JP2017535935A - 大気圧で複数の低温プラズマジェットを生成するための方法およびデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、対象物（２）を処理するために、大気圧で複数の低温プラズマジェットを生成するための方法（Ｓ）であって、前記方法が、プラズマ源（１０）を使用して、大気圧で第１低温プラズマジェット（３）を発生させるステップ（Ｓ１）と、処理される対象物（２）の近くに基板（２０、２１、３０、３２、３４）を配置するステップであって、前記基板（２０、２１、３０、３２、３４）が少なくとも２つの貫通孔を含むステップ（Ｓ２）と、大気圧で少なくとも２つの第２低温プラズマジェット（４）を生成するように、プラズマを基板（２０）の貫通孔（２２）に通すステップ（Ｓ３）とを含む方法（Ｓ）に関する。【選択図】 図１

Description

本発明は、大気圧で、複数のプラズマジェット、特に低温プラズマジェットの同時または順次の生成を可能にするデバイスに関する。

本発明は、特に以下の分野、すなわち、生物医学分野、殺菌、薬剤、化粧品、材料処理、表面機能化、汚染除去、発芽、照明、高速整流、流れ修正、検出または計測学に応用されている。

プラズマは、荷電子、イオンおよび電子を含む材料相である。典型的には、これは、イオン化ガス、すなわち原子または分子に関連しない自由電子を含むガスからなる。自由電子によりプラズマは電気の導体となる。

本発明は、より具体的には大気圧での低温プラズマに関する。

現在、大気圧での低温プラズマの発生は多くの研究の対象となっており、生物医学、薬剤、殺菌、汚染除去および材料処理などの数多くのおよび様々な分野においてそれらの応用の重要性が増していることが考慮されている。

しかしながら、これらの低温プラズマジェットには、現在発生させ得るジェットの寸法が小さいために、小さい表面のみの処理を可能にするという欠点がある。

したがって、従来の技術により発生された低温プラズマジェットを使用して処理される表面を走査するために、走査システムを実装することが提案されてきた。しかしながら、走査には、プラズマジェットを、処理される表面にわたって動くよう設定することが可能なシステムの実装が必要であり、このことによりデバイスは比較的複雑となり、その嵩がかなり増大する。

また、多電極・複数発電機システムからの多数のプラズマジェットを結合することも提案されてきた。したがって、ｎ個のプラズマジェットを得るためには、この解決策は、ｎ個の電極を等しい数の発電機と関連付けることを提案している。このような結合は、実際は、プラズマジェット源を増やすことにより、処理されるゾーンの表面積を増やすことを可能にする。しかしながら、プラズマジェットが干渉しないためには、放電極を分離することが必要である。さらに、この解決策は、放電極および／またはキャピラリーおよびガス供給管の増加により、比較的費用がかかり、嵩張るとともに実装するのが複雑である。

現在の技術は、明らかに、プラズマ源のサイズの減少を可能にする（微小空洞デバイス、特に−ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＰＬＡＳＭＡ ＳＣＩＥＮＣＥ，Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．４，２０１３年４月を参照）。この小型化は、しかしながら、無視できないコストがかかるとともに、実装するのが非常に複雑である。これはまた、大きな寸法のプラズマの生成を可能にしないか、または、対照的に、内視鏡システムなど、少なくとも１つの非常に小さい寸法および大きなアスペクト比を有する対象物を処理するには十分小さい。

したがって、本発明のねらいの１つは、プラズマを生成するのに必要な源の数を減らすことにより、大気圧で低温プラズマを生成することを可能にする新たなデバイスおよび関連する方法を提案することであり、これはさらに、誘電性または導電性材料を含む対象物に加えて、いずれのタイプの対象物も、その寸法およびアスペクト比とは無関係に、処理することが可能なプラズマを発生させることができる。

この目的のために、本発明は、対象物を処理するために、大気圧で複数の低温プラズマジェットを生成するための方法であって、
−プラズマ源を使用して、大気圧で第１低温プラズマジェットを発生させるステップと、
−処理される対象物の近くに基板を配置するステップであって、前記基板が少なくとも２つの貫通孔を含むステップと、
−大気圧で少なくとも２つの第２低温プラズマジェットを生成するように、第１プラズマジェットを貫通孔に通すステップと
を含む方法を提案する。

上述の生成方法の、特定の好ましいが限定的ではない特徴は以下の通りである。
−第１低温プラズマジェットは、プラズマジーンガスの流れ内に放電を生成することにより発生される、
−本方法はまた、プラズマジーンガスの流れを前記基板の貫通孔に向かって運ぶように、誘電性材料で形成された案内部は、プラズマ源と基板との間に配置されるステップをさらに含む、
−基板の貫通孔のアスペクト比は、１〜１００、好ましくは５〜５０である、
−プラズマ源に入るプラズマジーンガスの流れの流量は、１または数標準立方センチメートル毎分と数標準リットル毎分との間である、
−プラズマジーンガスの流れは、希ガス、希ガスの混合物、若しくは、１つまたは複数の希ガスと１つまたは複数の分子ガスを含む少数混入物との混合物を含み、
−処理される対象物が中空構造を含み、方法は、第１低温プラズマジェットを貫通孔に通すことからなるステップに先立って、基板の、前記中空構造への導入からなるサブステップを含む、方法を提案する。

第２態様によると、本発明はまた、対象物を処理するために、大気圧で複数の低温プラズマジェットを生成するためのデバイスであって、デバイスは、
−大気圧で第１低温プラズマジェットを発生させるように構成されたプラズマ源と、
−複数の貫通孔を含む基板と、
−大気圧で複数の第２低温プラズマジェットを生成するように、第１プラズマジェットを基板の貫通孔に通すように構成された手段と
を含むデバイスを提案する。

上述のデバイスの、特定の好ましいが限定的ではない特徴は以下の通りである。
−基板は以下の材料、すなわち誘電性材料、導電性材料、誘電性材料の対象物で覆われた導電性材料、その表面を導電性材料で覆われた誘電性材料のうちの１つから形成されるか、または誘電性材料で形成された第１部分と導電性材料で形成された第２部分とを含む、
−基板は、プラズマを受けるように構成された第１端２１ａ）と第１端の反対側の第２端とを含むスリーブを含み、貫通孔は、スリーブの表面にわたって分布するか、または、スリーブの第１端と第２端との間に整列している、
−基板は、第１低温プラズマジェットの伝搬方向に実質的に垂直に延びる平坦基板であって、貫通孔が前記平坦基板の表面に形成された平坦基板、円筒形状の表面を有する基板であって、スリーブの表面に形成されるとともに同数の第２プラズマジェットを形成するように構成された一連の貫通孔を含む基板、円筒形状の表面を有するスリーブであって、スリーブの第１端と第２端との間で同じ平面内に延びるとともにスリーブから半径方向に延びる２列の第２低温プラズマジェットを形成するように構成された２連の孔を含むスリーブ、実質的に回転柱面を有するチューブであって、複数列の第２低温プラズマジェットを形成するように構成された複数列の貫通孔が形成されるチューブ、外部チューブに格納された内部チューブであって、内部チューブおよび外部チューブの一方が実質的に連続的である一方で、貫通孔が外部チューブおよび内部チューブの他方に形成される内部チューブ、および／または、実質的に回転柱として成形された表面を有するとともに、その表面に分布する複数の貫通孔を含むブラシを含む、
−基板は、コアで共に接続されたいくつかの枝状部を含み、前記コアはプラズマ源に隣接している、
−デバイスは、ガスの流れを前記基板の貫通孔に向かって運ぶように、プラズマ源と基板との間に延びる誘電性材料で形成された案内部をさらに含む、
−デバイスは、プラズマ源と誘電性材料で形成された案内部との間に位置する中間案内部さらに含み、誘電性材料で形成された案内部は、プラズマジーンガスの源および基板へ接続される、および、
−中間案内は、導電性であるとともに、第１プラズマジェットを形成するようにプラズマ源の電極へ接続され、前記第１低温プラズマジェットが次いで、誘電性材料で形成された案内部へ運ばれる。

本発明の他の特徴、ねらいおよび利点は、以下の詳細な説明を読むとともに、非限定的な例として与えられた添付図面を参照すると、より明らかに分かるようになる。

本発明に従う、大気圧で複数の低温プラズマジェットを生成するためのデバイスの実施形態の概略図である。 図１のデバイスにおいて使用され得る基板の第１実施形態を示す。 図１のデバイスにおいて使用され得る基板の他の実施形態を示す。 図１のデバイスにおいて使用され得る基板の他の実施形態を示す。 図１のデバイスにおいて使用され得る基板の他の実施形態を示す。 図１のデバイスにおいて使用され得る基板の他の実施形態を示す。 図１のデバイスにおいて使用され得る基板の他の実施形態を示す。 図１のデバイスにおいて使用され得る基板の他の実施形態を示す。 図１のデバイスにおいて使用され得る基板の他の実施形態を示す。 図１のデバイスにおいて使用され得る基板の他の実施形態を示す。 本発明に従う、大気圧で複数の低温プラズマジェットを生成する方法の異なるステップを示すフローチャートである。

本発明に従う、対象物２を処理するために大気圧で複数の低温プラズマジェットを生成するための方法Ｓおよびデバイス１が添付図面を参照してここで説明される。対象物２は特に物理的な物質、生体組織または大量の流体を含むことができるとともに、プラズマの品質を修正し、対象物２へ衝撃を与える反応種および電場を変えるために、適切な場合は接地した支持体上に配置され得る。

大気圧での低温プラズマという用語は、以下、熱平衡にない気体プラズマを意味することが理解され、熱平衡にない気体プラズマについて、電子の温度はプラズマに含まれる他の種に比べて非常に高く、他の種の温度は周囲温度付近にとどまる。

したがって、本発明は、周囲温度または周囲圧力への応用に限定されていない。特に、本発明は、必要な変更を加えて、百トール（１０ｋＰａ）から数気圧（すなわち、数百ｋＰａ）までの圧力、および／または低温（すなわち好ましくは１００℃未満）までの低温プラズマジェットの生成に当てはまる。

しかしながら、本発明の方法Ｓの温度は、処理される対象物２のタイプにより限定され得ることに留意されたい。すなわち、典型的には、生物材料について、温度は好ましくは４０℃未満である。

第１ステップＳ１の間、方法Ｓは、プラズマ源１０による大気圧での低温プラズマジェットの発生を含む。

以下、プラズマ源１０により得られるプラズマジェットは、「第１プラズマジェット３」という用語で呼ばれる。

低温プラズマ源１０は、特に、国際公開第２００９／０５０２４０号において説明されたプラズマ生成デバイスに従い得る。しかしながら、大気圧で低温プラズマジェットを送達し得る任意のデバイス１がプラズマ源１０として使用され得る。

したがって、プラズマ源１０は、プラズマガス源１４へ接続された筐体１２を含むことができ、筐体１２の中には、少なくとも１つの電極、例えば、高電圧発生器１６へ接続された２つの電極１７が格納される。

プラズマガス源１４は特に、希ガス、希ガスの混合物（典型的にはヘリウムＨｅ、アルゴンＡｒなど）若しくは、１つまたは複数の希ガスと、低濃度で添加された混入物として１つまたは複数の分子ガス（典型的には酸素Ｏ_２、水素Ｈ_２、六フッ化硫黄ＳＦ_６、窒素Ｎ_２および水蒸気Ｈ_２Ｏなど）との混合物のための源１４を含み得る。

発生器１６は、プラズマジーンガス内に非常に急速なイオン化面を作り出すために、ゼロ〜数十キロボルトに非常に急速なピーク電圧（典型的には数マイクロ秒未満）を有する放電をかけるよう好ましくは構成される。さらに、発生器１６は交流電流を５０ヘルツ〜数キロヘルツにわたる様々な周波数でかけることができる。変形形態として、発生器１６は、衝撃電流をかけることができるとともに、非常に高い周波数（百キロヘルツへ至る）での単一のまたは繰り返しの放電を生成することができる。この変形実施形態において、電極１７には、正極性または負極性のいずれかが供給され得る。

この方法により、筐体１２において電極１７によりプラズマジーンガスの流れ内に放電を印加することには、プラズマジェット３を発生させるという効果がある。

第１プラズマジェット３はこのとき、筐体１２の出口に向けられる。

任意選択的に、第１プラズマジェット３を、プラズマ源１０からある距離のところに位置する領域へ移すために、誘電性材料でできている案内部１８が筐体１２の出口に配置され得る。この実施形態において、案内部１８は、第１プラズマジェットを、必要に応じて、プラズマ源１０から数ミリメートル〜数センチメートルまたは数メートルの距離に配置され得る望ましい領域へ運ぶことを可能にするガスまたはガスの混合物を含む。案内部１８は特に、円筒形または管状のスリーブの形状を有することができる。案内部１８に含まれるガスまたはガスの混合物は、源１４により作り出されると考えられるプラズマジーンガスの中から選択され得る。案内部１８に含まれるこのガスは、源１４により作り出されるものとは異なり得、追加的な貢献を構成する。

図３ｃに示される変形実施形態において、プラズマ源１０は、中間案内部１９を通じて誘電性案内部１８と流体連通して配置され得る。中間案内部１９はこのとき誘電性、導体または導電性インサートを含む誘電性であり得る。

この目的のために、プラズマ源１０は、大気圧で低温プラズマジェットを中間案内部１９へ注入することができ、中間案内部１９は次いで、誘電性案内部１８内へ運ばれるその自由端部で第１プラズマジェット３を形成する。さらに、プラズマジーンガスの流れ源Ｆ’が、流れＦ’を誘電性案内部１８の第１端へ注入するために、誘電性案内部１８と流体連通させられ、一方で、誘電性案内部１８の第２端は基板２０へ接続される。この方法により、中間案内部１９を出る第１プラズマジェット３は、基板２０へ誘電性案内部１８により運ばれ、誘電性案内部１８で、異なるプラズマジェット４が生成される。

代替的に、中間案内部１９が導電性材料でできている場合、それは電極１７のうちの１つへ直接接続され得る。第１プラズマジェット３はこのとき中間導体１９の端部で形成され、次いで誘電性案内部１８内へ運ばれ、電性案内部１８で、源１４を出るプラズマジーンガスの流れＦ’がプラズマジェット４を発生させるように循環する。

第２ステップＳ２の間、基板２０が処理される対象物２の近くに配置される。

基板２０は、源により発生される第１プラズマジェット３に基づき、少なくとも２つのプラズマジェット４、好ましくは複数のプラズマジェット４を形成するように構成される。

この目的のために、基板２０は、少なくとも２つの貫通孔２２、好ましくは発生されるプラズマジェット４と同じ数の貫通孔２２を含む。貫通孔２２は、プラズマ源１０を、処理される対象物２と流体連通させることを可能にする。

必要に応じて、ガスの流れを基板２０の貫通孔２２に向かって運ぶように、誘電性材料で形成された案内部１８は、プラズマ源１０と基板２０との間に配置され得る（ステップＳ２’）。

プラズマ源１０により第１プラズマジェット３を発生させる前に、基板２０を処理される対象物２の近くに配置することが可能であることから、当然のことながら、第１および第２ステップＳ１、Ｓ２は逆にされ得ることが理解される。

第３ステップＳ３の間、大気圧で少なくとも２つの低温プラズマジェット４、好ましくは複数のプラズマジェット４を生成するように、第１プラズマジェット３ａは次いで貫通孔２２を通される。

より正確には、第１プラズマジェット３は、基板２０に形成された異なる貫通孔２２を通り、およびしたがって異なるプラズマジェット４を生成するように、基板２０に当てられる。

以下、基板２０の貫通孔２２におけるプラズマジェット３の通過により形成された、第１プラズマジェット４の通過により形成されたプラズマジェット４は、「第２プラズマジェット４」という用語で呼ばれる。

本発明はこのとき、単一の発生器１６およびプラズマガスの単一の源１４を使用して、複数の第２プラズマジェット４を得ることを可能にする。したがって本発明のデバイス１は、従来の多電極システムおよび複数発電機システムよりも複雑ではなく、製造にかかる費用も少ない。実際は、単一の発生器１６により、基板２０のおかげで、数百個の第２プラズマジェット４を発生させることが可能となる。

本発明のデバイス１はまた、多数の第２プラズマジェット４を作り出すためのプラズマジーンガスの消費を大幅に減らすことを可能にする。例えば、およそ１リットル毎分のプラズマジーンガスの流入の流れが、１００個の第２プラズマジェット４を発生させるのに十分であり、一方で先行技術の多電極・複数発電機システムは、発生されるプラズマの１ジェット毎に、１リットル毎分のプラズマガスを必要とする（合計で、発生される１００個のプラズマジェットの発生について、およそ１００リットル毎分のプラズマジーンガスになる）。

基板２０を構成する形状、寸法および材料は、処理される対象物２のタイプに依存する。

基板２０は、特に、誘電性材料（順次モード）、導電性材料（同時モード）、表面が誘電性材料で覆われた導電性材料、表面が導電性材料で覆われた誘電性材料、または誘電性材料で形成された第１部分および導電性材料により形成された第２部分でできていることができる。

金属材料などの導電性材料の実装は、より多くの、実質的に互いに同一の（すなわち均質な）第２プラズマジェット４を発生させることを可能にし、金属材料は、第１プラズマジェット３由来の電子を伝導することが可能である。しかしながら、このような材料は、全てのタイプの用途に適合されてはいない。特に、導電性材料でできている基板２０は、（発生器１６により印加される高電圧を考慮して）処理される対象物２がそれを可能にする場合にのみ実装され得る。このタイプの材料は、処理される対象物２がそれを可能にする場合は、例えば、第２プラズマジェット４を工業規模で作り出すために好まれ得る。

他方では、誘電性材料の実装は、処理される対象物２のタイプにかかわらず本発明を実装することを可能にする。このタイプの材料は、生物用途および医療用途にとって、または脆いと考えられる対象物にとって特に好まれ得る。例えば、誘電性材料は、セラミック、ガラス、プラスチックまたは、基板２０にとって望ましい形状および寸法になるように機械加工および／または成型され得る任意の誘電性材料を含み得る。

表面が誘電性材料で覆われた導電性材料で形成された基板２０の実装には、処理される対象物２にかかわらず、第２プラズマ４の均質なジェットを容易に発生させるという利点がある。しかしながら、このタイプの基板２０は、専ら誘電性または導電性である基板２０よりも作り出すのがより複雑である。

本発明のデバイス１および方法Ｓにより処理され得る対象物２は、したがって非常に異なる性質であることができ、基板２０を構成する材料のみ、処理される対象物２のタイプに適合される（導電性材料および／または誘電性）必要がある。処理され得る対象物２は、したがって、不活性誘電性または導電性材料、生物組織、器官なども含み得る。液体をそれらの表面で処理する、または、変形形態として、基板２０をこれらの液体に浸すことにより、処理することさえ可能である。

さらに、処理され得る対象物２は、２次元または３次元の様々な形状および寸法（数ミリメートル〜数メートル）を有し得る。

実際は、いずれのタイプの対象物２も、アスペクト比が何であれ（例えば管およびカテーテルなど、１つの寸法が他の寸法に対して非常に小さい対象物２を含む）、または対象物２の寸法が何であれ、同様に処理され得る。実際は、基板２０の寸法および形状を処理される対象物２の寸法および形状へ適合させることで十分である。

基板２０は、実際は、必要な用途のタイプに応じて、多様でさまざまな形状を有し得る。特に、基板２０の形状および孔２２の分布は、プラズマファウンテン、プラズマシャワー、プラズマカーテン、プラズマ層またはさらにはプラズマスプリンクラーを、単純にかつ低コストで得るように選択することができ、基板２０もまた２次元または３次元形状を有することもできる。

例えば、基板２０は、平らであり得るとともに、第１プラズマジェット３の流れの方向に実質的に垂直に延びることができる（図２）。

変形形態として、基板２０は、第１プラズマジェット３を受けるように構成された第１端２１ａと、第１端２１ａの反対側にあり開くまたは閉じることが可能な第２端２１ｂとを有する案内部を形成するスリーブ２１を含み得る。この変形実施形態において、第１プラズマジェット３は、スリーブ２１の第１端２１ａと第２端２１ｂとの間を移動するとともに、これらの２つの端部２１ａ、２１ｂ間に延びる貫通孔２２を通すことにより第２プラズマジェット４を発生させる。

スリーブ２１の例が図３ａ〜３ｇに示されている。

図３ａおよび３ｂは、一連の第２プラズマジェット４を形成するように構成された、スリーブ２１に沿って整列した一連の貫通孔２２をその第１端とその第２端２１ｂの間に含む円筒形状のスリーブ２１の例を示す。ここでスリーブ２１の第２端２１ｂは閉じている。

図３ａの場合、スリーブ２１は、実質的に長方形の形状を有するとともに少なくとも３つの側面により相互連結された２つの反対側の平面を含み、２つの反対側の平面間を第１プラズマジェット３が循環する。第１プラズマジェット３はここではスリーブ１２の側面のうちの１つに形成された孔により導入され、孔の寸法は、スリーブ２１の側の長さより実質的に小さい。したがって、この例示的実施形態により、第２プラズマジェット４のマトリックスを得ることが可能となる。

図３ｂの場合、スリーブ２１は回転柱形状を有し、貫通孔２２は、スリーブ２１の２つの端部２１ａ、２１ｂの間に延びる列に沿って整列している。したがって、この例示的な実施形態により、１列の第２プラズマジェット４を得ることが可能になる。

図３ｃは、スリーブ２１に沿って２つの端部２１ａ、２１ｂ間に同じ平面内に延びる２連の整列した孔２２を含む円筒形状を備えたスリーブ２１の例を示す。したがって、この例示的な実施形態により、同じ平面においてスリーブ２１から半径方向に伝搬する２列の第２プラズマジェット４を得ることが可能になる。ここでも、スリーブ２１の第２端２１ｂは閉じている。

しかしながら、この例は限定的ではなく、一連の孔は異なる平面内に延び得る。

この例示的な実施形態において、プラズマ源１０は、中間案内部１９を介して誘電性案内部１８と流体連通させられる。より正確には、第１プラズマジェット３は、中間案内部１９により誘電性案内部１８へ、次いでスリーブ２１へ運ばれ、スリーブ２１で、異なるプラズマジェット４が発生される。当然のことながら、デバイス１の（中間案内部１９を備えた）この構成は、図３ｃに示される基板２０に限定されず、任意の形の基板２０のへ適用され得ることが理解される。

図３ｄは、実質的に回転柱形状を備えたチューブを含み、いくつかの列の貫通孔２２、ここでは４つの列が形成された、スリーブ２１の例を示す。したがって、この例示的な実施形態により、スリーブ２１に対して半径方向に延びるいくつかの列のプラズマジェット４を得ることが可能になり、ここでは４つの列が十字形を形成している。

図３ｅは、外部チューブ３２内に格納された実質的に連続的な内部（すなわち貫通孔２２の無い）チューブ３０を含み、複数の貫通孔２２が形成されたスリーブ２１の例を示す。ここで、内部チューブ３０および外部チューブ３２は、回転柱であり同軸である。したがって、例示的な実施形態において、内部チューブ３０および外部チューブ３２内への第１プラズマジェット３の導入により、第１端２１ａと第２端２１ｂとの間で外部チューブ３２から半径方向に延びる複数の第２プラズマジェット４を得ることが可能になる。

変形形態として（図３ｆ参照）、貫通孔２２は、スリーブ２１の外部チューブ３２の代わりに内部チューブ３０に形成され得る。この変形実施形態により、特に、第２プラズマジェット４を発射し、したがって、拡散されたプラズマを得るために限られた空間内に発生させることが可能になる。

図３ｇは２つの例示的な実施形態を示し、スリーブ２１は、ブラシ３４であって、実質的に回転柱形状を有するとともに、その第１端とその第２端２１ｂとの間でその対象物２にわたって分布する複数の貫通孔２２を含むブラシ３４の形状を有する。必要な場合は、第２端２１ｂは閉じられ得る。任意選択的に、ブラシ３４は、その取扱いを円滑にするためにその第１端２１ａで、可撓性誘電性案内部１８へ接続され得る。

典型的には、ブラシ３４は、中空構造を有する対象物２の内部表面の処理のために、カテーテルまたは内視鏡デバイスなどの場合のように、この中空構造が高いアスペクト比を有している場合であっても、実装され得る。実際は、処理されるカテーテルまたは内視鏡デバイスに入るよう適合された寸法を有するブラシ３４を作り出すことで十分である。

任意選択的に、ブラシ３４は、スリーブ２１の外部表面に、スリーブ２１と実質的に同軸に取り付けられたリングを含み得る。リングにより、ブラシが対象物の中空構造内へ導入されたときに第２プラズマジェットの循環を向上させることが可能になる。

本発明のデバイス１および方法Ｓは、したがって、カテーテルなどの、１つの寸法がおよそ数マイクロメートルである非常に高いアスペクト比を有する物体の対象物２の処理を可能にする。比較すると、従来の低温プラズマジェット発生技術は、そのように発生されたジェットの寸法または形状を、ジェットがそのような物体に導入され得るように十分に制御することができないという点で、そのような対象物２を処理することはできない。

図３ｈは、誘電性案内部１８が、中央コア３６で共に接続された、いくつかの枝状部３８を含む、例示的な実施形態を示す。このとき、プラズマ源１０に近接して配置されるとともに第１プラズマジェット３を異なる枝状部３８内へ分配するのは中央コア３６である。ここで、各枝状部３８は、図３ａ〜３ｇにおいて示される例示的な実施形態に従うスリーブ２１を含み得る。

さらに、同じ基板２０の貫通孔３３は異なる形状および寸法を有し得る。典型的には、貫通孔２２は、全体として円形、楕円、平行六面体などの形状であり得る。

当然、実施形態の形が何であれ、異なる数の列の孔２２、または、添付図面と関連して説明されたものとは異なる分布マトリクス（ランダムな分布、交互など）に従って分布する孔２２を含むスリーブ２１が、第２プラズマジェット４を作り出すために同等に良好に実装され得る。

貫通孔２２の位置、直径および深さは、さらに、プラズマ源１０へ入るプラズマジーンガスの望ましい用途および／または流量に依存して選択され得る。

典型的には、孔２２の直径は、数マイクロメートル（例えば対象物２のナノ機能化の場合）〜数ミリメートル（生物組織の皮膚処理の場合）にあり得る。

用途に依存して、互いに干渉しない（すなわち電磁的相互作用のない）第２プラズマジェット４を得ることが望ましい場合もある。

プラズマ源１０が、各々高い伝搬速度（典型的にはおよそ数１０^３〜１０^６メートル毎秒（ｍ．ｓ^−１））を有する不連続的な第２プラズマジェット４を発生させると仮定すると、２つの隣接する貫通孔２２間の距離の、それらの形状およびそれらのそれぞれの深さの、プラズマジーンガスの流れの流量に依存した慎重な選択により、これらの２つの隣接する貫通孔２２により発生された第２プラズマジェット４間の静電気相互作用を回避することが可能となる。実際は、２つの第２プラズマジェット４の形成の間で第１プラズマジェット３が移動する距離が大きいほど、静電気相互作用のリスクが低くなる。しかしながら、この移動距離は、特に、隣接する貫通孔２２間の距離および／または貫通孔２２の深さ（これは基板２０の厚さに依存する）に依存して、プラズマ源１０に入るプラズマジーンガスの流れに従って、調整され得る。

この方法により、第２プラズマジェット４は、プラズマ源１０に最も近い貫通孔２２により発生されることができ、その後次の第２プラズマジェット４が形成される。

出願人らは、プラズマ源１０に入るガスの流量に依存して、基板２０の貫通孔２２のアスペクト比（直径に対する長さ）の慎重な選択が、前記孔２２を出るガスの体積に影響を及ぼし、したがって、２つの隣接する第２プラズマジェット４の間の相互作用のリスクを抑えることが可能であることに気づいた。孔２２のアスペクト比は、特に１〜１００であり得る。

例えば、プラズマ源１０に入るガスの流れの流量が、（２０℃および１０１３×１０^２Ｐａの参照条件下で）１または数標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）と数標準リットル毎分（ｓＬｍ）との間であるとき、孔２２は、５〜５０であるアスペクト比を有し得る。

したがって、同じ基板２０により得られた異なる第２プラズマジェット４は、プラズマ源１０により作られた第１プラズマジェット３の伝搬速度ならびに貫通孔２２の位置および寸法に依存して、同時にではないが、連続的に形成する。

しかしながら、基板２０による第２プラズマジェット４の形成におけるこの不連続性は、対象物２の処理へ影響を及ぼさず、２つの隣接する第２プラズマジェット４の形成の間の間隔は、およそ数ナノ秒〜数マイクロ秒である。本発明の方法Ｓを使用して得られた第２プラズマジェット４による対象物２の処理は、したがって均質である。

したがって、本発明のデバイス１および方法Ｓは、基板２０のおかげで、制御された方法で、数十マイクロメートル〜数センチメートルにわたる異なる長さの第２プラズマジェット４を生成することを可能にする。

Claims (15)

1. 対象物（２）を処理するために、大気圧で複数の低温プラズマジェットを生成するための方法（Ｓ）であって、
   − プラズマ源（１０）を使用して、大気圧で第１低温プラズマジェット（３）を発生させるステップ（Ｓ１）と、
   − 処理される前記対象物（２）の近くに基板（２０、２１、３０、３２、３４）を配置するステップであって、前記基板（２０、２１、３０、３２、３４）が少なくとも２つの貫通孔（２２）を含むステップ（Ｓ２）と、
   − 大気圧で少なくとも２つの第２低温プラズマジェット（４）を生成するように、前記第１プラズマジェット（３）を前記貫通孔（２２）に通すステップ（Ｓ３）と
   を含む方法（Ｓ）。
2. 前記第１低温プラズマジェット（３）は、プラズマジーンガスの流れ内に放電を生成することにより発生される（Ｓ１）、請求項１に記載の方法（Ｓ）。
3. 前記プラズマジーンガスの流れを前記基板（２０、２１、３０、３２、３４）の前記貫通孔（２２）に向かって運ぶように、誘電性材料で形成された案内部（１８）は、前記プラズマ源（１０）と前記基板（２０、２１、３０、３２、３４）との間に配置されるステップをさらに含む、請求項２に記載の方法（Ｓ）。
4. 前記基板（２０、２１、３０、３２、３４）の前記貫通孔（２２）のアスペクト比は、１〜１００、好ましくは５〜５０である、請求項２または３に記載の方法（Ｓ）。
5. 前記プラズマ源（１０）に入る前記プラズマジーンガスの流れの流量は、（２０℃および１０１３×１０^２Ｐａの参照条件下で）１または数標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）と数標準リットル毎分（ｓｌｍ）との間である、請求項４に記載の方法（Ｓ）。
6. 前記プラズマジーンガスの流れは、希ガス、希ガスの混合物、若しくは、１つまたは複数の希ガスと１つまたは複数の分子ガスを含む少数混入物との混合物を含む、請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法（Ｓ）。
7. 処理される前記対象物（２）が中空構造を含み、前記方法は、前記第１低温プラズマジェット（３）を前記貫通孔（２２）に通すことからなるステップ（Ｓ３）に先立って、前記基板（３４）が前記中空構造へ導入されるサブステップを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法（Ｓ）。
8. 対象物（２）を処理するために、大気圧で複数の低温プラズマジェットを生成するためのデバイス（１）であって、
   前記デバイスは、
   −大気圧で第１低温プラズマジェット（３）を発生させるように構成されたプラズマ源（１０）と、
   −複数の貫通孔（２２）を含む基板（２０、２１、３０、３２、３４）と、
   −大気圧で複数の第２低温プラズマジェット（４）を生成するように、前記プラズマを前記基板（２０、２１、３０、３２、３４）の前記貫通孔（２２）に通すように構成された手段と
   を含むデバイス（１）。
9. 前記基板（２０、２１、３０、３２、３４）は以下の材料、すなわち、誘電性材料、導電性材料、誘電性材料の対象物（２）で覆われた導電性材料、その表面を導電性材料により覆われた誘電性材料のうちの１つから形成されるか、または誘電性材料で形成された第１部分と導電性材料で形成された第２部分とを含む、請求項８に記載のデバイス（１）。
10. 前記基板（２０、２１、３０、３２、３４）は、前記プラズマを受けるように構成された第１端（２１ａ）と前記第１端（２１ａ）の反対側の第２端（２１ｂ）とを含むスリーブ（２１）を含み、前記貫通孔（２２）は、前記スリーブ（２１）の表面にわたって分布するか、または、前記スリーブ（２１）の前記第１端（２１ａ）と前記第２端（２１ｂ）との間に整列している、請求項８または９に記載のデバイス（１）。
11. 前記基板（２０、２１、３０、３２、３４）は、
    − 前記第１低温プラズマジェット（３）の伝搬方向に実質的に垂直に延びる平坦基板（２０）であって、前記貫通孔（２２）が前記平坦基板（２０）の表面に形成された平坦基板（２０）、
    − 円筒形状の表面を有する生成基板（２１）であって、前記スリーブ（２１）の前記表面に形成されるとともに同数の第２プラズマジェット（４）を形成するように構成された一連の貫通孔（２２）を含む生成基板（２１）、
    − 円筒形状の表面を有するスリーブ（２１）であって、前記スリーブ（２１）の前記第１端（２１ａ）と前記第２端（２１ｂ）との間で１つの平面内に延びるとともに前記スリーブ（２１）から半径方向に延びる２列の第２低温プラズマジェット（４）を形成するように構成された２連の孔（２２）を含むスリーブ（２１）、
    − 実質的に回転柱形状を有するチューブであって、複数列の第２低温プラズマジェット（４）を形成するように構成された複数列の貫通孔（２２）が形成されるチューブ、
    − 外部チューブ（３０）に格納された内部チューブ（３０）であって、前記内部チューブ（３０）および前記外部チューブ（３２）の一方が実質的に連続的である一方で、前記貫通孔（２２）が前記外部チューブ（３２）および前記内部チューブ（３０）の他方に形成される内部チューブ（３０）、および／または、
    − 実質的に回転柱形状の表面を有するとともに、その表面に分布する複数の貫通孔（２２）を含むブラシ（３４）
    を含む、請求項１０に記載のデバイス（１）。
12. 前記基板（２０）は、コア（３６）で共に接続されたいくつかの枝状部（３８）を含み、前記コア（３６）はプラズマ源（１０）に隣接している、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
13. 前記ガスの流れを前記基板（２０、２１、３０、３２、３４）の前記貫通孔（２２）に向かって運ぶように、前記プラズマ源（１０）と前記基板（２０、２１、３０、３２、３４）との間に延びる誘電性材料で形成された案内部（１８）をさらに含む、請求項８〜１２のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
14. 前記プラズマ源（１０）と誘電性材料で形成された前記案内部（１８）との間に位置する中間案内部（１９）をさらに含み、誘電性材料で形成された前記案内部（１８）は、プラズマジーンガス源（Ｆ’）および前記基板（２０）へ接続される、請求項１３に記載のデバイス（１）。
15. 前記中間案内部（１９）は、導体であるとともに、前記第１プラズマジェット（３）を形成するように前記プラズマ源（１０）の電極（１７）へ接続され、前記第１低温プラズマジェットが次いで、誘電性材料で形成された前記案内部（１８）へ運ばれる、請求項１４に記載のデバイス（１）。