JP2016507255A - プラズマの流れを提供する装置 - Google Patents

Abstract

治療領域の治療のために活性種を備えるガスプラズマを環境大気圧において形成する装置（１００）。装置はガスプラズマを形成するプラズマセル（１１２）を備える。プラズマセルは、ソース（１１８）からガスを受け取る入口（１１６）と、プラズマセルで生成された活性種を放出する出口（１１９）とを備える。好ましくはポリイミドで出来ている誘電体基板（２２）は、入口から出口まで搬送されるガスの流路の周りを囲み、活性種を形成するように流路に沿ってガスを付勢するために誘電体基板上に電極（２６）が形成される。保護ライニング（３２）は、活性種の誘電体基板（２２）の材料との反応を抑えるために誘電体基板（２２）の内側表面に位置している。誘電体基板上に形成された電極を備える接地電極（１４０）は、プラズマセルを実質的に取り囲み、プラズマセルに少なくとも部分的に重なる。【選択図】図７

Description

本発明は、大気プラズマの流れを提供する装置に関する。

非熱的ガスプラズマ生成システムは周知であり、人または動物体の治療のために、工業、歯科、医療、美容、および獣医分野などの多くの分野で有用性がある。非熱的ガスプラズマ生成は著しい熱的組織損傷を引き起こすことなく、血液の凝固、洗浄、表面からの汚染物質の滅菌および除去、消毒、組織の再結合および組織障害の治療を促進するために使用されることが出来る。患者が耐えられるように、イオンおよび非イオン化ガスを含む大気プラズマ流は、好ましくはおよそ４０度（セ氏）未満の、受容可能な温度で維持されるべきである。

このようなプラズマ装置において、電力を節約すること、および、同様にガス消費を節約すると同時に治療領域に届けられるプラズマにおける活性種（例えば、ＯＨラジカル）の量を増やすことがさらに望ましい。

本発明は、治療領域の治療のために活性種を備えるガスプラズマを環境大気圧において形成する装置であって、装置は、治療領域の治療のためにガスプラズマを形成する少なくとも１つのプラズマセルであって、ソースからガスを受け取る入口およびセルで生成された活性種を放出する出口と、入口から出口まで搬送されるガスの流路の周りに封入された誘電体基板と、活性種を形成するように流路に沿ってガスを付勢するために誘電体基板の上または中に形成された電極と、誘電体基板を活性種との反応から保護するために誘電体基板の内部表面に形成された誘電体で出来た保護被覆とを備える、少なくとも１つのプラズマセルを備え、装置は、誘電体基板と誘電体基板の上または中に形成された電極とを備える接地電極であって、少なくとも１つのプラズマセルを実質的に取り囲み、少なくとも１つのプラズマセルに少なくとも部分的に重なる接地電極を、さらに備える装置を提供する。

少なくとも１つのプラズマセルおよび接地電極によって作り出された電界の作用は、非熱的プラズマを供給するために必要な電力を低減するのに役立つので、本発明の装置は有利である。

少なくとも１つのプラズマセルおよび／または接地電極の、誘電体基板は、ポリイミドで作られている。ポリイミドは、それらが軽量で、柔軟で、熱および化学物質に耐性があり、高い絶縁耐力を有し、プリントされた電気部品のために基板の役割を果たすことが可能であるという利点がある。

好ましくは、保護被覆は、一般に活性種と反応的でない、ポリ四フッ化エチレン、フッ化エチレンプロピレンまたはシリコーンゴムの１つから選択された材料で作られている。保護被覆は、セルで生成された活性種と一般に反応的でない材料で作られることが出来る。

１つの好ましい実施形態において、少なくとも１つのプラズマセルの電極、および／または接地電極は、それぞれの誘電体基板に導電材料をパターニングすることによって形成される。電極は、好ましくはプリントされることが出来、または、それぞれの誘電体基板に転写された繊維性マトリックスで形成されることが出来る。

好ましくは、少なくとも１つのプラズマセルの誘電体基板は、柔軟であり、流路を画定するように形づくられる。好ましい実施形態において、少なくとも１つのプラズマセルの誘電体基板は、流路を囲む柔軟な管によって形成される。

保護シースは、好ましくは、電極を保護するように、少なくとも１つのプラズマセルの誘電体基板および電極の周りに形成される。

１つの好ましい実施形態において、装置は複数のプラズマセルを有するプラズマ・セル・アレイを備える。

もう１つの実施態様において、本発明は、先行する請求項のいずれかで主張されるような装置のためのプラズマセルに関連している。

本発明による装置は、ポリイミドで出来た誘電体基板に電極を形成することと、セル入口からセル出口までガスの流路を形成するように誘電体基板を構成することと、基板を活性種との反応から保護するために誘電体基板の内部表面に保護的な誘電体被覆を形成することとによって、作られることが出来る。

電極は誘電体基板上にパターン形成されることが出来る。

パターン形成される電極は、プリントによって誘電体基板上に被着させられる、または誘電体基板に転写された繊維性マトリックスで形成されることが出来る。

誘電体基板は柔軟であり、基板上の電極の形成の後に基板は入口と出口との間に流路を囲むように形づくられる。

誘電体基板は装置内の型の形状に合うように形づくられることが出来る。

保護被覆は、セルで生成された活性種と一般に反応的でない材料で作られることが出来る。

方法は、誘電体基板およびパターン形成された電極の周りに誘電体で出来た保護シースを形成することを備えることが出来る。

本発明がより明確に理解されるために、単なる例として与えられる本発明のいくつかの実施形態が、添付の図面を参照して以下により詳細に説明されるであろう。

プラズマを形成する装置を示す。 装置のプラズマセルをより詳細に示す。 プラズマセルを斜視図で示す。 プラズマセルを縦断面図で示す。 プラズマセルを横断面図で示す。 セルの電極を示す。 プラズマセルを斜視図で示す。 プラズマセルを縦断面図で示す。 プラズマセルを横断面図で示す。 プラズマセルを平面図で示す。 プラズマセルを外部の一部を切り取った図で示す。 プラズマ・セル・アレイを有する装置を示す。 代替の構成を有する装置を示す。 図７のノズル部の詳細図を示す。

図１を参照すると、歯などの人または動物体の一部とすることが出来る治療領域の治療のためにプラズマの流れを提供する装置１０が示される。装置は、治療領域の治療のために、ノズル１４を通って放出される活性種を備えるガスプラズマを環境大気圧において形成するプラズマセル１２を備える。圧力は厳密な環境大気圧を維持するように制御される必要はないが、著しい正圧または負圧は図１の実施例では一般に回避されるべきである。

プラズマセル１２は、ソース１８からガスを受け取る入口１６と、セルで生成された活性種を放出する出口２０とを備える。誘電体基板２２は入口から出口まで搬送されるガスの流路２４の周りに封入される。電極２６は誘電体基板の外面上に形成され、活性種を形成するように流路に沿ったガスを付勢するために電気コネクタ３０によって電力源２８に接続される。電極２６は、誘電体基板２２に埋め込まれる、または基板の間に挟まれることが出来る。電力源は、例えば１００ＭＨｚで２．５ｋＶの実効値のように、セル内のガスを付勢するために適切に高い電圧および周波数で電極を駆動するように設計されるが、基板を通り抜けて導電性経路が形成されることを回避するために、電圧は誘電体基板の絶縁耐力を超えてはならない。電源は同様に、パターン形成された電極構成の経路を溶かして必然的にショートさせる原因となる電極構成を過負荷にしないように構成されるべきである。筐体２９は装置の構成要素を収納する。

プラズマセルを通って取り出された、拡大された第２節で説明した構成が図２に示される。本実施例の電極２６は、らせん状の形をとり、ほぼ円筒状の誘導体基板２２の外面に転写される。電極は、プラズマセルでほぼ一様な電界を作り出すように規則的なパターンを有する。保護ライニング３２は、セル１２で生成された活性種の誘電体基板２２との反応を抑えるために誘電体基板の内側表面に位置している。このような反応はもし許されるならば、誘電体基板の質を低下させ、その電気絶縁性または絶縁耐力を低減し、セルで電極とガスとの間の電気伝導をもたらすであろう。このような伝導は、プラズマを加熱し、電力を消耗させ、好ましくない活性種を作り出すことが出来る、アーク発生につながるかもしれない。保護シース３４は電極および誘電体基板を取り囲み、内部のセル構成要素を物理的な損傷から保護する。本実施例のシース３４は、高電圧への暴露からプラズマセルの外部領域を守る誘電体で作られている。プラズマセルの外部領域は通常空気を含み、高電圧は、シースによって保護されなければ、空気中の酸素を付勢することによってオゾンを作り出すであろう。

保護ライニング３２によって提供される保護は、保護ライニング３２が存在しない場合よりも、誘導体基板２２のための材料の選択肢が多いことを意味する。後者の場合、基板２２は、その必要とされる電気的特性に加えて、セルで生成される活性種と反応的でないことが必要とされるであろう。活性種は、それからプラズマが生成されアルゴンまたは窒素とすることが出来る、原料ガスに依存する。従って、基板２２は、適切な電気的特性を有するが一般に活性種と反応的なポリイミドで作られていてもよい。保護ライニング３２は、一般に活性種と反応的でない、ポリ四フッ化エチレン、フッ化エチレンプロピレンまたはシリコーンゴムなどの材料で作られていることが出来る。セルの複合構造は、必要とされる電気的特性を有するが使用の間に著しく質が低下しないであろう構成を提供する。

誘電体基板２２は任意の適切な誘電体媒質で作られていることが出来、５ｍｍより少ない、好ましくは２ｍｍより少ない、およびより好ましくは１ｍｍより少ない厚さを有し、好ましくは薄い。セルで放電ガスを横切って生成される電界は増加する厚さによって低減されるから、薄い基板は、低減された電力消費量でより高い強度の電界が生成されることを可能にする。しかしながら、多くの誘電体媒質は、チャンバで大気プラズマを生成するのに十分高い電界に暴露されたとき壊れることに抵抗するために薄いとき特に不十分な強度を有することは注意されたい。従って、選択された誘電体基板２２の絶縁耐力は、電極からセル内のガスへの著しい電気伝導に抵抗するのに十分であるべきである。以下により詳細に説明されるように、誘電体材料は、良好な電気的特性を有し、多くの異なった形状のどの１つにでも構成されることが出来ることを意味する可撓性材料である、ポリイミドとすることが出来る。

ポリイミドはイミド単量体の重合体である。ポリイミドは軽量で、柔軟で、熱および化学物質に耐性があり、高い絶縁耐力を有し、プリントされた電気部品のために基板の役割を果たすことが可能である。本発明における使用のために適切なポリイミドおよびそれらの準備は、例えば、米国特許第３１７９６３４号で説明される。ポリイミドを準備するよく知られた処理手順は、対応するポリ（アミド）酸をもたらすように、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）またはＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）などの双極性非プロトン性溶媒中で環境条件において二無水物およびジアミンを反応させることを伴う、２段階のポリ（アミド酸）プロセスである。この酸はそれから最終的なポリイミドに環化される。このようなポリイミドは商業的に、特に商標ＫＡＰＴＯＮの下で売られている。ＫＡＰＴＯＮ製品で最も広範囲にわたって使用されるポリイミドは、単量体ピロメリット酸二無水物および４、４’−オキシジアニリンを利用すると思われている。

いくつかの商業的なポリイミド製品は他の合成樹脂材料との積層物である。このような積層物は、米国特許第３６１６１７７号および米国特許出願公開第２００５／００１３９８８Ａ１号で開示されている。後者の文献は、特にポリイミドコア層および高温フッ素重合体結合層を備える誘電体基板に関連している。

ポリイミドを、その曲げ強さを強化するために黒鉛またはグラスファイバと、そしてその熱伝導率を強化するために金属と、混ぜ合わせることは同様に知られている。電気のコロナ放電に耐性があるポリイミドの等級を提供することがさらに知られている。例えば、このような製品は、ＫＡＰＴＯＮ ＣＲおよびＫＡＰＴＯＮ ＦＣＲとして商業的に利用可能である。ポリイミドのコロナ放電に耐性がある形態は、例えば、米国特許第３３８９１１１号から知られている。その明細書で開示された組成物は、ある一定の有機金属化合物、特に、その化合物の中で金属が炭素を通って分子の有機的な部分に結合される、元素の周期表のグループＩＶｂおよびＶｂから選択された元素または鉄の芳香族、脂肪族または芳香脂肪族化合物を含む。

別の適切なポリイミドは、カネカテキサス株式会社によって作られたＡＦ型芳香族ポリイミドであるＡＰＩＣＡＬポリイミドフィルムである。このポリイミドは選択された特定のフィルムに依存して１１８〜１９７ｋＶ／ｍｍの範囲の絶縁耐力を有する。

電極２６は、銅から作られ、蒸着またはエッチングのような、プリント回路基板の製造で使用される技術によって誘電体基板２２にプリントされることが出来る。しかしながら、プリント回路基板では、高い電界は一般に望ましくないのに対して、電極パターンはプラズマセルで高い電界を生成するように構成される。さらにプリント回路基板では、配線は基板の片側で形成され、ビアを相互に接続することによって、基板の反対側に位置している構成要素間で電気信号を搬送するために主に使用される導電体としての役割を果たす。本発明において、電極パターンは信号を搬送せず、例えば１ｋＶの（またはもっとずっと大きい）、高い電位での使用のために設計される。

保護シース３４は、電極パターンおよび基板と装置内の環境条件との間に物的障壁を構成し、同様に、セルをほぼ円筒状または他の望ましい形状に維持する構造的な支持を提供する。従って、保護シース３４はポリエーテルブロックアミドなどの熱可塑性物質で作られることが出来る。保護シース３４は同様に好ましくは電極とプラズマセルの外側との間に電気的絶縁を提供する誘電体である。代わりに、誘電体層が誘電体基板２２および電極２６を覆ってもよく、１つまたは複数の他の層が誘電体層２２を覆ってもよい。

１つまたは複数の接着性の層、１つまたは複数のさらなる電極パターン、または１つまたは複数の誘電体層などの、さらなる層が、積層プラズマセルに供給されてもよい。

図３を参照すると、そのまたはそれぞれの電極が蒸着またはエッチングなどのプリントによって誘電体基板に転写されたプラズマセル４０がより詳細に示されている。同様の符号は、上述の特徴を示すために使用され、簡潔にするため再び説明されない。セル４０は、共にプリント回路基板の製造で知られるプリント技術によって誘電体基板４６にプリントされた、第１の電極４２および第２の電極４４を備える。第２の誘電体層４８はパターン形成された電極を覆い、セルを保護し電気的に絶縁する。ガス導管４９はガスのソースからプラズマセルまでガスを搬送する。保護ライニング３２は図の簡潔さのために図３では示されない。

好ましいプラズマセル製造方法において、電極４２、４４は、本実施例ではセルの出口２０を形成する先細りの前部を伴う円筒である、望ましい形状にプリント後に基板が形成されることが出来るように柔軟なポリイミドなどのほぼ平面な誘電体基板にプリントされる。ほぼ長方形の平面基板は円筒に形成され、そして次に、基板を円筒形状で確保するために基板の長手方向の端はつなぎ合わされ固定される。この点について、平面基板への電極のプリントは、円筒状基板にプリントするより容易で安価に達成され、平面基板へのプリントには標準的なプリント回路基板製造設備が即応出来る。けれどももちろん、本発明は、円筒状基板上にプリントするかまたは他の方法でパターニングすることを妨げない。

フレキシブル電子回路、またはいわゆるフレックス回路は他の技術分野で知られていて、例えばカメラや携帯電話で使用される。このような分野で、電子部品は、ポリイミド、ＰＥＥＫまたは透明な導電性のポリエステルフィルムなどの柔軟な合成樹脂基板上に取り付けられる。さらに、フレックス回路はポリエステル上にスクリーン印刷された銀回路とすることが出来る。これらのフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）は通常フォトリソグラフィによって作られる。フレキシブル箔回路を作る代替の方法は、ポリエチレンテレフタレートの２つの層の間に非常に薄い（例えば０．０７ｍｍ）銅ストリップを積層することである。通常厚さ０．０５ｍｍのこれらのポリエチレンテレフタレート層は、熱硬化性の接着剤で被覆され、積層プロセス中に活性化されるであろう。これらの技術は本発明のプラズマセルの生産に使用することが出来る。しかしながら、周知のフレキシブル回路基板は低周波数で低電位をもたらすように設計されるのに対し、本発明のプラズマセルの電極構成は高電圧（例えば、１〜３ｋＶ）および高周波数（例えば、１００ｋＨｚを超える）をもたらすように設計されることは、注意されたい。

誘電体基板の柔軟性はそれが装置内の型に合うように形づくられることが出来ることを意味する。型は例えば石英管、またはノズルアタッチメントの一部であってもよい。この基板の柔軟性は、より効率的な空間の使用につながり、装置のサイズの減少、またはもし好まれるなら電力源のような装置内の他の構成要素のサイズの許容可能な増加に貢献する、装置内でのプラズマセル配置に対するより多くの適用範囲を可能にする。

図３に示された実施例において、２つの電極が示され電気コネクタ５２、５４によって電力源に接続されている。コネクタおよび電極パターンは、セルの他の構成要素が取り除かれた図３ｄで最も明確に見られることが出来る。パターンはセルでの活性種の生成を強化するように構成され、コイル、ジグザグまたは曲線状のトラックなどの任意の適切な形状から成ることが出来る。パターンをプリントすることは、著しい出費なしで、かつトラック間でショートする危険なしで、複雑で適切なパターンが作り出されることを可能にする。好ましくは、セル内でガスにほぼ一様な電界が適用されるように、パターンは可能な限りセルの表面の多くを覆う。急な角または尖った先端のような領域は比較的高い数の電荷キャリアを引きつけることが出来、それは同様に不均一な電界を作り出すことが出来ることは理解されるであろうから、パターンは急な角または尖った先端なしで形成されることが出来る。

ほぼ円筒状のプラズマセル４０は３〜１０ｍｍの外径および０．５〜２ｍｍの出口ノズル直径を有することが出来る。誘電体基板層４６、４８は厚さ０．１〜１ｍｍとすることが出来る。電極束は幅および厚さにおいておよそ０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍとすることが出来る。保護層は厚さおよそ１ｍｍとすることが出来る。

ほぼ円筒状のプラズマセルが図３に示される一方、他の形状、例えば曲がりくねった経路を通ってガスを搬送するセルが柔軟な構成要素から作られることが出来る。このような構成はセル内でのガスの滞留時間を増やしプラズマ形成を促進する。より平たい形状を有するもう１つのプラズマセルが図４に示される。

図４を参照すると、誘電体基板６６にプリントされた電極６２、６４を備えるプラズマセル６０が示されている。図４における同様の符号は、上述の特徴を示すために使用され、簡潔にするため再び説明されない。電極が誘電体材料の中に埋め込まれるように、第２の誘電体層６８は電極パターンを覆う。本実施例において、誘電体基板６６はほぼ平面形状に形成される。この点に関して、基板は、流路に沿って入口１６と出口２０の間に広がる第１次元Ｄ１および一般に第１次元に横向きの第２次元Ｄ２において、一般に第１および第２次元に直角の第３次元Ｄ３におけるより、実質的に大きい広がりを有する。図示されるように、第１次元は一般にチャンバを通って広がり、第２次元はチャンバを横切って広がり、第３次元はチャンバの厚さにおいて広がる。

平面セルの利点は３つある。第１に、ガスは、第１次元でチャンバを通過するときに比較的長い期間電界に暴露される。第２に、第１次元におけるそれぞれの単位長に対して、第２次元における比較的大きな幅のために比較的大量のガスが電界に暴露される。第３に、チャンバの比較的小さい厚さは、まだ妥当なガスの流れにチャンバを与える一方、チャンバを通過するすべてのガスの最大距離が、そのまたはそれぞれの電極からほんの短い距離であることを保証する。プラズマチャンバの内部の表面積はガスの体積と比較して大きく、従ってガスから離れて熱を輸送することに貢献することは同様に注意されたい。図１に示された実施例において、チャンバの幅はおよそ１０ｍｍであり、長さはおよそ５０ｍｍである。チャンバの高さは好ましくは５ｍｍ未満であり、より好ましくはおよそ２ｍｍ未満である。

本実施例では、電極は、ほぼ「Ｓ」型の形状で基板６６のそれぞれの平面状の面に転写される。電極は、セルにおいてガスチャンバを通るのではなく縁の周りに生成された電界のクロスオーバを低減するために、それぞれの平面状の面の縁から間隔を置かれ、それぞれの平面状の面の一部のみを覆う。

電極パターンは連続的には出来ないが、代わりに、互いに間隔を空けられることが出来る、セクション、または離散的なパターンで提供されることが出来る。電極は好ましくはセルの特定の特性、例えばセルを通るガスの流量、セルで生成される活性種の半減期および必要とされる治療のタイプに依存して構成される。

本発明の別の実施形態が図５に示される。この場合ポリイミドから形成された、ほぼ管状、または円筒状の誘電体基板８２を備えるプラズマセル８０が示される。ポリ四フッ化エチレンで作られることが出来る保護層８４は、使用中に基板の劣化を抑えるために誘電体基板の内部表面を覆う。電極８６は誘電体基板上にパターン形成される。電極は本実施例では鋼編組である繊維性マトリックスで出来ている。電極パターンはこの図では繊維の格子であるが、任意の適切なパターンが形成されてもよいことは理解されるであろう。単純な実験は、電圧および周波数を変えることを伴って、どのパターンがうまく機能しプラズマセルで良好な電界を確立するか明らかにするであろう。電極パターンは、最初に鋼、銅または他の導電材料を誘電体基板に転写し、次に所望のパターンを作り出すように材料を除去するためにレーザを使用することによって形成されることが出来る。代わりに、繊維性マトリックスは押出し法の間に基板に転写されてもよい。保護シース８８は電極パターンおよび誘電体基板を覆う。シースは力学的支持と電気的絶縁を提供する。ポリイミドはシースを形成するために使用されることが出来る。

Ｍｉｃｒｏｌｕｍｅｎ（登録商標）は、管がカテーテルとして使用される医学の分野での使用のためであるが、適切な管状構造を作る。ポリイミド層に転写される鋼編組は管に構造的な弾力性を提供し、電気を搬送するように設計されない。身体に挿入されるとき終わることを可能にするようにポリイミド基板は可撓性材料を提供する。このような管のサイズは身体の管の内側に適合するように必ず小さく（およそ１〜３ｍｍ）、このようなサイズは上に詳細に説明された理由のためプラズマセルとして使用するのに適することは理解されるであろう。

例として図２を参照すると、本明細書で説明されたプラズマセルは、誘電体基板２２上に電極２６をパターニングし、セル入口１６からセル出口２０までガスの流路を形成するように、例えば円筒に、誘電体基板２２を構成し、活性種の誘電体基板との反応を抑えるために誘電体基板の内部表面に保護ライニング３２を形成することにより製造されることが出来る。必要に応じてステップの順序は選択されることが出来る。

図３および図４に示された実施例において、パターン形成された電極はプリント回路基板の製造で知られるプリント技術によって誘電体基板に被着させられる。例えば、サブトラクティブ法において、銅の層は基板全体にわたって接着されることが出来、（「空白のプリント回路基板」を作り）次に一時的なマスクを適用した後に不要な銅を除去し（例えばエッチングにより）、所望の銅トレースのみを残すことが出来る。代わりに、アディティブ法において、導電性の配線経路は、普通は多数の電気めっき工程の複雑なプロセスによって、空の基板（または銅の非常に薄い層を有する基板）にトレースを被着させることにより作られる。

回路基板の大部分は使用中平らなままである。しかしながら、プラズマセルを製造する好ましい方法において、誘電体基板は、その上に電極がパターン形成される薄膜可撓性誘電体材料で出来ている。基板はそれで、入口と出口との間で流路を囲むように、例えば円筒として、または出口と入口との間の直線経路に従わない形態に、形づくられることが出来る。代わりに、回路は水晶または他の誘電体材料の管に挿入されることが出来、そこでは管の形状に従うであろう。このようにして、プラズマセルは、比較的高価でない平面基板上への導電性経路のプリントによって製造され、そして次に必要とされる形状に形成されることが出来る。保護ライニングは平面基板の１つの表面に形成され、一方電極パターンは反対の表面にプリントされる。

図５を参照すると、パターン形成された電極は、管状基板の押出しの間にまたはその製造の後に誘電体基板に転写される繊維性マトリックスで形成される。基板のために選択される素材は柔軟性があるので、プラズマセルは後で任意の所望の形状に形成されることが出来る。

本実施形態において、基板の誘電体材料の選択は、好ましくはその熱伝導率を考慮すべきであり、この点に関して、熱がセル内のガスから離れて伝えられることが出来るように、ポリイミドはおよそ０．５Ｗ／ｍ．Ｋの比較的良好な熱伝導率を有する。プラズマチャンバから放出されるガス混合物の温度は好ましくは６０度（セ氏）未満であり、より好ましくは４０度（セ氏）未満である。

電極は、誘電体基板上にほぼ一様にパターン形成されることが出来、または他の領域とは異なった導電性経路の集中を有する１つの領域を作り出すようにパターン形成されることが出来る。例えば、治療領域に近づくにつれてより多くのエネルギーがガスに供給されるように、セルの入口の方へと比較してセルの出口の方へより強い電界を作り出すことが望ましいかもしれない。代わりに、電極パターンは、流路に沿って互いに間隔を開けられた直列の複数の離散的なパターンから成ってもよい。

本明細書に説明されたプラズマセルを有する実施形態の装置はコンパクトな形態に適し、好ましい構成において、装置は、例えば電気歯ブラシが手で持って操作されることが出来るように、手で持って操作されるように構成される。ハンドヘルドの装置は、使用中に扱いにくくないように十分に小さく軽くなくてはならず、口の中の特定の歯のような治療領域への生成された活性種の適用に対して比較的正確に指導されるかもしれない。この点に関して、装置は１ｋｇ未満の質量、２００ｍｍ未満の長さおよび５０ｍｍの幅を有するように構成されることが出来る。

さらなる装置が図６に示される。本明細書に説明されるように、プラズマセルは比較的小さく（例えば、長さ５０ｍｍ×幅５ｍｍ）することが出来、複数のプラズマセルを備えるプラズマ・セル・アレイ８８は、それ自身手で持って操作されるのに適した１つの装置で提供される。図６において、装置９０は、そのそれぞれが、付勢されるべきガスをセルの中に受け取るためにガスのソース１８と、およびプラズマがセルから治療領域に届けられるようにノズル１４（またはそれぞれのノズル）と、流体連通している、３つのプラズマセル９２、９４、９６を備える。ガスダクト９８はガスソースから伸び、ガスをそれぞれのセルに届けるために三叉になる。さらにダクト１００はセル出口から伸び、活性種をノズルに届けるために合流する。それぞれのセルの電極は導電体１０２によって電力源２８に接続される。

図示されたようなプラズマ・セル・アレイは、図１に示された装置の１つのプラズマセルよりもより多くの量の活性種を治療領域に届けることが出来る。しかしながら、単により大きいプラズマセルを含む装置と異なり、プラズマ・セル・アレイの設備は、ガスがセルの電極により近く近接し、従って、生成された電界とより容易に相互作用することを可能にする。より大きいセルにおいては、ガスと電極との間の最大距離が増大させられ、従って、ガスに同等のエネルギーを届けるために電極でより大きな電位が作られなければならないであろう。

本実施例では、プラズマ・セル・アレイは３つのプラズマセルを備えるが、任意の数のセルが含まれてもよい。さらに、３つのプラズマセルは並列関係に配置されているが、１つまたは複数のセルは直列に提供されてもよい。しかしながら、直列関係は、直列の第１で生成されたプラズマが治療領域への適用のために存続しているように、活性種の半減期が十分長い場合に限り、適切であることが出来る。

図７は代替の構成を有するさらなる装置１００を示す。図１の装置１０に類似の方法で、装置１００は、ノズル１１４を通して（ノズル出口１２０によって）放出されるようにガスプラズマを形成するプラズマセル１１２を構成する。プラズマセル１１２は、ソース１１８からガスを受け取る入口１１６と、ノズル出口１２０の上流（使用時）に配置されたプラズマチャンバ１２１にセルで生成された活性種を放出する出口１１９とを備える。

プラズマセル１１２は図２に示されるプラズマセルと実質的に同じ構成を有する。しかしながら、プラズマセル１１２は本明細書で上述のプラズマセル構成のいずれかと一致する任意の構成を有することが出来ることは理解されるであろう。特に、電極２６は、図２を参照して説明されたらせん状の構成以外のどんな構成であってもよく、誘電体基板２２の中に埋め込まれ、または間に挟まれることが出来る。プラズマセル１１２の電極２６は、リチウムバッテリ１２８によって駆動される高圧変圧器１２９の高圧側に接続される。このようにして、使用中に、プラズマセル１１２の入口１１６から出口１１９まで流路に沿って移動するガスは活性種を形成するように付勢される。

筐体１５０は、装置１００の構成要素を収納し、装置は圧力調整器１３１および操作ボタン１３２をさらに備える。操作ボタン１３２はプラズマセル１１２へのガス供給を開くためと、高圧変圧器１２９を付勢するためとの両方に使用可能とすることが出来る。代わりに、個々のスイッチがこの目的で提供されてもよい。

装置１００のノズル１１４は、プラズマセル１１２の保護シース３６と一体であってもよい。しかしながら、図７に示された実施例において、ノズル１１４はプラズマセル１１２から分離している。プラズマセル１１２は、筐体１５０の壁に隣接したノズル１１４の中に固定される。

装置１００は接地電極１４０をさらに備える。接地電極１４０は実質的に円筒状の形で、筐体１５０の壁に隣接したノズル１１４の外面に固定される。図７に示されるように、接地電極１４０はプラズマセル１１２と同心であって、接地電極１４０の最外端１４３は、プラズマセル１１２の放出端１１９よりノズル出口１２０に近くなるように、プラズマセルに重なる。同様に、接地電極１４０の最内端１４４は、プラズマセル１１２の入口端１１６よりノズル出口１２０に近い。この構成は、ノズル出口１２０の方へノズル１１４に沿ってプラズマを促す役割を果たす。１つの好ましい実施形態において、プラズマ形成を最適化し、電源により効率的な電力結合を提供し、最も高い電界強度の領域を変えるために、プラズマセル１１２の静電容量における調整を可能にするように、接地電極１４０はプラズマセル１１２に関して軸方向に滑らせられることが出来る。

図８に示されるように、接地電極１４０は誘電体基板１４２上に形成された電極１４１（図８）を備える。誘電体基板１４２は任意の適切な材料で作られてもよいが好ましくはポリイミドで作られている。電極１４１は代わりに、ポリイミド基板の層の間に挟まれるか、その中に埋め込まれてもよい。代わりにまたはさらに、代替の外層材料が接地電極１４０のために提供されてもよい。例えば、接地電極１４０の外面は、最も外側のポリイミド層の他に、または代わりに、ポリエーテルブロックアミド（または他の適切な材料）の保護シースを提供されてもよい。電極１４２は高圧変圧器１２９の接地側に接続される。

プラズマセル１１２に関連した接地電極１４０の図示された構成は、接地電極１４０が存在しなかった場合よりも装置１００を効率的にする効果がある。これは（付勢されているとき）接地電極１４０によって作り出される電界は（付勢されているとき）プラズマセル１１２によって作り出される電界を遮蔽するからである。これは、セル１１２を出て行くプラズマの活性種の望ましいレベルを作り出すためにより少ないエネルギーが必要とされるという効果があり、それによって装置１００をより効率的にする。接地電極１４０の効果は、電界強度を増加させ、プラズマジェットに有害に影響を与えている導電性物体の近接場効果を制御するように作用することである。接地電極１４０は、カプセルに入れられたプラズマセル１１２の基板１４２および基板２２の誘電体価値によって接地の制御を提供し、事実上静電容量を制御する。

ノズル１１４から成る全体のノズル構成、プラズマセル１１２、および接地電極１４０は、装置１００から取り外されることが出来る一体構造のアセンブリとすることが出来る。好ましくは、ノズルアセンブリは容易に取り外され置き換えられることが出来るように、使い捨てである。このことは、衛生上の理由で有益である。この場合、必要な電気的接続は、新しいノズルアセンブリが装備されるときに、内側の電極および外側の電極に接続するプラグによってなされる。

Claims (12)

1. 治療領域の治療のために活性種を備えるガスプラズマを環境大気圧において形成する装置であって、前記装置は、
   前記治療領域の治療のために前記ガスプラズマを形成する少なくとも１つのプラズマセルであって、前記少なくとも１つのプラズマセルは、
   ソースからガスを受け取る入口および前記セルで生成された活性種を放出する出口と、
   前記入口から前記出口まで搬送されるガスの流路の周りに封入された誘電体基板と、
   活性種を形成するように前記流路に沿ってガスを付勢するために前記誘電体基板の上または中に形成された電極と、
   前記誘電体基板を前記活性種との反応から保護するために前記誘電体基板の内部表面に形成された、誘電体で出来た保護被覆と、を備える、
   プラズマセルを備え、前記装置は、
   誘電体基板と前記誘電体基板の上または中に形成された電極とを備える接地電極であって、前記接地電極は前記少なくとも１つのプラズマセルを実質的に取り囲み、前記少なくとも１つのプラズマセルに少なくとも部分的に重なる、接地電極
   をさらに備える、装置。
2. 前記少なくとも１つのプラズマセルおよび／または前記接地電極の、前記誘電体基板は、ポリイミドで作られている、請求項１に記載の装置。
3. 前記保護被覆は、一般に活性種と反応的でない、ポリ四フッ化エチレン、フッ化エチレンプロピレンまたはシリコーンゴムの１つから選択された材料で作られている、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つのプラズマセルの前記電極、および／または前記接地電極は、それぞれの誘電体基板に導電材料をパターニングすることによって形成される、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の装置。
5. 前記電極はプリントされる、請求項４に記載の装置。
6. 前記パターン形成される電極は、前記それぞれの誘電体基板に転写された繊維性マトリックスで形成される、請求項４に記載の装置。
7. 前記少なくとも１つのプラズマセルの前記誘電体基板は、柔軟であり、前記流路を画定するように形づくられる、請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の装置。
8. 前記少なくとも１つのプラズマセルの前記誘電体基板は、前記流路を囲む柔軟な管によって形成される、請求項７に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つのプラズマセルの前記誘電体基板および電極の周りに形成された保護シースを備える、請求項１から請求項８までのいずれかに記載の装置。
10. 複数の前記プラズマセルを有するプラズマ・セル・アレイを備える、請求項１から請求項９までのいずれかに記載の装置。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれかに記載の装置のためのプラズマセル。
12. 治療領域の治療のために活性種を備えるガスプラズマを環境大気圧において形成する装置であって、前記装置は実質的に添付の図面を参照して本明細書で説明された通りである、装置。

Images