JP2015532597A - ヒト、動物または植物の表面、とりわけ皮膚または粘膜エリアをプラズマ治療するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自由形状面およびヒトまたは動物の皮膚エリアの領域、または植物の表面を冷えた大気圧プラズマによって治療するための装置に関する。本発明の実施形態の主要部材は、誘電体バリア表面放電を形成するための専用の、好ましくはガス透過性の電極構成体であり、この電極構成体では、接地電極が導電性織物素材から作製され、高電圧電極が細いワイヤまたは導電性の繊維から作製され、このワイヤまたは繊維は特別の要求を満たさなければならない絶縁層により被覆されている。本発明に基づき、人体の罹患した皮膚領域において皮膚表面または傷口の直接近傍に、罹患したエリアの治療のために平面状のプラズマを形成することができる。このプラズマは、温度および電圧による皮膚の負荷に関しては無害である。ガス透過性の織物平面構造体の利点はとりわけ、構成体を任意に湾曲した表面にフレキシブルに載置することができ、さらに環境とのガス交換が可能であり、ないしは特別のプロセスガス混合気を、織物素材を通して活性プラズマ領域に所期のように調量できることである。【選択図】図３

Description

本発明は、自由形状面およびヒトまたは動物の皮膚エリアの領域、並びに植物の表面を冷えた大気圧プラズマによって治療するための装置に関する。

新規の専門分野「プラズマ医療」についての文献では、現在、医学的治療目的のための大気圧プラズマの適用可能性について多数の研究が記述されている（例えば非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３）。

この種の革新的方法を開発し、適用できるようにするためには、一連の条件を満たさなければならない特別の大気圧プラズマ源を開発することが必要である。この種のプラズマ源は、例えば医学的治療用絆創膏の目的で使用される場合、以下の前提を満たす必要がある。
（１）プラズマ源は、任意に湾曲した皮膚エリアまたは粘膜エリアまたは植物の表面を、規定どおりに再現可能に平面状に治療するのに適したものであるべきである。
（２）プラズマ源は、オートクレーブ処理可能であり、化学的耐性かつ耐プラズマ性のあるフレキシブルな素材から作製すべきである。
（３）使用される材料には生体適合性があるべきである。
（４）プラズマ源は、治療すべき組織を、温度負荷、乾燥および電界作用によっても、プラズマにより形成される反応種によっても損傷しない無痛の治療を可能にすべきである。
（５）恒久的なガス流の条件下でも、閉鎖された容積内でも、特別の混合プロセスガスを、場合によりさらなる物質を混合して調量供給できるべきである。
（６）オプションとして、プラズマ源の電極構成体はガス透過性であり、これにより電極構成体を通して、治療すべき表面上にガス流を形成することができるように構造化することが望ましい。
（７）プラズマ源は単純に構成すべきであり、これにより可及的に簡単で安価な工業的生産が可能である。

耐熱性、生体適合性、および化学的耐性のあるプラスチックは、当業者に公知である。

特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載された、生体組織を熱によらない大気圧プラズマによりプラズマ治療する装置には、小さな面積を局所的に治療するための剛性の電極システム（ＤＢＤ電極）が装備されるか、または治療すべき組織表面の領域に大気圧プラズマを形成するための「プラズマノズル」（プラズマジェット）が装備されている。したがって比較的に大きな皮膚領域を短時間、規定どおりに再現可能に治療するためにそれらを使用することは、問題があると見なされる。

生体組織を冷えた大気圧プラズマによって平面状に治療するための適切な手段として、本発明者の先行特許明細書（特許文献４）には、誘電体バリア表面放電を用いて平面状のプラズマを形成するために専用の弾性電極構成体を備える装置が記載されている。この電極構成体は、任意に湾曲した表面にフレキシブルに載置することができ、したがって罹患した皮膚領域をプラズマ治療するのに基本的に適する。この場合の欠点は、この形式の大気圧プラズマ源によっては上記の前提のいくつか（とりわけ前提（２）、（６）および（７））が満たされないという事実である。

従来技術には、特許文献６または特許文献７としても公開されている特許文献５（ＣＩＮＯＧＹ有限会社）も属する。そこには、電極を用い固体誘電体を介して誘電体バリアガス放電によりプラズマを形成する、表面治療用の装置が開示されている。この装置は、可逆的に形状変更可能な作用表面を有しており、この作用表面は治療中にプラズマに直接隣接する。明細書の段落［００２４］には、「誘電体は、顆粒体および／または粉体として構成されている。しかしこのことは、誘電体が例えば微細な粉体として、例えばガラス、セラミックまたはプラスチック製のフレキシブルな中空ファイバに、および／または中空ファイバ内に配置されていることによっても、または誘電体自体がフレキシブルな中空ファイバであることによっても実現することができる。」と記載されている。段落［００６８］にはさらに「誘電材料から成る複数の中空ファイバ、またはガラス、セラミックもしくはプラスチック製の誘電被覆部と、例えば内部被覆部の形態の電極とが設けられた複数の中空ファイバは、ファイバの形態のさらなる支持エレメントと関連して組織状のエレメントを形成する。これにより、トポロジーが困難な場合でも相応に好適で適合された形状が可能であり、したがって適用が可能である。」と記載されている。しかし誘電体の少なくとも２ｋＶの絶縁耐力についてはそこに記載されていない。ポリイミド、シリコーンまたはアラミドも開示されていない。

欧州特許明細書である特許文献８には、小型のロッド形状（非平坦）のバイポーラ電極システムにより導電性の液体環境（電解質、例えばＮａＣｌ溶液）内にプラズマが形成され、このプラズマは、組織切除を実現するのに十分に強力であることが記載されている。確かにそこには少なくとも２ｋＶの「破壊電圧」が述べられているが、この構成全体は、導電性流体の存在の下で作業することを指向するものである。

最後に簡単に特許文献９および特許文献１０について述べる。特許文献９は、超音波源による他の公知の原理の他に、すでに１５０年前の古いＤＢＤ構成を記述する。特許文献１０には、皮膚ないし組織を治療するための方法が開示されている。

独国特許第３６１８４１２号明細書 国際公開第２００４／１０５８１０号パンフレット 国際公開第２００６／１１６２５２号パンフレット 国際公開第２０１１／０２３４７８（Ａ１）号パンフレット 独国特許出願公開第１０２００８０４５８３０号明細書 米国特許出願公開第２０１２１０７８９６号明細書 国際公開第２０１０／０２５９０４（Ａ２）号パンフレット 欧州特許第１０２７０２０号明細書 独国特許出願公開第１０２００９００２２７８号明細書 欧州特許第１１５８９１９号明細書 欧州特許出願公開第１３００４３９号明細書

Ｆｒｉｄｍａｎ Ｇ． ｅｔ ａｌ．"Ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｖｉｎｇ Ｈｕｍａｎ ａｎｄ Ａｎｉｍａｌ Ｔｉｓｓｕｅ ｂｙ Ｎｏｎ−Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｐｌａｓｍａ" ＩＳＰＣ １８． Ｋｙｏｔｏ ２００７ Ｆｒｉｄｍａｎ Ｇ． ｅｔ ａｌ． "Ｂｌｏｏｄ Ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｌｉｖｉｎｇ Ｔｉｓｓｕｅ Ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｂｙ Ｆｌｏａｔｉｎｇ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｉｎ Ａｉｒ"， Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ２００６， ２６， ４２５−４４２ Ｆｒｉｄｍａｎ Ｇ． ｅｔ ａｌ． "Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ"， Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｐｏｌｙｍ． ２００８， ５， ５０３−５３３

本発明の基礎とする課題は、上記の前提を満たすプラズマ源を形成するための技術的解決策を見出すことである。

この課題は、請求項の特徴によって解決される。

本発明の装置の機能パターンを概略的に示す図である。 本発明の装置の機能パターンを概略的に示す図である。 本発明の装置の一変形例の基本構造を示す図である。

本発明によれば専用の電極構成体が使用される。この電極構成体では、高電圧電極が細いワイヤまたは導電性の繊維から作製され、高い絶縁耐力ないし破壊電圧を有する絶縁層により被覆される。高電圧電極は、オートクレーブ処理可能の十分な温度安定性を有し、化学的耐性があり、生体適合性を有し、耐プラズマ性もある。これらの特別の特性を備える絶縁物質は、少数のプラスチック種に限定される。それに対する例が以下の表に示されている。

ここで絶縁に適するための重要な特徴は、「耐プラズマ性」と称される特性である。通常の絶縁材料では、プラズマ中に形成される反応種により材料特性が影響を受け、長期の使用の際に絶縁性が弱くなり、それにより絶縁耐力が損なわれるが、例えばカプトンの材料特性は安定したままである。このことは本発明の装置にとって、ポリイミド、好ましくは例えばカプトン（登録商標）として知られる芳香族ポリイミド、化学式Ｐｏｌｙ（４，４’−オキシジフェニレン−ピロメリトイミド）が、細い導電性の繊維またはワイヤの絶縁に最適の素材であり、とりわけ平面を長期間治療するのに適することを意味する。短期間の使用に対しては、シリコーン、アラミド（芳香族ポリアミド）のようなプラスチック、またはＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥ、とりわけテフロン（登録商標）のようなフッ素樹脂材料も適する。それらの材料特性は、プラズマ条件下では確かに時間的に制限されるが安定していると見なすことができる。しかし長期的には安定していない。高電圧電極のために使用される絶縁層の対応の電気的パラメータは破壊電圧であり、これは一方では絶縁耐力（ｋＶ／ｍｍ）の材料特性により、他方では絶縁層の厚さにより決定される。高電圧電極の破壊電圧は、本発明では少なくとも２ｋＶ、好ましくは５〜１０ｋＶである。

良好な結果は、ポリビスマレイミド（ＰＢＭＩ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリオキサジアゾベンゾイミダゾール（ＰＢＯ）、ポリイミドスルホン（ＰＩＳＯ）およびポリメタクリルイミド（ＰＭＩ）のようなポリイミドにより達成される。Ｐｏｌｙ（４，４’−オキシジフェニレン−ピロメリトイミド）のような芳香族ポリイミドが好ましい。最適の結果は、芳香族ポリイミドが付加的に無機充填剤を含む場合に達成される。このような素材は、デュポン社の商品名「カプトン（登録商標）ＣＲ」の下で知られている。熱硬化性マトリクスをベースにする電気的固体絶縁体における無機充填剤は特許文献１１から公知である。これにはとりわけ、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタンまたはドロマイト（ＣａＭｇ［Ｃｏ₃］₂）が含まれる。ＡＴＨ（アルミニウム三水和物）の使用も公知である。

本発明によれば、ポリイミド、シリコーン、フッ素樹脂またはアラミドの混合ポリマーも使用することができる。本発明によれば、ワイヤまたは繊維を種々のポリマーにより被覆することもでき、例えばポリアミドによる基本層とシリコーンによるさらなる被覆、またはその反対も所望の柔軟性に応じて可能である。

特許文献５との相違は、プラズマ構成体が密着構造であることである。作用面の形状は変化しない。なぜなら誘電体が変形されないからである。付加的な支持エレメントも不要であり、このシステムはすでに十分に安定している。さらなる相違は、プラズマ源のテキスタイル・バリエーションである。

誘電体バリア表面放電を形成するための接地電極は、必ずしもガス透過性である必要はない。特定の適用、例えば特別に気密にシールドされる治療に対しては、小型空調が必要である。ガス透過性の電極を使用する場合には、このことは、外部雰囲気に対するシールドを、付加的に施与されたガス不透過性の層またはフォイルにより行うことによって達成される。または必要な場合には閉鎖可能なガス管路に接続することのできるガス気密に封鎖されたケーシングによって達成される。

しかし本発明の好ましい一実施形態によれば、導電性織物素材から成るガス透過性の接地電極が誘電体バリア表面放電を形成するために使用される。

本発明の実施形態の主要部材は、誘電体バリア表面放電を形成するための専用の、好ましくはガス透過性の電極構成体であり、この電極構成体では、好ましくは接地電極が導電性織物素材から作製され、高電圧電極が細いワイヤまたは導電性の繊維から作製され、このワイヤまたは繊維は特別の要求を満たさなければならない絶縁層により被覆されている。本発明に基づき、人体の罹患した皮膚領域において皮膚表面または傷口の直接近傍に、罹患したエリアの治療のために平面状のプラズマを形成することができる。このプラズマは、温度および電圧による皮膚の負荷に関しては無害である。ガス透過性の織物平面構造体の利点はとりわけ、構成体を任意に湾曲した表面にフレキシブルに載置することができ、さらに環境とのガス交換が可能であり、ないしは特別のプロセスガス混合気を、織物素材を通して活性プラズマ領域に所期のように調量できることである。

植物（樹木）も傷を有する。とりわけ貴重な植物では、本発明の装置により相応の適用法が得られる。

本発明を実施例に基づき詳細に説明する。

図１と図２は、本発明の装置の機能パターンを概略的に示す図である。ここで２つの実施例の相違は、接地電極として用いられる導電性織物素材上の絶縁ワイヤから成る高電圧電極の構成にある。図１では高電圧電極がスパイラル状に配置されており、一方、図２にはメアンダ状に配置された高電圧電極が図示されている。

図３は、本発明の装置の一変形例の基本構造を示す。この装置では、特別のプロセスガス混合気を、場合によりさらなる物質を添加して、ガス透過性の電極構成体を通して調量供給することができる。

以下の図面では以下の参照符号が使用される。

１ 導電性の織られた素材（例えば導電性の織物素材）から成る接地電極
２ 耐熱性、耐プラズマ性および化学的耐性があり、高い絶縁耐力を備える絶縁材料（例えばカプトン（登録商標）ＣＲ）から成る高電圧電極
３ 高電圧ケーブル
４ アースケーブル
５ ガスノズル
６ ガス供給部

Claims (12)

1. ヒトまたは動物または植物の表面領域、しかし特に皮膚または粘膜エリアを、冷えた大気圧プラズマを用い誘電体バリア表面放電を形成することによって治療するための装置であって、少なくとも１つの高電圧ケーブルと、少なくとも１つのアースケーブルと、少なくとも１つのプラズマ源と、少なくとも１つのガス供給部と、少なくとも１つの接地電極と、少なくとも１つの高電圧電極とを有する装置において、
   前記高電圧電極は、フレキシブルなワイヤまたは導電性の繊維から作製され、前記ワイヤまたは繊維は、伸縮自在な絶縁層によって被覆されており、形成すべき誘電体バリア放電のための誘電体として用いられ、前記高電圧電極は、治療すべき身体エリアまたは表面の輪郭に同時に適合し、少なくとも２ｋＶの絶縁耐力を有する、ことを特徴とする装置。
2. 前記高電圧電極のための絶縁層として、シリコーン、フッ素樹脂またはアラミド、好ましくはポリイミドが用いられ、前記絶縁層はフレキシブルな電極を等間隔で取り囲んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 芳香族ポリイミド、好ましくはＰｏｌｙ（４，４’−オキシジフェニレン−ピロメリトイミド）が使用される、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記芳香族ポリイミドは無機充填剤を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記絶縁層としてカプトン（登録商標）−ＣＲが使用される、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 導電性、ガス透過性かつフレキシブルな素材が、接地電極として機能する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 接地電極として導電性織物平面構造体が機能し、前記織物平面構造体は、織物素材を作製するための通常の方法によって製造され、しかし好ましくは織られ、編まれ、撚り合わされ、または毛編みされている、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 導電性、ガス不透過性かつフレキシブルな素材が、接地電極として機能する、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 装置が少なくとも１つのガスノズルを有する、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記ガス供給部は遮断装置により遮断することができ、これにより封鎖された容積内で小型空調の条件の下で治療すべき表面上で治療を行うことができる、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記プラズマ源の電極構成体はガス透過性であり、それにより前記電極構成体を通して治療すべき表面上にガス流を形成することができる、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
12. 請求項１から１１の少なくとも一項に記載の装置を有する、皮膚領域に施与するための絆創膏、マンシェットまたは傷口カバー。

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