータの能動制御(Active control of Plasma actuator with Semiconductor Switching)である。
代表的なプラズマアクチュエータに、図11(a)に示すような水平速度成分が大きいSDBD-PAと、図11(b)に示すような垂直速度成分が大きいPSJAの二つがある。
水平方向と垂直方向どちらの流れが支配的になるかは電極構造によって決まり、電極の構築後に2種類の流れを選択的に発生させることができる。
例えば、図1に示す3電極から成るプラズマクチュエータを半導体スイッチングで各電極を選択的に駆動させることによりプラズマアクチュエータの誘起流方向の能動制御ができる。
図示するように、左側電極または右側電極のみを駆動させるとSDBD-PAと同様の動作をし、両方の電極を駆動させるとPSJAの動作をさせることができる。
また、図11(d)に示すような電極パターンとすることにより、複数ラインの電極を駆動させ、イオン風速度の加速が可能になり、1列の電極よりも大幅に生成イオンの風速を大きくすることができる。
<Control of gas flow direction>
There are the following methods for controlling the direction of gas flow. That is, active control of plasma actuator with semiconductor switching by semiconductor switching.
There are two typical plasma actuators, SDBD-PA with a large horizontal velocity component as shown in FIG. 11A and PSJA with a large vertical velocity component as shown in FIG.
Whether the flow in the horizontal direction or the vertical direction becomes dominant depends on the electrode structure, and two kinds of flows can be selectively generated after the construction of the electrode.
For example, active control of the induced flow direction of the plasma actuator can be performed by selectively driving each electrode of the plasma actuator having three electrodes shown in FIG. 1 by semiconductor switching.
As shown in the figure, when only the left electrode or the right electrode is driven, the operation is the same as that of SDBD-PA, and when both electrodes are driven, the PSJA can be operated.
In addition, by adopting an electrode pattern as shown in FIG. 11 (d), it is possible to drive the electrodes of a plurality of lines and to accelerate the ion wind speed, and to greatly increase the wind speed of the generated ions as compared with one row of electrodes. can do.

<低電圧処理>
本発明におけるプラズマ生成用電極への印加電圧は、人体皮膚の刺激を無くするため、プラズマ生成用電極印加電圧としては低電圧である200V〜2000Vとすることが好ましい。
印加電圧が200V未満では、電極表面に、ガス条件によっては十分なDBDの生成が困難な場合があり、一方、2000Vを超えると人体の皮膚への刺激が増すので好ましくない。皮膚とは、表皮、真皮、毛髪、皮下脂肪組織、その他の付属器官(毛髪成長に係る細胞組織、色素産生細胞など)を包含する総称である。
なお、本発明のプラズマ生成用電極を美容用に適用するには、処理ごとに電極をディスポーザブルにすることが望ましく、樹脂フィルムで形成された電極であれば低コストに印刷することも可能であり、従来のプラズマ生成用電極と異なり、使い捨てで衛生面にも配慮している。
<Low voltage processing>
The applied voltage to the plasma generating electrode in the present invention is preferably set to a low voltage of 200 V to 2000 V as the plasma generating electrode applied voltage in order to eliminate irritation of human skin.
If the applied voltage is less than 200V, it may be difficult to generate sufficient DBD on the electrode surface depending on the gas conditions. On the other hand, if it exceeds 2000V, irritation to human skin increases, which is not preferable. Skin is a generic term that includes the epidermis, dermis, hair, subcutaneous adipose tissue, and other accessory organs (cell tissue related to hair growth, pigment-producing cells, etc.).
In order to apply the plasma generating electrode of the present invention to cosmetics, it is desirable to make the electrode disposable for each treatment, and it is possible to print at low cost if it is an electrode formed of a resin film. Unlike conventional plasma generating electrodes, it is disposable and considers hygiene.

また、皮膚にプラズマを照射した後の薬剤の経皮吸収効果も促進が期待される。具体的には次のものがターゲットとなるものと考えられる。
例えば、分子量500以上の薬剤(具体的にはペプチドワクチンなど)や脂溶性が低い薬剤(具体的には水溶性のビタミン類)などである。皮膚などへ直接照射した場合、プラズマの効果に加えて薬剤と組み合わせることで、様々な薬剤の経皮吸収効果が向上するものと考えられる。
In addition, it is expected to promote the percutaneous absorption effect of the drug after irradiating the skin with plasma. Specifically, the following are considered to be targets.
For example, a drug having a molecular weight of 500 or more (specifically, a peptide vaccine) or a drug having low fat solubility (specifically, water-soluble vitamins). When directly irradiating the skin or the like, it is considered that the percutaneous absorption effect of various drugs is improved by combining with drugs in addition to the effect of plasma.

次に、本発明の低電圧プラズマ生成用電極を用いて、生成される負イオン濃度を評価した結果を、図面を参照しながら以下に述べる。
図1は、実施形態に係るプラズマ生成用電極の評価試験に用いたプラズマ生成用電極の平面図である。
図2は、評価試験の結果における、誘電率を変えた場合の負イオンと放電電圧との関係を示すグラフである。
図3は、評価試験の結果における、誘電率ε=3の場合のベースの厚さが及ぼす、負イオンと放電電圧との関係を示すグラフである。
図4は、誘電率ε=40と110の場合において、ベースの厚さを変えた場合の、負イオンと放電電圧との関係を示すグラフである。
Next, the results of evaluating the concentration of negative ions generated using the low-voltage plasma generation electrode of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view of a plasma generation electrode used in an evaluation test of the plasma generation electrode according to the embodiment.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between negative ions and discharge voltage when the dielectric constant is changed in the result of the evaluation test.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the negative ions and the discharge voltage exerted by the thickness of the base when the dielectric constant ε = 3, as a result of the evaluation test.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between negative ions and discharge voltage when the thickness of the base is changed in the case of permittivity ε = 40 and 110.

図1に示すように、評価試験に用いたプラズマ生成用電極10は、ポリイミドフィルムをベースの表側に第1電極12、裏側に第2電極13として、幅5mmのアルミ箔を接着剤を介してそれぞれ積層した。
アルミ箔は、表側と裏側とで、平面視で1mmの重なり部分を形成するように配置した。また、プラズマ生成用電極に用いたベース11は厚さが60μmのもので、誘電率εを3,40,110の3種類とした。
なお、印加電圧は正弦波27kHzとし、イオン濃度計はプラズマ生成用電極から1cmの位置に配設した。
As shown in FIG. 1, the electrode 10 for plasma generation used for the evaluation test has a polyimide film as a first electrode 12 on the front side of the base and a second electrode 13 on the back side, and an aluminum foil having a width of 5 mm via an adhesive. Each was laminated.
The aluminum foil was arrange | positioned so that a 1 mm overlap part might be formed in planar view by the front side and a back side. The base 11 used for the plasma generating electrode has a thickness of 60 μm and has a dielectric constant ε of 3, 40 and 110.
The applied voltage was a sine wave of 27 kHz, and the ion concentration meter was placed at a position 1 cm from the plasma generating electrode.

図2に示すように、放電電圧を次第に大きくすると、プラズマ生成用電極に生成される負イオン濃度も増加することが分かる。また、誘電率110のものと誘電率3のものとを比較すると、誘電率が大きいほうが放電電圧が小さくても同じイオン濃度を維持できることが分かる。
この結果から、放電電圧を小さくするためには、素材の誘電率が大きいベースを用いればよいことが分かる。これは、誘電体での分圧が小さくなり、実効的な放電電圧が高まったためと考えられる。
As shown in FIG. 2, it can be seen that as the discharge voltage is gradually increased, the concentration of negative ions generated in the plasma generating electrode also increases. Further, comparing the dielectric constant 110 and the dielectric constant 3, it can be seen that the higher the dielectric constant, the same ion concentration can be maintained even when the discharge voltage is small.
From this result, it can be seen that a base having a high dielectric constant of the material may be used to reduce the discharge voltage. This is presumably because the effective partial discharge voltage is increased because the partial pressure in the dielectric is reduced.

図3は、プラズマ生成用電極のベースに用いる誘電体材料の誘電率εが3として、厚みを25μm、60μmの結果を示すグラフである。図3に示すように、厚みが薄い25μmのものが低電圧での負イオンの生成量が多いことが分かる。
以上の試験結果から、1cmの空気中に2000×1000個の負イオンを生成するには、誘電率εを110以下の誘電材料を用いて,放電電圧を2キロボルト以下とすることにより、皮膚表面電位が放電開始電圧以下に抑制され、人体に優しい治療ができるのである。
FIG. 3 is a graph showing the results when the dielectric constant ε of the dielectric material used for the base of the plasma generating electrode is 3, and the thickness is 25 μm and 60 μm. As shown in FIG. 3, it can be seen that a thin 25 μm thickness produces a large amount of negative ions at a low voltage.
From the above test results, in order to generate 2000 × 1000 negative ions in 1 cm 3 of air, a dielectric material having a dielectric constant ε of 110 or less and a discharge voltage of 2 kilovolts or less is used. The surface potential is suppressed below the discharge start voltage, and human-friendly treatment can be performed.

図4は、プラズマ生成用電極のベースに用いる誘電体材料の厚みの影響を試験した結果を示すグラフである。
(a)はベース材料の誘電率εが40で、厚みが30μm、60μmの場合であり、
(b)はベース材料の誘電率εが110の場合で、厚みが58μm、84μmの場合である。
図4に示すように、(a)と(b)とを比較して、印加電圧を1300V以下で、誘電率εが40でも誘電率εが110でも、ベースに用いる誘電体材料の厚みに影響されずに、2000×1000個の負イオンを生成できるということがわかる。
FIG. 4 is a graph showing the results of testing the influence of the thickness of the dielectric material used for the base of the plasma generating electrode.
(A) is a case where the dielectric constant ε of the base material is 40 and the thickness is 30 μm and 60 μm,
(B) is the case where the dielectric constant ε of the base material is 110 and the thickness is 58 μm and 84 μm.
As shown in FIG. 4, when (a) and (b) are compared, the applied voltage is 1300 V or less, the dielectric constant ε is 40, and the dielectric constant ε is 110, which affects the thickness of the dielectric material used for the base. It can be seen that 2000 × 1000 negative ions can be generated.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例について述べる。
<実施例1>
本発明の低電圧プラズマ生成用電極を用いて、模擬皮膚から化学物質を浸透させた場合(経皮吸収)の評価を行った。
低電圧プラズマの皮膚への照射による角層バリア性の可逆的破壊により、経皮吸収が促進されると考えられ、体全体や局所的な薬効が考えられる。
例えば、急激な血中濃度の上昇が起こりにくい、薬剤効果の持続などの効果がある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<Example 1>
Using the electrode for generating a low-voltage plasma of the present invention, evaluation was performed when a chemical substance was permeated from simulated skin (percutaneous absorption).
Percutaneous absorption is thought to be promoted by reversible destruction of the stratum corneum barrier property by irradiation of the skin with low-voltage plasma, and the whole body and local medicinal effects are considered.
For example, there is an effect such that a rapid increase in blood concentration is unlikely to occur and the drug effect is sustained.

図5は、実施例1で用いた低電圧プラズマ生成用電極を組み込んだ大気圧プラズマ照射装置の概略図であり、(a)はシステム全体図、(b)はプラズマ照射部、(c)は低電圧プラズマ生成用電極での電圧及び電流の経時変動を示すグラフである。
評価条件としては、電源は、27.1kHzのAC電源を用いた。
照射時間は3分であり、ガスの種類と流速はアルゴン(5.0L/分)、模擬皮膚との距離は、1mmとした。
5A and 5B are schematic views of an atmospheric pressure plasma irradiation apparatus incorporating the low-voltage plasma generation electrode used in Example 1, wherein FIG. 5A is an overall view of the system, FIG. 5B is a plasma irradiation unit, and FIG. It is a graph which shows the time-dependent fluctuation | variation of the voltage and electric current in the electrode for low voltage plasma generation.
As an evaluation condition, a 27.1 kHz AC power source was used as the power source.
The irradiation time was 3 minutes, the gas type and flow rate were argon (5.0 L / min), and the distance from the simulated skin was 1 mm.

図6は、この評価で用いた実施例1の低電圧プラズマ生成用電極10の構成を示す概略図であり、(a)は平面図であり、(b)は部分拡大縦断面図である。
図6に示すように、低電圧プラズマ生成用電極10において、ベース11は、直径32mmの円形状のポリイミド(PI)樹脂フィルム(厚さ25μm、誘電率:ε=3〜4)からなり、その表面上に、25μmの接着層を介して、所定パターンの第1電極12が形成されておりその上面を表保護層14が覆設されている。
第1電極12としては、厚み18.5μm、幅0.2mmの銅箔を用いた。
また、ベース11の裏面上には第1電極12に対向して第2電極13が形成されており、その表面は裏保護層15で覆設されている。
第2電極13としては、厚み18.5μm、幅1.2mmの銅箔を用いた。
第1電極12、第2電極13及びベース11を貫通するように、ガス流通用の直径2.0mmの貫通孔16を形成した。
また、電極の厚みをトータル厚み0.1mmとした。
このように、貫通孔16を配設することによって、各第1電極12においてDBD(P)によって生じたプラズマを、貫通孔16から供給されるガスによって引き出して、極めて近接させた被処理物(模擬皮膚)に照射することができるという効果を奏する。
そして、第1電極12のエッジから貫通孔16へ向かってベース表面に沿ってDBDを生じさせる。
この結果、ガスは、DBDによってプラズマ化し、次いで貫通孔16を通して模擬皮膚の方へと向かって供給される。
なお、貫通孔16は、直径32mmの円形状のポリイミド(PI)樹脂フィルムのベース11に対する開口率を18%とした。
6A and 6B are schematic views showing the configuration of the low-voltage plasma generation electrode 10 of Example 1 used in this evaluation, where FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a partially enlarged longitudinal sectional view.
As shown in FIG. 6, in the low-voltage plasma generating electrode 10, the base 11 is made of a circular polyimide (PI) resin film (thickness 25 μm, dielectric constant: ε = 3 to 4) having a diameter of 32 mm. A first electrode 12 having a predetermined pattern is formed on the surface with an adhesive layer of 25 μm, and a surface protective layer 14 is covered on the upper surface thereof.
As the first electrode 12, a copper foil having a thickness of 18.5 μm and a width of 0.2 mm was used.
Further, a second electrode 13 is formed on the back surface of the base 11 so as to face the first electrode 12, and the surface thereof is covered with a back protective layer 15.
As the second electrode 13, a copper foil having a thickness of 18.5 μm and a width of 1.2 mm was used.
A through hole 16 having a diameter of 2.0 mm for gas circulation was formed so as to penetrate the first electrode 12, the second electrode 13, and the base 11.
The electrode thickness was set to a total thickness of 0.1 mm.
In this way, by arranging the through holes 16, the plasma generated by the DBD (P) in each first electrode 12 is drawn out by the gas supplied from the through holes 16, and the workpiece ( The effect is that the simulated skin) can be irradiated.
Then, DBD is generated along the base surface from the edge of the first electrode 12 toward the through hole 16.
As a result, the gas is converted into plasma by the DBD, and then supplied toward the simulated skin through the through hole 16.
The through hole 16 had an opening ratio of 18% with respect to the base 11 of a circular polyimide (PI) resin film having a diameter of 32 mm.

<実施例2>
本実施形態の低電圧プラズマ生成用電極を用いて、模擬皮膚への化学物質浸透性について試験した。なお、模擬皮膚として、ラットスキン及びピッグスキンを用いた。
ステージの上には模擬皮膚を置き、上方から大気圧プラズマを照射した。
実施例2における試験条件は、上記実施例1に示す(図5(b)に示す)ように以下のとおりである。
供給電源:AC、27.1kHz、0.6〜0.8kV
処理時間:3分
噴射ガス流速:5.0L/分
サンプルと電極との距離:1mm
噴射ガスの種類:アルゴン
<Example 2>
Using the low-voltage plasma generation electrode of this embodiment, the chemical substance permeability to the simulated skin was tested. Rat skin and pig skin were used as simulated skin.
Simulated skin was placed on the stage, and atmospheric pressure plasma was irradiated from above.
The test conditions in Example 2 are as follows as shown in Example 1 (shown in FIG. 5B).
Power supply: AC, 27.1 kHz, 0.6 to 0.8 kV
Processing time: 3 minutes Injection gas flow rate: 5.0 L / min Distance between sample and electrode: 1 mm
Injection gas type: Argon

プラズマ生成用電極は、実施例1に示す(図6に示す)電極を用いた。
電極板の外形:32mm
電極板に形成された貫通孔の径:2.0mm
口径比:18%(貫通孔の面積/電極板の面積)
電極板の厚み:0.1mm
上部電極の幅:0.2mm
下部電極の幅:1.2mm
ベース:誘電率ε3〜4のポリイミド(PI)の樹脂フィルム
なお、プラズマ生成用電極の電極パターンは、ニッカン工業(株)のフレキシブル材料プリント配線板用銅張積層板を、エッチングして作成した。
保護層:素材はポリイミド(PI)、厚さ:25μmを用い、厚み25μmの接着層を介して電極上に被覆した。
プラズマ生成用電極のトータル厚みは100μmとした。
The electrode shown in Example 1 (shown in FIG. 6) was used as the plasma generating electrode.
External shape of electrode plate: 32 mm
Diameter of the through hole formed in the electrode plate: 2.0 mm
Aperture ratio: 18% (area of through hole / area of electrode plate)
Electrode plate thickness: 0.1 mm
Upper electrode width: 0.2 mm
Lower electrode width: 1.2 mm
Base: Polyimide (PI) resin film having dielectric constant ε3-4 The electrode pattern of the plasma generating electrode was prepared by etching a copper-clad laminate for a flexible material printed wiring board manufactured by Nikkan Kogyo Co., Ltd.
Protective layer: The material was polyimide (PI), thickness: 25 μm, and was coated on the electrode through an adhesive layer having a thickness of 25 μm.
The total thickness of the plasma generating electrode was 100 μm.

図7は、模擬皮膚として用いたラットスキン及びピッグスキンの経皮吸収効果へのプラズマ照射の影響を測定するための方法を示した概略図である。
図8は、図7の測定方法により、模擬皮膚として用いたラットスキン及びピッグスキンの経皮吸収効果へのプラズマ照射の影響を測定したグラフであり、(a)はラットスキンへのプラズマ照射の例であり、(b)はピッグスキンへのプラズマ照射の例である。
図8(a)(b)に示すように、プラズマ未照射の場合に比べ3分間のプラズマ照射を実施した場合は、経皮吸収効果が見られた。
本発明において、皮膚へのプラズマ照射が模擬皮膚への化学物質浸透性について効果をもたらす理由は、図9(a)に示すように、プラズマ生成により活性種が発生し、活性種により皮膚の角層を可逆的に破壊し、図9(b)に示すように、皮膚の角層に着目すると、プラズマ照射により脂質2重膜間が緩み、化学物質浸透経路が増える。そして、照射により形成されたすき間は可逆的なので、一定時間経過後は元に戻るものと考えられる。

図10は、ATR-FTIRによるピッグスキン角層へのマイクロプラズマ照射前後のピークを示す概略説明図である。
図10に示すように、ATR-FTIRによるピッグスキン角層へのマイクロプラズマ照射前後のピーク減少も確認された。
なお、2850cm−1はCH≒脂質,2940cm−1はCH≒蛋白質を示すが、これらはピッグスキン角層部ののケラチンを示しており、マイクロプラズマ照射(各照射時間3分と10分)によるケラチンの減少≒バリア機能の低下を示している。
つまり、図8(a),(b)に示すマイクロプラズマ照射による薬剤などの化学物質浸透性向上を示すものである。
FIG. 7 is a schematic view showing a method for measuring the influence of plasma irradiation on the transdermal absorption effect of rat skin and pig skin used as simulated skin.
FIG. 8 is a graph in which the influence of plasma irradiation on the percutaneous absorption effect of the rat skin and pig skin used as simulated skin is measured by the measurement method of FIG. 7, and (a) shows the plasma irradiation on the rat skin. It is an example and (b) is an example of plasma irradiation to a pig skin.
As shown in FIGS. 8A and 8B, the percutaneous absorption effect was observed when the plasma irradiation was performed for 3 minutes as compared with the case where the plasma was not irradiated.
In the present invention, the reason why the plasma irradiation to the skin has an effect on the chemical substance permeability to the simulated skin is that, as shown in FIG. When the layer is reversibly broken and attention is paid to the stratum corneum of the skin as shown in FIG. 9 (b), the space between the lipid bilayers is loosened by the plasma irradiation, and the chemical permeation pathway is increased. And since the gap formed by irradiation is reversible, it is considered that it returns to its original state after a certain time.

FIG. 10 is a schematic explanatory diagram showing peaks before and after microplasma irradiation on the pigskin stratum corneum by ATR-FTIR.
As shown in FIG. 10, the peak reduction before and after microplasma irradiation to the pigskin stratum corneum by ATR-FTIR was also confirmed.
In addition, 2850 cm −1 indicates CH 2 ≈lipid, and 2940 cm −1 indicates CH 3 ≈protein. These indicate keratin in the pigskin horny layer, and are irradiated with microplasma (each irradiation time is 3 minutes and 10 minutes). ) Shows a decrease in keratin ≒ a decrease in barrier function.
That is, it shows improvement in the permeability of chemical substances such as drugs by the microplasma irradiation shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b).

<実施例3>
次に、本発明のプラズマ生成用電極を用いたプラズマアクチュエータの例を以下に説明する。
図12に誘電体バリア放電を用いたプラズマアクチュエータ示す。誘電体を挟んで2枚の電極を設置する。下部電極を接地し、上部電極に交流高電圧を印加すると、上部電極から下部電極へ向けてプラズマが発生し、矢印のような壁面に沿った水平方向の気体流れが生じる。プラズマアクチュエータの駆動原理は、高電界により発生したプラズマ中の荷電粒子が、クーロン力により加速され、中性粒子と衝突し運動量を伝達することで、マクロな気体流れが生じるのである。
従来、5kV以上の高電圧により駆動されるmmスケールのプラズマアクチュエータがほとんどであった。そのため、低電圧、μmスケールのアクチュエータ構造による気体流れの現象は十分に検証されていない。本実施例では1.5kV以下の低電圧で駆動できるマイクロプラズマアクチュエータの特性評価を行った。さらに、プラズマ電極を独立駆動でき、マイクロプラズマにより誘起される流れの方向を入力信号により能動的に制御が可能である。その結果を以下に示す。
<Example 3>
Next, an example of a plasma actuator using the plasma generating electrode of the present invention will be described below.
FIG. 12 shows a plasma actuator using dielectric barrier discharge. Two electrodes are placed across a dielectric. When the lower electrode is grounded and an AC high voltage is applied to the upper electrode, plasma is generated from the upper electrode toward the lower electrode, and a horizontal gas flow along the wall surface as indicated by an arrow occurs. The driving principle of the plasma actuator is that charged particles in plasma generated by a high electric field are accelerated by Coulomb force, collide with neutral particles, and transmit momentum, thereby generating a macro gas flow.
Conventionally, most of the mm-scale plasma actuators are driven by a high voltage of 5 kV or higher. Therefore, the phenomenon of gas flow due to the low voltage, μm scale actuator structure has not been fully verified. In this example, the characteristics of a microplasma actuator that can be driven at a low voltage of 1.5 kV or less were evaluated. Furthermore, the plasma electrode can be driven independently, and the flow direction induced by the microplasma can be actively controlled by the input signal. The results are shown below.

本実施例で構築した多電極マイクロプラズマアクチュエータの構造を図13に示す。
25μmの誘電体フィルムの両面に電極が配置されている。下側電極は接地されており、また、下側で放電が生じないよう絶縁処理が施されている。上側の電極は、4つの独立した電極から構成されている。また、水平方向にx座標を、垂直方向にy座標を設定した。
The structure of the multi-electrode microplasma actuator constructed in this example is shown in FIG.
Electrodes are arranged on both sides of a 25 μm dielectric film. The lower electrode is grounded and is insulated so that no discharge occurs on the lower side. The upper electrode is composed of four independent electrodes. Also, the x coordinate was set in the horizontal direction and the y coordinate was set in the vertical direction.

図14にマイクロプラズマアクチュエータを駆動させるための回路図を示す。マイコンを用いて4つの高電圧インバータへの入力制御により、4つのHV端子に対し、選択的に正弦波高電圧を発生させることができる。また、回路のHV端子(1−4)は、マイクロプラズマアクチュエータのHV電極(1−4)とそれぞれ接続した。 FIG. 14 shows a circuit diagram for driving the microplasma actuator. A sine wave high voltage can be selectively generated for the four HV terminals by controlling the input to the four high voltage inverters using a microcomputer. The HV terminal (1-4) of the circuit was connected to the HV electrode (1-4) of the microplasma actuator.

ここで、図14の回路を用いて、マイクロプラズマアクチュエータを駆動させたときの空気の発光写真を図15(a)−(d)に示す。図15のように、それぞれのHV電極1−4を選択的に駆動することで、プラズマ領域を制御することができる。 Here, FIGS. 15A to 15D show light emission photographs of air when the microplasma actuator is driven using the circuit of FIG. As shown in FIG. 15, the plasma region can be controlled by selectively driving each HV electrode 1-4.

マイクロプラズマアクチュエータにより発生した空気流れを可視化、測定するための実験装置図を図16に示す。マイクロプラズマアクチュエータをzステージ上に設置し、周りにトレーサ粒子を分布させた。トレーサ粒子は線香の煙(サブミクロン粒子)を用いた。波長532nmのNd YVO4 レーザーを粒子に照射し、散乱光をハイスピードカメラ(Red lake, Motion Scope M3)で撮影することで、気体流れの可視化を行った。また、放電電圧は高電圧プローブ(Tektronix, P6105A)とオシロスコープ(Tektronix, TDS2024B)で観測し、放電電流は電流プローブ(Tektronix, P6021)を用いて測定した。また、多電極マイクロプラズマアクチュエータの消費電力は、直列接続した10nFキャパシタの電圧計測によるリサージュ図形で見積もった。 FIG. 16 shows an experimental apparatus for visualizing and measuring the air flow generated by the microplasma actuator. A microplasma actuator was installed on the z stage, and tracer particles were distributed around it. The tracer particles were incense smoke (submicron particles). The gas flow was visualized by irradiating particles with a 532 nm wavelength Nd YVO4 laser and photographing the scattered light with a high-speed camera (Red lake, Motion Scope M3). The discharge voltage was observed with a high voltage probe (Tektronix, P6105A) and an oscilloscope (Tektronix, TDS2024B), and the discharge current was measured with a current probe (Tektronix, P6021). The power consumption of the multi-electrode microplasma actuator was estimated by a Lissajous figure by measuring the voltage of a 10 nF capacitor connected in series.

図16の実験装置において、マイクロプラズマアクチュエータのHV電極1つに電圧1.3kV、周波数15kHzの正弦波高電圧を印加した際の放電電圧波形とそれに対応する放電電流波形を図17に示す。また、図17の条件に対応する消費電力を見積もるため、リサージュ図形を図18に示す。面積計算により、1周期分のエネルギ消費は100μJであった。その値に周波数15kHzを乗じて消費電力1.5Wを得た。また、HV電極を2個駆動した場合、電力は倍の3Wとなった。 FIG. 17 shows a discharge voltage waveform and a corresponding discharge current waveform when a high voltage sine wave having a voltage of 1.3 kV and a frequency of 15 kHz is applied to one HV electrode of the microplasma actuator in the experimental apparatus of FIG. Moreover, in order to estimate the power consumption corresponding to the conditions of FIG. 17, a Lissajous figure is shown in FIG. From the area calculation, the energy consumption for one cycle was 100 μJ. The value was multiplied by a frequency of 15 kHz to obtain a power consumption of 1.5 W. Further, when two HV electrodes were driven, the electric power was doubled to 3W.

<気体流れの可視化>
マイクロプラズマアクチュエータに正弦波高電圧(電圧1.3kV,周波数15kHz)を印加した際に、誘起される気体流れの可視化を行った結果を以下に示す。マイクロプラズマアクチュエータに印加する電圧はゼロを中心とした正弦波であるから、先に述べた逆向きの誘起流は発生せず、図12のように、上部電極から下部電極に向かっての流れが生じると考えられる。従って、HV1とHV3を駆動すれば、図19に図示するように、右向き流れが得られる。また、右向き流れを可視化した結果を図20に示す。左端のプラズマ領域に向かって広範囲から空気の吸い込みが生じ、右端のプラズマ領域から壁面近傍の狭い範囲への吹き出しが起こっている。また、その間にある個々のプラズマ領域でも空気の吸い込み、吹き出しが観測された。
<Visualization of gas flow>
The result of visualizing the gas flow induced when a sinusoidal high voltage (voltage 1.3 kV, frequency 15 kHz) is applied to the microplasma actuator is shown below. Since the voltage applied to the microplasma actuator is a sine wave centered at zero, the induced flow in the reverse direction described above does not occur, and the flow from the upper electrode to the lower electrode is as shown in FIG. It is thought to occur. Accordingly, when HV1 and HV3 are driven, a rightward flow is obtained as shown in FIG. Moreover, the result of visualizing the rightward flow is shown in FIG. Air is sucked from a wide range toward the leftmost plasma region, and blowout from the rightmost plasma region to a narrow region near the wall surface occurs. In addition, inhalation and blowing of air were observed in each plasma region in between.

図21に右向き流れの速度ベクトル分布を示す。右端、高さ0.5mmの位置で速度が 0.6m/sであった。中央部、高さ0.5mmでの速度0.4m/sと比較して1.5倍速い結果となった。これは、プラズマ領域での吸い込み、吹き出しによる加速が繰り返されるためと考えられる。また、右端、高さ1mmでは、流速は0.3m/sに半減し、高さ2mmでは0.06m/sに減衰することが分かった。従って、気体流れが壁面近傍1mm以内に集中していることがわかった。 FIG. 21 shows the velocity vector distribution of the rightward flow. The speed was 0.6 m / s at the position of the right end, height 0.5 mm. The result was 1.5 times faster than the speed of 0.4 m / s at the center and height of 0.5 mm. This is thought to be due to the repeated acceleration by suction and blowing in the plasma region. Further, it was found that at the right end and the height of 1 mm, the flow velocity was halved to 0.3 m / s, and at the height of 2 mm, it was attenuated to 0.06 m / s. Therefore, it was found that the gas flow was concentrated within 1 mm near the wall surface.

プラズマアクチュエータ左端での吸い込みは、高さ0.5mmの位置で、流速0.08m/sで、高さ2mmの位置で0.05m/sであった。右端の吹き出しの速度に比べて1/6程度と小さいものの、高さ方向の減衰が緩やかであり、広い範囲から空気の吸い込みを行っていることが分かる。吸い込み、右向き流れの動作では、広範囲の領域から低速流で吸い込み、壁面近傍の狭領域に高速流で吹き出すことがわかる。 The suction at the left end of the plasma actuator was a flow rate of 0.08 m / s at a height of 0.5 mm and 0.05 m / s at a height of 2 mm. Although it is as small as about 1/6 compared with the speed of the blowout at the right end, the attenuation in the height direction is moderate, and it can be seen that air is sucked in from a wide range. In the operation of suction and rightward flow, it can be seen that suction is performed at a low speed from a wide area and is blown out at a narrow area near the wall surface at a high speed.

次に、HV2とHV4を駆動する事で、図22に図示したように、図19とは逆向きの左向き流れが得られた。また、可視化した左向き流れを図23に示す。 Next, by driving HV2 and HV4, as shown in FIG. 22, a leftward flow opposite to that in FIG. 19 was obtained. The visualized leftward flow is shown in FIG.

図24に左向き流れの速度ベクトル分布を示す。左端、高さ0.5mmの位置で速度が0.6m/sであった。
電極構造の対称性から、右向き流れとは左右逆になっただけで、本質的には同様の流れが得られた。
FIG. 24 shows the velocity vector distribution of the leftward flow. The speed was 0.6 m / s at the position of the left end, height 0.5 mm.
Because of the symmetry of the electrode structure, the flow was essentially reversed from right to left, and essentially the same flow was obtained.

HV1とHV4を駆動した場合、図25のように左右からの流れが中央で衝突し、上向き流れが生じる。
図26に上向き流れを可視化した結果を示す。左右の両端への吸い込みが生じ、中央部から上向きの吹き出しが認められた。
When HV1 and HV4 are driven, the flow from the left and right collides at the center as shown in FIG. 25, and an upward flow is generated.
FIG. 26 shows the result of visualizing upward flow. Suction to the left and right ends occurred, and upward blowing was observed from the center.

図27に上向き流れの速度ベクトル分布を示す。中央部、高さ1mmでは0.5m/sの上向きの流れが認められた。また、高さが2mmの位置でも、流速が0.4m/s以上あり、左・右向き流れとは異なり、壁面から離れた位置に空気を吹き出すことが観測された。そして、左右からの吸い込みは0.1m/s前後で、中央部での吹き出しに比べ1/5程度と遅いことが明らかとなった。 FIG. 27 shows the velocity vector distribution of the upward flow. An upward flow of 0.5 m / s was observed at the center and height of 1 mm. Moreover, even at a height of 2 mm, the flow velocity was 0.4 m / s or more, and it was observed that air was blown away from the wall surface, unlike the left / right flow. And it became clear that the suction from the left and right was about 0.1 m / s, which was about 1/5 slower than the blowing at the center.

HV2とHV3を駆動すれば、図28のように中央から左右への流れの吹き出しが生じ、それに伴い、中央部では、下向き流れが生じる。図29に下向き流れを可視化した結果を示す。左右からプラズマアクチュエータ外側への吹き出しが生じ、中央部での下向きの吸い込みが認められた。 When HV2 and HV3 are driven, a flow of air flows from the center to the left and right as shown in FIG. 28, and accordingly, a downward flow occurs at the center. FIG. 29 shows the result of visualizing the downward flow. A blowout from the left and right sides to the outside of the plasma actuator occurred, and downward suction was observed at the center.

図30に下向き流れの速度ベクトル分布を示す。
中央部、高さ1mmでは0.15m/sの下向きの流れが生じた。そして、左右から外側に向かって0.3m/s前後の流れが生じ、下向きの流れよりも早い結果となった。中央部での下向き流れはプラズマアクチュエータの吸い込みによるものであり、左右から外側に向かっての流れは吐き出しによるものである。プラズマアクチュエータの吸い込みは低速広範囲であり、吐き出しは高速狭領域であることから、吸い込みにより生じる下向き流れは原理的に遅いことが確認された。
FIG. 30 shows the velocity vector distribution of the downward flow.
A downward flow of 0.15 m / s occurred at the center, 1 mm in height. Then, a flow of about 0.3 m / s was generated from the left and right to the outside, resulting in an earlier result than the downward flow. The downward flow at the center is due to the suction of the plasma actuator, and the flow from left to right is due to the discharge. Since the suction of the plasma actuator is in a wide range at low speed and the discharge is in a high speed and narrow region, it was confirmed that the downward flow caused by the suction is slow in principle.

次に、誘起される流れの過渡特性を図31に示す。測定点は図32の通りである。駆動後60−80msで定常状態に移行することが明らかになった。プラズマアクチュエータを駆動する電気信号自体は瞬時に伝搬するが、気体には慣性力や粘性力が働くため、このような遅延が生じたのだと考えられる。 Next, FIG. 31 shows the transient characteristics of the induced flow. The measurement points are as shown in FIG. It became clear that it shifted to a steady state 60-80 ms after driving. Although the electrical signal itself that drives the plasma actuator propagates instantaneously, it is thought that this delay occurred because inertial force and viscous force act on the gas.

なお、実施例3の電極の変形パターンとして、図33のような、円形(a)や四角形(b)の渦捲き型のものも考えられる。それぞれのパターン図において、上が平面図、下が拡大断面図である。
このようなパターンでは、渦捲きの中心と電極の周囲とで、上昇や下降気流を形成させることができる。
結果として、誘起流による微粒子移動効果で、プラズマアクチュエータを構成する電極表面上の任意の位置に存在する微粒子を渦捲きの中心となる部位へ移動せしめ、集約させる事が出来る。
なお、径の異なった複数の同心円や同心四角形などからなる電極においても、図33のような渦捲き型と同様の効果がある。
In addition, as a deformation pattern of the electrode of Example 3, a circular (a) or square (b) spiral type as shown in FIG. 33 is also conceivable. In each pattern diagram, the top is a plan view and the bottom is an enlarged cross-sectional view.
In such a pattern, an ascending or descending airflow can be formed between the center of the whirling and the periphery of the electrode.
As a result, fine particles existing at an arbitrary position on the surface of the electrode constituting the plasma actuator can be moved to a central part of the vortex and aggregated by the fine particle movement effect by the induced flow.
Note that an electrode composed of a plurality of concentric circles or concentric quadrangles having different diameters has the same effect as the spiral type as shown in FIG.

また、実施例3で用いた電極のベース11の比誘電率εx、厚さtxを変化させたときの、材料部分の電圧と静電容量を計算した。
図34に示すように、誘電率の大きな強誘電体フィルムを基材とした場合、High-ε材料部にかかる電圧は低下し、誘電率は10以上で1/5まで低下している。
この測定結果から、プラズマ生成に必要な実行電圧が大幅に低下出来るため、プラズマ生成用電源回路の簡素化や低コスト化に寄与することが分かる。
すなわち、誘電率を10以上とすることにより単位面積当たりの静電容量を大幅に向上させることができ、20以上とすることにより電極のベース11(フィルム)の厚みの依存性がほとんど見られなくなる。
Further, the voltage and capacitance of the material portion when the relative dielectric constant εx and the thickness tx of the electrode base 11 used in Example 3 were changed were calculated.
As shown in FIG. 34, when a ferroelectric film having a large dielectric constant is used as a base material, the voltage applied to the High-ε material portion is reduced, and the dielectric constant is reduced to 1/5 at 10 or more.
From this measurement result, it can be seen that the execution voltage necessary for plasma generation can be greatly reduced, which contributes to simplification and cost reduction of the plasma generation power supply circuit.
That is, by setting the dielectric constant to 10 or more, the capacitance per unit area can be greatly improved, and by setting the dielectric constant to 20 or more, the dependence of the thickness of the electrode base 11 (film) is hardly seen. .

図35は、プラズマ生成時の微粒子制御を示したものである。
1μmのALパウダー(上)と50μmのSiOパウダー(下)であるが、プラズマ生成時にはプラズマ生成部位(線電極近傍)のパウダー量の減少が見て取れる。
図36は、プラズマ生成時の印加電圧による微粒子制御の違いを示したものである。
対象とした微粒子は1μmのWC(タングステンカーバイド)である。
印加電圧が1kVのパルスより1.5kVのパルス電圧の方が電極上の微粒子除去が顕著に現れている。
図37は、図33に示した螺旋電極表面に粒径50μmのSiO2を散布後、プラズマ生成後のSiO2パウダーの分布を示したものである。接地電極が存在する領域での微粒子の移動が確認された。
図38は、図33に示したメアンドロス電極表面に粒径50μmのSiO2を散布後、プラズマ生成後のSiO2パウダーの分布を示したものである。図37と同じく接地電極が存在する領域での微粒子の移動が確認された。
図39は、図33に示した螺旋電極表面にサラダ油を塗布した後、プラズマ生成後のサラダ油の分布を示したものである。接地電極が存在する領域でのオイルの移動が確認された。
図40は、図33に示したメアンドロス電極表面にサラダ油を塗布した後、プラズマ生成後のサラダ油の分布を示したものである。接地電極が存在する領域でのオイルの移動が確認された。
図41は、図33に示した電極変形パターン(渦巻型のプラズマ生成電極)をベース上に複数配置した電極群とすることで、電極群上の微粒子制御を効果的に行う配置図の一例を示す模式図である。
FIG. 35 shows particle control during plasma generation.
Although 1 μm AL 2 O 3 powder (upper) and 50 μm SiO 2 powder (lower), a decrease in the amount of powder at the plasma generation site (near the line electrode) can be seen during plasma generation.
FIG. 36 shows the difference in particulate control depending on the applied voltage during plasma generation.
The target fine particles are 1 μm WC (tungsten carbide).
The removal of fine particles on the electrode is more noticeable when the pulse voltage is 1.5 kV than when the applied voltage is 1 kV.
FIG. 37 shows the distribution of SiO 2 powder after plasma generation after the SiO 2 particle diameter of 50 μm is sprayed on the surface of the spiral electrode shown in FIG. The movement of fine particles was confirmed in the region where the ground electrode was present.
FIG. 38 shows the distribution of SiO2 powder after plasma generation after the SiO2 particle size of 50 [mu] m is sprayed on the surface of the meandering electrode shown in FIG. As in FIG. 37, the movement of the fine particles in the region where the ground electrode exists was confirmed.
FIG. 39 shows the distribution of salad oil after plasma generation after applying salad oil to the surface of the spiral electrode shown in FIG. Oil movement was confirmed in the area where the ground electrode was present.
FIG. 40 shows the distribution of the salad oil after plasma generation after applying the salad oil to the surface of the meandering electrode shown in FIG. Oil movement was confirmed in the area where the ground electrode was present.
FIG. 41 shows an example of an arrangement diagram in which fine particle control on the electrode group is effectively performed by using an electrode group in which a plurality of electrode deformation patterns (spiral type plasma generation electrodes) shown in FIG. 33 are arranged on the base. It is a schematic diagram shown.

本発明の低電圧プラズマ生成用電極は、従来よりも、低電位で大気圧プラズマを生成することができる強誘電体樹脂フィルムを用いたプラズマ生成用電極によるDBDにより、細胞膜破壊を生じないようにして、人体の皮膚にやさしいプラズマ照射ができる。
また、将来的にはペプチドなどのがんワクチンや水溶性のビタミン類へも適用が期待される。
さらに、プラズマ電極の形状によって、プラズマ生成時における誘起流や微粒子なども制御でき、産業上の利用可能性が高い。
The low voltage plasma generation electrode of the present invention prevents cell membrane destruction due to DBD by the plasma generation electrode using a ferroelectric resin film capable of generating atmospheric pressure plasma at a lower potential than before. This makes it possible to irradiate the human skin with plasma.
In the future, it is expected to be applied to cancer vaccines such as peptides and water-soluble vitamins.
Furthermore, the shape of the plasma electrode can control the induced flow and fine particles during plasma generation, which is highly industrially applicable.

10 プラズマ生成用電極
11 ベース
12 第1電極
13 第2電極
14 表保護層
15 裏保護層
16 貫通孔
P 誘電バリア放電(Dielectric Brrier Discharge:DBD)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Plasma generation electrode 11 Base 12 1st electrode 13 2nd electrode 14 Front protective layer 15 Back protective layer 16 Through-hole P Dielectric barrier discharge (DBD)

Claims (6)

強誘電体の樹脂フィルムで構成されるベースと、
その表側に複数の第1電極、反対側の裏側に第2電極をそれぞれ積層し、
その上下面のどちらか一方、あるいは両面に保護層を有したプラズマ電極であって、
前記ベースは、誘電率3〜110の樹脂フィルムを用いたことを特徴とする低電圧プラズマ生成用電極。
A base composed of a ferroelectric resin film;
A plurality of first electrodes are laminated on the front side, and a second electrode is laminated on the back side on the opposite side,
A plasma electrode having a protective layer on one or both of its upper and lower surfaces,
An electrode for generating low voltage plasma, wherein the base is a resin film having a dielectric constant of 3 to 110.
前記第1電極及び第2電極からなる1組のプラズマ生成用電極を、前記ベース上に複数組配置したことを特徴とする請求項1に記載の低電圧プラズマ生成用電極。 2. The low-voltage plasma generation electrode according to claim 1, wherein a plurality of sets of plasma generation electrodes including the first electrode and the second electrode are arranged on the base. 前記ベース上に複数配置したプラズマ生成用電極によって誘起流を形成せしめ、
該誘起流を上下左右方向へ制御可能としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の低電圧プラズマ生成用電極。
An induced flow is formed by a plurality of plasma generating electrodes arranged on the base,
3. The low voltage plasma generating electrode according to claim 1, wherein the induced flow can be controlled in the vertical and horizontal directions.
前記誘起流が、微粒子を含んだものであることを特徴とする請求項3に記載の低電圧プラズマ生成用電極。 The low-voltage plasma generation electrode according to claim 3, wherein the induced flow includes fine particles. 前記ベース上に配置したプラズマ生成用電極を渦捲き型とし、
該渦捲き型電極上に誘起流を形成せしめ、
該誘起流を上下左右方向へ制御可能としたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の低電圧プラズマ生成用電極。
The plasma generating electrode disposed on the base is a swirl type,
Forming an induced flow on the spiral electrode;
The low-voltage plasma generation electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein the induced flow can be controlled in the vertical and horizontal directions.
強誘電体の樹脂フィルムで構成されるベースと、
その表側に第1電極、反対側の裏側に第2電極をそれぞれ積層し、
その上下面のどちらか一方、あるいは両面に保護層を有した形成したプラズマ電極であって、
前記ベースは、誘電率3〜110の樹脂フィルムを用いた低電圧プラズマ生成用電極を用いて、大気圧で皮膚へ低電圧プラズマを照射する方法。
A base composed of a ferroelectric resin film;
The first electrode is laminated on the front side, and the second electrode is laminated on the back side on the opposite side,
A plasma electrode formed with a protective layer on one or both of its upper and lower surfaces,
The base is a method of applying low voltage plasma to the skin at atmospheric pressure using an electrode for generating low voltage plasma using a resin film having a dielectric constant of 3 to 110.
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