JP2017510050A - 指向性の誘電体バリア放電エネルギシステムを用いたプラズマ治療のためのシステム - Google Patents
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Abstract
エネルギを生成するように構成された第１電極組立体を有する指向性の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）エネルギシステムを備えたシステムである。第１電極組立体は、第１チャンバ内に配置された第１流体を有する第１ハウジングと、当該第１電極組立体によって生成されるエネルギをガイドする、または、封じ込める、ことを助けるように構成された第１磁石と、第１誘電体バリアと、を有している。
Description
この部分は、説明され及び／または特許としての保護が請求された本発明の様々な特徴に関連し得る、様々な技術分野を、読み手に紹介することが意図されている。この説明は、本発明の様々な特徴のより良い理解を促すために、背景情報を読み手に提供する上で助けになると信じられている。これらの文章は、そのような文脈で読まれるべきであって、従来技術の自認であると読まれるべきではない。
現在の医療システムは、医者をして、人体の内側及び外側の幅広い病気ないし疾患を治療することを可能にしている。医者は、これらの病気ないし疾患を、局所的な治療（例えば、患者の人体の外部で用いられる治療）を用いて、あるいは、内部的な治療（例えば、外科手術）を用いて、治療し得る。不幸なことに、外科手術は、侵襲的で、高価であって、顕著に長い回復時間を要する。
本発明の様々な特徴及び利点が、添付の図面を参酌して以下の詳細な説明が読まれる時、より良く理解されるであろう。添付の図面においては、同様の符号が、同様の部分を表している。
本発明の１以上の特定の実施形態が、以下に説明される。これらの実施形態は、本発明の例示に過ぎない。また、これらの例示の実施形態の詳細な説明を提供する取り組みの中で、実際の実施の全ての特徴が明細書中に説明されているわけではない。そのような実際の実施の展開においては、任意の技術ないし設計プロジェクトにおけるように、膨大な具体的な決定が、例えばシステム関連及びビジネス関連の制限の追従のような展開者の特定の目標を達成するために、なされる筈である。それらは、１つの実施と他の実施とでは異なり得る。更に、そのような展開の努力は、複雑で時間が掛かるかも知れないが、本発明の利益を得る当業者にとっては、設計及び製造のルーチンワークである。
本発明の実施形態は、非熱性のマルチ周波数でハーモニックリッチなプラズマ（例えば、約６０〜約８０°Ｆ、約７０〜約９０°Ｆ、約８０〜約１００°Ｆ、約９０〜約１１０°Ｆ、または、約１００〜約１２０°Ｆの温度を有する冷プラズマ）、及び／または、マルチ周波数でハーモニックリッチなＲＦエネルギ、を形成することができる指向性の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）エネルギシステムを含んでいる。動作中、指向性のＤＢＤエネルギシステムは、プラズマ流内のイオン及び電子に影響を与えることによって、また、高周波（ＲＦ）エネルギをかなりの距離にわたってガイドすることによって、プラズマを制御して方向付ける。例えば、指向性のＤＢＤエネルギシステムは、エネルギが、生物学的な組織内に深く（例えば、１、２、３、４、５、１０、２０、３０、４０、または、それ以上のｃｍ）浸透することや、生物学的な組織表面を冷プラズマに曝すこと、を可能にし得る。指向性のＤＢＤエネルギシステムは、少なくとも一対の電源電極組立体と接地電極組立体とを含み得る。動作中、電源電極組立体及び接地電極組立体は、目標基材（例えば、生物学的な組織）の両側に置かれて、電源電極組立体によって形成される冷プラズマ及びＲＦエネルギを接地電極組立体が引き付けることを可能にする。幾つかの実施形態では、電極の一方または両方が、基材と電極との間にエアギャップを形成するべく、基材から離れて配置され得る。エアギャップは、電極の一方または両方が、周辺の大気ガスから非熱性のマルチ周波数でハーモニックリッチなプラズマを形成し、同時に、マルチ周波数でハーモニックリッチなＲＦエネルギを放射することを可能にする。動作中、非熱性のマルチ周波数でハーモニックリッチなプラズマが、基材表面を処置（治療）し、一方、プラズマ内の電子及びマルチ周波数でハーモニックリッチなＲＦエネルギが基材内に深く浸透する。別の実施形態では、電極は、基材と直接接触するように置かれ得て、プラズマ形成を遮断する一方で、マルチ周波数でハーモニックリッチなＲＦエネルギが基材内に、及び／または、基材を通過して浸透することを可能にする。幾つかの実施形態では、電源電極組立体と接地電極組立体は、冷プラズマ内の電子及びＲＦエネルギを生物学的な組織を通るように封じ込めてガイドする磁石を含み得る。例えば、指向性のＤＢＤエネルギシステムは、埋め込まれた鉄及び／または電磁石を介して複数の結合された磁場を生成し得る。磁石によって形成された磁場は、電子及びＲＦエネルギをガイドして焦点合わせして、電子及びＲＦエネルギの生物学的な組織（例えば、骨組織、結合組織、筋肉組織、神経組織、及び、表皮組織）への深い浸透を可能にする、と信じられている。これは、外科手術や他の侵襲的処置無しで、損傷、外傷及び／または感染（例えば、内部のバクテリア感染、深い組織の損傷、骨折）からの、より迅速な治癒を可能にし得る。例えば、指向性のＤＢＤエネルギシステムは、目標基材に深く浸透するエネルギによって、病原菌（例えば、バクテリア）を殺すことで、非侵襲的に皮膚下の骨組織の感染を治療することができ、及び／または、生物学的な組織表面を冷プラズマに曝すことができる。
図１は、指向性の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）エネルギシステム１０の一実施形態の側方断面図である。前述のように、指向性のＤＢＤエネルギシステム１０は、プラズマ治療領域１３を治療するべく、目標基材１２（例えば、人間や動物の骨組織、結合組織、筋肉組織、神経組織、及び、表皮組織）内にまたはこれを通過して深く浸透することができる冷プラズマ及び／またはＲＦエネルギを生産し得る。例えば、指向性のＤＢＤエネルギシステム１０は、患者の胸や手足等を治療し得る。幾つかの実施形態では、指向性の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）エネルギシステム１０によって生産される冷プラズマ及び／またはＲＦエネルギは、表面特性、及び／または、対象内部の特性（例えば、人間の空洞、食品、医療材料／装置、等）をも変化させ得る。指向性のＤＢＤエネルギシステム１０は、第１電極組立体１４及び第２電極組立体１６を含み得る。エネルギ伝達を促進するために、第１及び第２電極組立体１４、１６は、目標基材１２の両側（例えば、対向する第１及び第２表面１８、２０）に位置決めされ得る。動作中、第１電極組立体１４に結合された制御部２２は、指向性のＤＢＤエネルギシステム１０が冷プラズマ及びＲＦエネルギ生産することを可能にする電気信号を、第１電極組立体１４に提供する。具体的には、制御部２２は、プロセッサ２４を用いて、記憶部２６に記憶された命令を実行して、電気信号を生産して制御する（例えば、電圧、振幅、周波数、パルスタイミング等を変化させる）。
幾つかの実施形態では、電気信号は、マルチ周波数でハーモニックリッチな信号（例えば、１００〜７００Ｈｚでパルスが現れ、１〜１００ｋＶのピークピーク出力電圧で、マルチ周波数で複数のＡ／Ｃ波を有し、ＤＣと５００ＭＨｚとの間で２〜２００００００以上のハーモニック成分を生産すべく重複している時限パルス電気信号）であり得る。第１電極組立体１４が当該電気信号を受容する時、当該組立体１４の第１誘電体バリア２８に電荷が集まるため、第１電極組立体１４は周波数の幾つかを減衰し得る。電荷が飽和点に到達すると、電気信号は、第１誘電体バリア２８と、第１電極組立体１４と目標基材１２の第１側１８（例えば近位側）（例えば、接地電位）との間のエアギャップ３０と、を横断する。マルチ周波数でハーモニックリッチな電気信号がエアギャップ３０を横断すると、気体の分子／原子が電子を喪失したり取得したりして、正イオン、負イオン及び電子を伴う冷プラズマが生産される。マルチ周波数でハーモニックリッチな電気信号は、典型的なプラズマ形成と比較してより小さなエネルギ及び加熱で、分子／原子からの電子の除去を促進する、と信じられている。従って、プラズマは、低温プラズマないし冷プラズマであり（例えば、約６０〜約１２０°Ｆ、約６０〜約８０°Ｆ、約７０〜約９０°Ｆ、約８０〜約１００°Ｆ、約９０〜約１１０°Ｆ、または、約１００〜約１２０°Ｆの温度を有する冷プラズマ）、温度に敏感な目標基材１２（例えば、生物学的な組織、ポリマー）への照射が可能である。
幾つかの実施形態では、電気信号は、マルチ周波数でハーモニックリッチな信号（例えば、１００〜７００Ｈｚでパルスが現れ、１〜１００ｋＶのピークピーク出力電圧で、マルチ周波数で複数のＡ／Ｃ波を有し、ＤＣと５００ＭＨｚとの間で２〜２００００００以上のハーモニック成分を生産すべく重複している時限パルス電気信号）であり得る。第１電極組立体１４が当該電気信号を受容する時、当該組立体１４の第１誘電体バリア２８に電荷が集まるため、第１電極組立体１４は周波数の幾つかを減衰し得る。電荷が飽和点に到達すると、電気信号は、第１誘電体バリア２８と、第１電極組立体１４と目標基材１２の第１側１８（例えば近位側）（例えば、接地電位）との間のエアギャップ３０と、を横断する。マルチ周波数でハーモニックリッチな電気信号がエアギャップ３０を横断すると、気体の分子／原子が電子を喪失したり取得したりして、正イオン、負イオン及び電子を伴う冷プラズマが生産される。マルチ周波数でハーモニックリッチな電気信号は、典型的なプラズマ形成と比較してより小さなエネルギ及び加熱で、分子／原子からの電子の除去を促進する、と信じられている。従って、プラズマは、低温プラズマないし冷プラズマであり（例えば、約６０〜約１２０°Ｆ、約６０〜約８０°Ｆ、約７０〜約９０°Ｆ、約８０〜約１００°Ｆ、約９０〜約１１０°Ｆ、または、約１００〜約１２０°Ｆの温度を有する冷プラズマ）、温度に敏感な目標基材１２（例えば、生物学的な組織、ポリマー）への照射が可能である。
目標基材１２の反対側２０（例えば遠位側）に、接地された第２電極組立体１６があって、第１電極組立体１４からのプラズマ及びエネルギを引き付ける。第２電極組立体１６は、電源供給されてもよいし、電源供給されないで接地されていてもよい。例えば、第２電極組立体１６も、制御部２２に結合可能である。動作中、制御部２２は、冷プラズマ及びエネルギの第２電極組立体１６への引き付け力を増大させるべく、第２電極組立体１６の電圧を調整し得る。換言すれば、第２電極組立体１６は、目標基材１２を通るように第１電極組立体１４からのプラズマ流内の電子及びエネルギをガイドする及び／または引き付けることをアシストし得る。例えば、第２電極組立体１６は、生物学的な組織の１、２、３、４、５、１０、２０、３０、４０、またはそれ以上のｃｍにわたるエネルギ及び電子の浸透を可能にし得る。
図２は、図１の第１電極組立体１４の一実施形態の側方断面図である。第１電極組立体１４が図示されている一方、第２電極組立体１６は、第１電極組立体１４と同様であり得るし、あるいは、鏡像対称であり得る。第１電極組立体１４は、流体５２（例えば、多相流体）を受容する誘電材料（例えば、ポリオキシメチレン、ボロシリケートガラス、アクリル、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アセタールホモポリマー、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、石英、ガラス）で作られた中空ハウジング５０を含む。例えば、ハウジング５０は、透明または半透明の絶縁ハウジング５０（例えばガラスハウジング）であり得る。幾つかの実施形態では、流体５２は、ハウジング５０内の空洞５８内にシールされた導電性流体５６（例えば、気体及び／または液体）内の導電性材料５４（例えば粒子）を含む多相流体（例えば、固体／気体、固体／液体、気体／液体、固体／気体／液体）であり得る。導電性粒子５４は、導電性の非強磁性材料（例えば、真鍮、銅、銀、アルミニウム、マグネシウム、プラチナ、炭素、溶解塩）であり得るし、あるいは、非強磁性材料の組合せであり得る。幾つかの実施形態では、導電性粒子５４は、ランダムな形状であり得るし、あるいは、均一な形状であり得て、螺旋形、球形、直方体形、細長形、湾曲形、波形、等の形状を有し得る。流体５６は、希ガス（例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン）または希ガスと大気ガス（例えば酸素ないし窒素）との組合せを含む作動ガス混合体であり得る。幾つかの実施形態では、流体５６は液体（食塩水）であり得る。
動作中、制御部２２からの電気信号は、ケーブル５９（例えば、ＨＶ／ＲＦフィードケーブル）を通って、ハウジング５０内の導電性の非強磁性材料のワイヤ電極６０（例えばタングステン）に至る。幾つかの実施形態では、１より多い導電性の非強磁性材料のワイヤ電極６０（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上）が存在し得る。１より多い導電性の非強磁性材料のワイヤ電極６０を有する実施形態は、各電極６０をして、異なる電気信号（例えば、波形の数、周波数、振幅において異なり得る）または同じ電気信号を運ぶ（伝達する）ことを可能にする。電気信号がハウジング５０に入る時、流体５２は、当該電気信号を、ハウジング５０を通して電荷が集まる誘電体バリア２８へと伝える。幾つかの実施形態では、誘電体バリア２８は、ハウジング５０と一体であり得るし、あるいは、別個に取り付けられた誘電体シートまたはプレートであり得る。十分な量の電荷が誘電体バリア２８の第１側６４（例えば近位側）に集まると、マルチ周波数でハーモニックリッチな電気信号は、誘電体バリア２８の第２側６５（例えば遠位側）へと横断し、冷プラズマを形成するエアギャップ３０を横断する。前述のように、幾つかの実施形態は、導電性材料５４（例えば粒子）を含む流体５２（例えば多相流体）を含み得る。電気信号がハウジング５０に入る時、導電性粒子５４が幾つかの周波数を減衰させてキャパシタンスを増大させるアンテナとして作用する（例えば、粒子は電荷を貯蔵するのに利用され得る表面積を増大する）、ということが信じられている。これは、冷プラズマ形成を促進し得る。
マルチ周波数でハーモニックリッチな電気信号がエアギャップ３０を横断する時、気体分子は、電子を喪失したり取得したりして、誘電体バリア２８と生物学的な組織１２との間に、マルチ周波数でハーモニックリッチなプラズマ７０を形成する。エネルギ７４の浸透を増大させるべく、第１電極組立体１４は、冷プラズマ７０及びエネルギ７４をガイドして封じ込める磁場７８を形成する磁石７６を含み得る。例えば、磁石７６は、冷プラズマ７０及びエネルギ７４を磁力線に沿ってガイドし得て、地場７８の外側への冷プラズマ７０及びエネルギ７４の移動を遮断ないし低減し得る。換言すれば、磁石７６は、冷プラズマ７０及びエネルギ７４を焦点合わせし得て、エネルギ７４及び冷プラズマ７０内の電子が目標基材１２（例えば、生物学的な組織）内に深く浸透することを可能にする。
磁石７６は、Ｓ極が軸方向８４を向きＮ極が軸方向８６を向いて誘電体バリア２８に向かうような永久磁石（例えば、ネオジム磁石または強磁性材料で作られた磁石）であり得る。幾つかの実施形態では、磁石７６は、制御部２２に結合された電磁石であり得る。電磁石７６は、地場７８を形成する巻き線（例えば、１０、５０、１００、またはそれ以上）を含み得る。電磁石の磁場の極性は、同様に、Ｓ極が軸方向８４を向きＮ極が軸方向８６を向く態様であり得る。動作中、制御部２２は、電磁石７６を通過する電流（例えばパルス）を増減することによって、電磁石７６の強度を増減し得る。図示のように、磁石７６は、誘電体バリア２８に隣接し得るか、あるいは、磁石７６は、誘電体バリア２８に当接／接触し得る。アークを遮断するべく、誘電体バリア２８は、磁石の側面８０の１、５、１０、１５、２０、２５％である領域を有し得る、あるいは、磁石の側面８０よりも大きい領域を有し得る。最後に、第１電極組立体１４は、目標基材１２に対して第１電極組立体１４を位置決めして方向付ける固定具（例えば、スタンド、調整可能アーム、等）に結合するマウント８２を含み得る。幾つかの実施形態では、マウント８２は、直接的にハウジング５０に結合し得る、あるいは、ハウジング５０の一部として（例えば一部品として）一体的に形成され得る。
図３は、第１電極組立体１４の一実施形態の側方断面図である。図３の第１電極組立体１４は、図２の第１電極組立体１４と同様に作用して、図１の第２電極組立体１６をも表し得る。図３の第１電極組立体１４は、第１及び第２の磁石７６、１０２を含み得る。図示のように、第１磁石７６は、永久磁石であり得て、第２磁石１０２は、電磁石であり得るか、あるいはその逆であり得る。もっとも、幾つかの実施形態では、第１磁石７６及び第２磁石１０２は、両方とも、永久磁石または電磁石であり得る。第１磁石７６は、ネオジムまたは他の強磁性材料で作られ得る一方、第２磁石１０２は、電流が当該巻き線を通る時に地場を形成する巻き線（例えば、１０、５０、１００、またはそれ以上）を含み得る。幾つかの実施形態では、第１磁石７６及び第２磁石１０２の順序は、逆転され得て、第２の電磁石１０２が、第１の永久磁石７６の代わりに、誘電体バリア２８に隣接して配置されてもよい。図示のように、第１及び第２の磁石７６、１０２は、Ｓ極が軸方向８４を向きＮ極が軸方向８６を向くように、位置決めされる。第１及び第２の磁石７６、１０２は、共に、冷プラズマ７０をガイドして焦点合わせして、冷プラズマ７０内の電子及びエネルギ７４が目標基材１２に深く浸透することを可能にする地場７８を形成する。
図４は、第１電極組立体１４の一実施形態の側方断面図である。図４の第１電極組立体１４は、図２及び図３の第１電極組立体１４と同様に作用して、図１の第２電極組立体１６をも表し得る。図４の第１電極組立体１４は、地場７８の強度を増大するべく、第１、第２及び第３の磁石７６、１０２、１０４を含み得る。図示のように、第１磁石７６は、永久磁石であり得て、第２磁石１０２は、電磁石であり得て、第３磁石１０４は、永久磁石であり得る。もっとも、幾つかの実施形態では、第１磁石７６、第２磁石１０２及び第３磁石１０４は、全て永久磁石であり得るし、全て電磁石であり得るし、あるいは、その他の組合せであり得る。前述のように、第１磁石７６及び第３磁石１０４は、ネオジムまたは他の強磁性材料で作られ得る一方、第２磁石１０２は、電流が当該巻き線を通る時に地場７８を形成する巻き線（例えば、１０、５０、１００、またはそれ以上）を含み得る。幾つかの実施形態では、第１磁石７６、第２磁石１０２及び第３磁石０１０４の順序は、逆転され得るか、あるいは、異なる順序を有し得る。例えば、第２磁石１０２が、誘電体バリア２８の近くに配置されて、第１磁石７６及び第３磁石１０４が第２磁石１０２の後方に配置されてもよい。第１磁石７６、第２磁石１０２及び第３磁石１０４の極性は、それらのＳ極が軸方向８４を向きそれらのＮ極が軸方向８６を向いて誘電体バリア２８に向くように、位置決めされる。第１磁石７６、第２磁石１０２及び第３磁石１０４は、共に、冷プラズマ７０及びエネルギ７４をガイドして焦点合わせして、冷プラズマ７０内の電子及びエネルギ７４が目標基材１２に深く浸透することを可能にする地場７８を形成する。
図５は、第１電極組立体１４の一実施形態の部分分解斜視図であり、図１の第２電極組立体１６をも表し得る。図示のように、第１磁石７６、第２磁石１０２及び第３磁石１０４は、円筒形状（例えば、ディスク型磁石）であって、それぞれの第１開口１４０、第２開口１４２、第３開口１４４を含んでいる。これらの開口１４０、１４２、１４４は、磁石７６、１０２、１０４が、周方向にハウジング５０（例えば、円筒形状ハウジング）を取り囲んで、冷プラズマ７０及ぶエネルギ７４をガイドして封じ込める地場７８を提供することを可能にする。幾つかの実施形態では、ハウジング５０は、円筒形状とは別の形状を有し得る（例えば、立方体形、直方体形、楕円形、等）。同様に、磁石７６、１０２、１０４も、図５では円筒形状であるが、他の形状（例えば、立方体形、直方体形、楕円形、等）を有し得る。幾つかの実施形態では、磁石７６、１０２、１０４の形状がハウジング５０の形状に対応しない場合もあり得る。例えば、第１電極組立体１４は、冷プラズマ７０の形状及び冷プラズマ７０内の電子及びエネルギ７４の目標基材１２内への浸透に影響する磁場７８を、異なる形状の磁石７６、１０２、１０４を含むことでカスタマイズ可能であり得る。
図６は、図１に示された第１電極組立体１４及び第２電極組立体１６の一実施形態の側面図である。前述のように、第１電極組立体１４は電源電極であり得て、第２電極組立体１６は接地電極であり得る。動作中、第２電極組立体１６は、電気的に、第１電極組立体１４によって形成されたプラズマ及びエネルギを引き付けて、プラズマ内の電子及びＲＦエネルギが目標基材１２に十分深く（例えば、１、２、３、４、５、１０、２０、３０、４０、または、それ以上のｃｍ）、及び／または、焦点領域に浸透することを可能にする。図示のように、第１電極組立体１４は、マルチ周波数でハーモニックリッチな電気信号（例えば、１００〜７００Ｈｚでパルスが現れ、１〜１００ｋＶのピークピーク出力電圧で、マルチ周波数で複数のＡ／Ｃ波を有し、ＤＣと５００ＭＨｚとの間で２〜２００００００以上のハーモニック成分を生産すべく重複している時限パルス電気信号）を提供する制御部２２に結合している。マルチ周波数でハーモニックリッチな電気信号がハウジング５０に入る時、流体５２が、当該信号を、誘電体バリア２８へと伝達する。幾つかの実施形態では、流体５２は、導電性粒子５４によって前記電気信号を変える（例えば、周波数の幾つかを減衰させる）多相流体であり得る。電気信号のグランドへの引き付けは、当該電気信号が誘電体バリア２８を通過してエアギャップ３０内に至ることを可能にする。マルチ周波数でハーモニックリッチな電気信号がエアギャップ３０内の気体分子に接触する時、電気信号は、低いエネルギレベルで気体分子の幾つかから電子を除去して、正イオン、負イオン及び電子を有する低温プラズマを形成する。第１電極組立体１４からの冷プラズマ内の電子及びエネルギは、エアギャップ３０及び基材１２を通過して、第２電極組立体１６に至る。
図示のように、第１電極組立体１４は、１以上の磁石１１６を含み得るし、第２電極組立体１６は、１以上の磁石１１８を含み得る。第１電極組立体１４の磁石１１６と第２電極組立体１６の磁石１１８とが、冷プラズマ及びエネルギを封じ込めて焦点合わせする地場７８を形成する、ということが信じられている。幾つかの実施形態では、第１電極組立体１４は、第１永久磁石７６、電磁石１０２、第２永久磁石１０４を含んでおり、第２電極組立体１６は、同様に、第１永久磁石１２０、電磁石１２２、第２永久磁石１２４を含んでいる。もっとも、第１電極組立体１４及び第２電極組立体１６は、磁石の数（例えば、１、２、３、４、５、またはそれ以上）、磁石の強度（例えば、サイズ、材料タイプ、または、巻き線）、磁石の形状、磁石の順序、及び、磁石のタイプ（例えば、電磁石か、永久磁石か）、において異なっていてもよい。 図示のように、磁石１１６、１１８は、磁極を有しており、Ｎ極が軸方向８６を向いており、Ｓ極が軸方向８４を向いている。目標基材１２（例えば、生物学的組織）の両側に置かれる時、磁石１１６、１１８の向きは、第１電極組立体１４を第２電極組立体１６に引き付けて、エネルギ伝達を促進してガイドする目標基材１２を通る磁場７８を形成する。幾つかの実施形態では、電磁石１０２、１２２は、制御部２２によって同期されて交互時間にエネルギ供給して目標基材１２を通って押す／引っ張る効果を生成するという結合電磁場を提供するパルス電磁石であり得る。幾つかの実施形態では、電磁石１０２、１２２は、より浅い限定的な治療領域を生成するべく、浸透（貫通）の深さを制限して制御するような対向場を有し得る。
図７は、電極組立体１６０の側面図である。電極組立体１６０は、誘電体バリア２８と、第１永久磁石７６と、第２電磁石１０２と、第３磁石１０４と、ハウジング５０と、を含んでいる。前述の電極組立体１４、１６と同様に、電極組立体１６０は、磁石の数（例えば、１、２、３、４、５、またはそれ以上）、磁石の強度（例えば、サイズ、材料タイプ、または、巻き線）、磁石の形状、磁石の順序、及び、磁石のタイプ（例えば、電磁石か、永久磁石か）、において異なっていてもよい。更に、ハウジング５０は、誘電材料（例えば、ポリオキシメチレン、ボロシリケートガラス、アクリル、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、アセタールホモポリマー、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、石英、ガラス）から製造された複数のサブハウジング１６２（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上）を含み得る。複数のサブハウジング１６２は、流体５２を受容する。流体５２は、単相導電性流体か、あるいは、ハウジング５０内の空洞５８内にシールされた流体５６（例えば、気体及び／または液体）内の導電性材料５４（例えば粒子）を含む多相流体（例えば、固体／気体、固体／液体、気体／液体、固体／液体／気体）であり得る。例えば、導電性粒子５４は、導電性の非強磁性材料（例えば、真鍮、銅、銀、アルミニウム、マグネシウム、プラチナ、炭素、溶解塩）であり得るし、あるいは、導電性材料の組合せであり得る。流体５６は、希ガス（例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン）または希ガスと大気ガス（例えば酸素ないし窒素）との組合せを含む作動ガス混合体であり得る。動作中、制御部２２は、マルチ周波数でハーモニックリッチな電気信号（例えば、１００〜７００Ｈｚでパルスが現れ、１〜１００ｋＶのピークピーク出力電圧で、マルチ周波数で複数のＡ／Ｃ波を有し、ＤＣと５００ＭＨｚとの間で２〜２００００００以上のハーモニック成分を生産すべく重複している時限パルス電気信号）を、電極６０を通して、サブハウジング１５２の流体５２内に伝達する。幾つかの実施形態では、各サブハウジング１６２が、同一または異なる電気信号（例えば、信号は、波形の数、電力、振幅、周波数において異なり得る）を受容し得る。更に、サブハウジング１６２の各々は、異なる流体５２（例えば、異なる導電性粒子５４及び／または流体５６）で充填され得る。流体５２及び電気信号の差異は、電極１６０をして、異なる応用及び治療のために冷プラズマのタイプを変えたり、生成される冷プラズマの量を変えたりすることを可能にし得る（例えば、サブハウジング１６２の１以上を活性化して、エネルギ出力を変える、等）。例えば、各サブハウジング１６２は、特定の医療処置タイプ（例えば、深い組織のエネルギ治療、表面感染治療、等）にカスタマイズされ得るし、あるいは、特定の組織組成を有する人体の特定の部位（例えば、腕、脚、胸、頭、首、足、手、等）を治療するためにカスタマイズされ得る。
図８は、図７の電極組立体１６０の正面図である。図示のように、電極１６０は、複数のサブハウジング１６２を含む（例えば、中央ハウジング１６２周りの６個の周辺ハウジング１６２）。サブハウジング１６２は、それぞれの電極６０及び流体５２を含み得る。幾つかの実施形態では、流体５２は、サブハウジング１６２間で異なり得る（例えば、非強磁性材料のタイプ、液体か気体か、非強磁性材料のハウジング内での比率、等）。更に、サブハウジング１６２のサイズ（大きさ）も異なり得る。例えば、等しいサイズのサブハウジング１６２の代わりに、サブハウジング１６２の幾つかが、他よりも大きくてよい（例えば、中央サブハウジング１６２が相対的に大きくて、当該中央サブハウジング１６２を周方向に取り囲むサブハウジング１６２は相対的に小さくてよい）。サブハウジング１６２における差異は、異なる種類の治療のため、プラズマ及びエネルギ生成のパラメータに影響し得る。
図９は、電極組立体１８０の一実施形態の側面図である。電極組立体１８０は、互いに結合された複数（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上）の電極組立体１４または１６を含み得る。換言すれば、電極組立体１８０は、適用に依存して規模の変更が可能である（例えば、カバー領域が増大される）。例えば、電極組立体１８０は、単一列の電極組立体１４、１６、または、グリッドを形成する複数列の電極組立体１４、１６を含み得る。幾つかの実施形態では、電極組立体１８０は、目標基材内の特定の点に焦点合わせされた治療を可能にするべく、互いに対して角度付けられた電極組立体１４、１６を含み得る（例えば、特定の位置に複数の電極組立体１４、１６を集中させる）。図示のように、電極組立体１４は、第１永久磁石７６、第１電磁石１０２、及び、第２永久磁石を含む。もっとも、幾つかの実施形態では、電極組立体１４は、互いに対して、磁石の数（例えば、１、２、３、４、５、またはそれ以上）、磁石の形状、磁石の強度（例えば、サイズ、材料タイプ、または、巻き線）、磁石の順序、及び、磁石のタイプ（例えば、電磁石か、永久磁石か）、において変化し得る。電極組立体１４は、また、ハウジング５０内の流体５２のタイプにおいても変化し得る（例えば、単相導電性流体、多相流体）。電極組立体１４間の差異は、目標基材の異なる領域をカバーする冷プラズマ及びエネルギの異なるタイプでのカスタマイズされた治療を可能にし得る。更に、１以上の制御部２２が、電極６０に送られるマルチ周波数でハーモニックリッチな電気信号を変更することで、電極組立体１４を制御し得る。例えば、制御部２２は、治療の領域に依存して電極組立体１４の幾つかのみをＯＮにし得て、及び／または、電気信号を変更し得て、電極組立体１８０によって生成されるエネルギ及び冷プラズマを変更し得る。
図１０は、指向性のＤＢＤエネルギシステム１０を制御部２２に対して手動及び／または自動で位置決め可能な固定システム２００の一実施形態の側面図である。図示のように、当該システム２００は、ジョイント２１０、２１２によって結合する複数のリンク２０４、２０６、２０８を有するベース２０２を含んでいる。ジョイント２１０、２１２は、リンク２０４、２０６、２０８が、方向８４，８６、２１４、２１６に沿って軸方向に移動すること、及び、方向２１８、２２０に回転すること、を可能にする。更に、固定システム２００は、第１及び第２の電極組立体１４、１６間の距離２２２を変更するアーム２２４、２２６を含み得る。図示のように、アーム２２４、２２６は、リンク２０８上で再位置決め可能であり、目標基材１２（例えば、生物学的な組織）の厚みに依存して、第１及び第２の電極組立体１４、１６がリンク２０８に沿って互いに近づく乃至離れるように移動することを可能にする。動作中、制御部２２は、センサ２２８、２３０からのフィードバック、オペレータからの入力、及び／または、プラズマ治療領域を検出する画像システム（例えば、Ｘ線、ＣＴスキャン、超音波）からのフィードバックにより、全体の位置決め及び電極組立体１４、１６間の距離を制御可能である。例えば、制御部２２は、ジョイント２１０、２１２内のモータ、及び、目標基材回りの電極組立体１４、１６の位置決め及び方向決めを行うアーム２２４、２２６内のモータ、を駆動する命令を実施可能である。幾つかの実施形態では、当該命令は、治療中に指向性のＤＢＤエネルギシステム１０を移動するための治療パターン命令（例えば、目標回りの円運動や８の字運動等を含む治療パターン）を有する治療プロトコルを含み得る。制御部２２は、また、異なる治療のために指向性のＤＢＤエネルギシステム１０によるエネルギ及び冷プラズマの生成を変更する治療プロトコルを実施可能である（例えば、表面治療、深い浸透治療、等）。更に他の実施形態では、制御部２２は、冷プラズマを生成しながら、電極組立体１４、１６を目標上の異なる位置に移動可能であり、単一の動作中において、指向性のＤＢＤエネルギシステム１０が患者の複数位置または他の基材を処置することを可能にする。
図１１は、指向性の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）エネルギシステム１０の一実施形態の側方断面図である。前述のように、指向性のＤＢＤエネルギシステム１０は、プラズマ治療領域１３を処置するべく、目標基材１２（例えば、人間や動物の骨組織、結合組織、筋肉組織、神経組織、及び、表皮組織）内に深くまたは目標基材１２を通って深く浸透可能な冷プラズマ及び／またはＲＦエネルギを生成し得る。指向性のＤＢＤエネルギシステム１０は、第１電極組立体１４及び第２電極組立体１６を含み得る。もっとも、第１電極組立体１４を目標基材１２の第１側１８に位置決めして第２電極組立体１６を目標基材１２の第２側２０に位置決めする代わりに、第１及び第２の電極組立体１４、１６の一方をキャビティ２５０（例えば、人体の内腔、外科手術による開口、外傷による開口）内に配置してもよい。別の実施形態では、第１または第２の電極組立体１４、１６は、その後に（例えば血管等を通して）目標基材１２内に挿入されるルーメン内に配置され得る。図示の例では、第２電極組立体１６は、キャビティ２５０内に置かれ得て、接地電極組立体であり得るし、あるいは、電源電極組立体であり得る。例えば、一実施形態では、第２電極組立体１６は、第１電極組立体１４からのプラズマ及びエネルギを引き付ける接地電極組立体である。別の実施形態では、第２電極組立体１６は、制御部２２からの電気信号を受容する電源電極組立体であり得る。
動作中、制御部２２は、第１電極組立体１４が冷プラズマ及びエネルギを生成することを可能にする電気信号を生成する。具体的には、制御部２２は、プロセッサ２４を用いて、記憶部２６に記憶された命令を実行して、電気信号を生産して制御する（例えば、電力、振幅、周波数、パルスタイミング等を変化させる）。第１電極組立体１４は、当該第１電極組立体１４がエアギャップ３０内で冷プラズマを生成することを可能にする電気信号を受容する。第１電極組立体１４が冷プラズマ及びエネルギを生成する時、第２電極組立体１６（例えば接地されている）が当該冷プラズマ及びエネルギを引き付けて、目標基材１２のプラズマ治療領域１３に向けて焦点合わせする。換言すれば、第２電極組立体１６は、目標基材１２を通るように第１電極組立体１４からのプラズマ流内の電子及びエネルギをガイドする及び／または引き付けることをアシストし得る。例えば、第２電極組立体１６は、生物学的な組織の１、２、３、４、５、１０、２０、３０、４０、またはそれ以上のｃｍにわたるエネルギ及び電子の浸透を可能にし得る。
図示の例では、第２電極組立体１６は、ハウジング５０（例えば、透明または半透明の誘電体）内に非強磁性材料のワイヤ電極６０を含み得る。幾つかの実施形態では、ハウジング５０は、流体５６を含み得る。流体５６は、希ガス（例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン）または希ガスと大気ガス（例えば、酸素、窒素、食塩水、尿、または、他の生物学的流体）との組合せを含む作動ガス混合体であり得る。ハウジング５０内に流体５６を含めることで、第２電極組立体１６は、キャビティ２５０内でのプラズマ形成を促進し得る。例えば、第１電極組立体１４からのエネルギは、ハウジング５０（例えば誘電体バリア）に電荷が集まることを可能にし得る。十分な量の電荷がハウジング５０に集まると、当該電荷は誘電体及び流体５６を横断し得て、非強磁性材料のワイヤ電極６０に至る。電荷が流体５６を通過する時、当該電荷は流体５６をハウジング５０内で冷プラズマに変換する。ハウジング５０内の冷プラズマは、その後、キャビティ２５０周りの治療のためのエネルギを生成し得る一方で、目標基材１２内のバクテリア及びウイルスを殺し得る紫外光を生成し得る。
本発明は、様々な修正を受けることができるし、代替的な形態に置換可能であり得るが、具体的な実施形態が、図面において例示的に示されて、ここで詳細に説明されている。但し、本発明は、説明された特定の形態に限定されることは意図されていない、ということが理解されるべきである。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神及び範囲内に含まれる全ての修正物、等価物、及び、代替物をカバーするものである。
Claims (20)
- エネルギを生成するように構成された第１電極組立体を有する指向性の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）エネルギシステム
を備えたシステムであって、
前記第１電極組立体は、
第１チャンバ内に配置された第１流体を有する第１ハウジングと、
当該第１電極組立体によって生成されるエネルギをガイドする、または、封じ込める、ことを助けるように構成された第１磁石と、
第１誘電体バリアと、
を有している
ことを特徴とするシステム。 - 前記指向性のＤＢＤエネルギシステムは、冷プラズマを生成するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 - 前記第１磁石は、永久磁石であり、前記冷プラズマをガイドする、または、封じ込める、ことを助けるように構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。 - 前記冷プラズマ及びエネルギをガイドする、または、封じ込める、ことを助けるように構成された第２磁石を更に備え、
前記第２磁石は、第１方向の巻き線を有する電磁石を有する
ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。 - 前記冷プラズマ及びエネルギをガイドするように構成された第３磁石を更に備え、
前記第３磁石は、永久磁石を有する
ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。 - 前記第１誘電体バリアは、前記第１磁石に結合しており、
前記第１磁石は、前記第２磁石に結合しており、
前記第２磁石は、前記第３磁石に結合している
ことを特徴とする請求項５に記載のシステム。 - 前記導電性流体内の第１導電性材料を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 - 前記第１導電性材料は、非強磁性材料の粒子を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 - 前記指向性のＤＢＤエネルギシステムは、第２電極組立体を有しており、
前記第２電極組立体は、
第２流体を有する第２ハウジングと、
前記第２ハウジングに結合されているか、あるいは、接地されている、導電ラインと、
前記第２ハウジングに結合された第４磁石と、
第２誘電体バリアと、
を有しており、
前記第４磁石は、冷プラズマ及び前記エネルギをガイドする、または、封じ込める、ことを助けるように構成されており、
前記第１電極組立体は、基材の第１側に位置決めされるように構成されており、
前記第２電極組立体は、前記基材の第２側に、前記第１電極組立体に対して軸方向に反対側に、位置決めされるように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。 - 前記第４磁石の極性は、前記第１磁石と同じ方向に方向付けられており、
前記第１磁石及び前記第４磁石は、前記冷プラズマをガイドして封じ込めることを助けるように構成されている
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。 - 前記第２電極組立体は、前記冷プラズマをガイドして封じ込めることを助けるように構成された第５及び第６の磁石を有する
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム。 - エネルギを生成するように構成された指向性の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）エネルギシステムと、
基材の第１側に位置決めされるように構成された第１電極組立体と、
基材の第２側に位置決めされるように構成された第２電極組立体と、
を備えたシステム。 - 前記指向性のＤＢＤエネルギシステムは、冷プラズマを生成するように構成されており、
前記第１電極組立体は、前記冷プラズマ及び前記エネルギをガイドして封じ込めることを助けるように構成された第１磁石を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。 - 前記第２電極組立体は、前記冷プラズマ及び前記エネルギをガイドして封じ込めることを助けるように構成された第２磁石を有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。 - 前記第１電極組立体及び前記第２電極組立体を制御するように構成された、あるいは、プラズマ治療プロトコルによって前記基材を処置するべく前記冷プラズマを生成するように構成された、制御部を更に備える
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。 - 前記第１電極組立体及び前記第２電極組立体を動作中に同軸関係に維持するように構成された固定部を更に備える
ことを特徴とする請求項１６に記載のシステム。 - エネルギを生成するように構成された指向性の誘電体バリア放電（ＤＢＤ）エネルギシステムと、
第１電極組立体と、
を備えたシステムであって、
前記第１電極組立体は、
第１チャンバ内の第１流体を有する第１ハウジングと、
第２チャンバ内の第２流体を有する第２ハウジングと、
を有している
ことを特徴とするシステム。 - 第３チャンバ内に配置された第３流体を有する第３ハウジングと、
第４チャンバ内に配置された第４流体を有する第４ハウジングと、
を有する第２電極組立体を更に備え、
前記第１電極組立体及び前記第２電極組立体は、治療領域周りに、互いから間隔を空けて配置されている
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。 - 前記指向性のＤＢＤエネルギシステムは、冷プラズマを生成するように構成されており、
第１磁石が、前記第１ハウジングを取り囲んでおり、
第２磁石が、前記第２ハウジングを取り囲んでおり、
前記第１磁石と前記第２磁石とが、前記冷プラズマ及びエネルギをガイドして封じ込めることを助けるように構成されている
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。 - 前記第１ハウジングまたは前記第２ハウジングは、目標キャビティ内に配置されるように構成されている
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
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