JP2019217093A - プラズマ式治療装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載の発明によれば、発生したプラズマを患部に直接照射することで、創傷等の治癒を図っている。
特許文献2に記載の発明によれば、上記同様、発生した活性ガスを患部に直接照射することで、創傷等の治癒を図っている。
[1] プラズマが発生するプラズマ発生部と、前記プラズマ及び前記プラズマによって発生した活性ガスの何れか一方又は両方を吐出する吐出口を有するノズルと、を有する照射器具を備え、さらに、前記吐出口と前記プラズマ又は前記活性ガスが照射される被照射体とを離間させるガイド体を備える、プラズマ式治療装置。
[2] 前記ガイド体が前記ノズルに取り付けられている、上記[1]に記載のプラズマ式治療装置。
[3] 前記ガイド体が筒状である、上記[1]又は[2]に記載のプラズマ式治療装置。
[4] 前記ガイド体は、平面視L字状に屈曲した形状である、上記[1]又は[2]に記載のプラズマ式治療装置。
[5] 前記ガイド体は、長さ方向における少なくとも一部が、長さ寸法が可変とされている、上記[3]又は[4]に記載のプラズマ式治療装置。
[6] 前記ガイド体は、長さ方向における少なくとも一部が伸縮自在である、上記[5]に記載のプラズマ式治療装置。
[7] 前記ガイド体は、長さ方向における少なくとも一部が、前記先端部側に向かうに従って内径が漸次縮小する形状である、上記[3]〜[6]の何れかに記載のプラズマ式治療装置。
[8] 前記ガイド体は、長さ方向における少なくとも一部が、前記先端部側に向かうに従って内径が漸次拡大するホーン形状である、上記[3]〜[8]の何れかに記載のプラズマ式治療装置。
[9] 前記ガイド体は、前記ホーン形状とされた部分が、複数の舌状片が離間して配置されてなる、上記[8]に記載のプラズマ式治療装置。
[10] 前記複数の舌状片が弾性材料からなり、前記舌状片の変形によって前記吐出口と前記被照射体との距離が可変とされている、上記[9]に記載のプラズマ式治療装置。
[11] 前記ガイド体は、前記先端部が丸みを帯びた縦断面円弧状に形成されている、上記[3]〜[10]の何れかに記載のプラズマ式治療装置。
[12] さらに、前記ガイド体は、前記被照射体との接触の有無を検出する接触センサを備える、上記[1]〜[11]の何れかに記載のプラズマ式治療装置。
[13] さらに、前記接触センサの検出信号が入力され、前記ガイド体と前記被照射体との接触が検出されたとき、前記プラズマ発生部への通電を開始する制御部を備える、上記[12]に記載のプラズマ式治療装置。
[14] 前記制御部は、前記接触センサによって前記ガイド体と前記被照射体との接触が検出されている間のみ、前記プラズマ発生部に通電する、上記[13]に記載のプラズマ式治療装置。
[15] 前記制御部は、前記接触センサによって検出される、前記ガイド体と前記被照射体との接触時間を累計し、該累計の接触時間と、予め設定した予定照射時間とを比較することで、予め設定した前記予定照射時間でのみ、前記プラズマ発生部に通電する、上記[14]に記載のプラズマ式治療装置。
本発明のプラズマ式治療装置は、プラズマ発生部とノズルとを有する照射器具と、ガイド体を備えたものであれば、プラズマジェット照射装置であってもよく、活性ガス照射装置であってもよい。
活性ガス照射装置は、プラズマを発生させる。活性ガス照射装置は、活性種を含む活性ガスを被照射体に照射する。活性種は、プラズマ中の気体又はプラズマ周辺の気体とプラズマとが反応して生成される。
以下に、本実施形態のプラズマ式治療装置の詳細な構成について、主に図1〜図5を参照しながら説明する。
本実施形態で説明するプラズマ治療装置は、活性ガス照射装置である。
ガス管路30は、照射器具10と供給ユニット20とを接続している。電気配線40は、照射器具10と供給ユニット20とを電気的に接続している。
図示例においては、ガス管路30と電気配線40とは、各々独立しているが、ガス管路30と電気配線40とが一体に構成されていてもよい。
図2は、照射器具10における軸線に沿う断面を示す部分断面図である。図3は、図2に示す照射器具10のx−x断面図である。
照射器具10は、長尺状のカウリング2と、カウリング2の先端から突出するノズル1と、カウリング2内に位置するプラズマ発生部12と、カウリング2の外周面に設けられた操作スイッチ9(操作部)とを備える。また、上述したように、ノズル1の先端には、詳細を後述するガイド体60が固定されている。
電気絶縁性の材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を例示できる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS樹脂)等を例示できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等を例示できる。
また、金属材料として、アルミや銅、鉄やステンレス等が例示できる。
胴体部2bの大きさは、特に限定されず、手指で把持しやすい大きさとすることができる。
ヘッド部2aの先端には、ノズル1が挿入される嵌合孔2cが形成されている。ノズル1は、ヘッド部2aに着脱可能に設けられている。図2中において、符号O1は、胴体部2bの管軸である。ヘッド部2aの内部には、管軸O1方向に延びる第一の活性ガス流路7が形成されている。
胴体部2bの外周面には、操作スイッチ9が設けられている。
ヘッド部2aの大きさは、プラズマ式治療装置100の用途等を勘案して決定される。例えば、プラズマ式治療装置100が口腔内治療器具である場合、ヘッド部2aの大きさは、口腔内に挿入できる大きさが好ましい。
また、ノズル1としては、衛生上の観点から、例えば、ディスポーザブルタイプの材料を用いてもよい。
照射管1c内の流路の長さ(即ち、距離L2)は、プラズマ式治療装置100の用途等を勘案して、適宜決定できる。
吐出口1aの開口径は、例えば、0.5〜5mmが好ましい。開口径が上記下限値以上であれば、活性ガスの圧力損失を抑えられる。開口径が上記上限値以下であれば、照射される活性ガスの流速を高めて、治癒等をより促進できる。
照射管1cは、管軸O1に対して屈曲している。
照射管1cの管軸O2と管軸O1とのなす角度θは、プラズマ式治療装置100の用途等を勘案して決定できる。
図3に示すように、管状誘電体3と内部電極4と外部電極5とは、管軸O1を中心として同心円状に位置している。
本実施形態において、内部電極4の外周面と外部電極5の内周面とは、管状誘電体3を挟んで互いに対向している。
内部電極4は、管軸O1方向に延びる軸部と、軸部の外周面のねじ山とを備える。軸部は、中実でもよいし、中空でもよい。軸部は中実が好ましい。軸部が中実であれば、加工が容易であり、かつ機械的な耐久性を高められる。内部電極4のねじ山は、軸部の周方向に周回する螺旋状のねじ山である。内部電極4の形態は、雄ねじと同様の形態である。
内部電極4は、外周面にねじ山を有することで、ねじ山先端部の電界が局所的に強くなり、放電開始電圧が低くなる。このため、低電力でプラズマを生成し、維持できる。
なお、内部電極4は、外周面にねじ山等の凹凸を有しなくてもよい。即ち、内部電極4は、外周面に凹凸を有しない円柱の部材でもよい。
内部電極4のねじ山のピッチpは、内部電極4の長さや外径d等を勘案して適宜決定できる。ピッチpは、0.2〜3.0mmが好ましく、0.2〜2.5mmがより好ましく、0.2〜2.0mmがさらに好ましい。
被照射面の温度は、例えば、熱電対やサーモグラフィ等により測定される。
操作スイッチ9は、例えば、押釦である。操作スイッチ9が押釦である場合、操作スイッチ9は、使用者が押釦を1回押したときに電気信号を1回だけ発信する構成を有してもよく、使用者が押釦を押し続けている間、電気信号を発信し続ける構成を有してもよい。
図4は、本実施形態のプラズマ式治療装置(活性ガス照射装置)100の概略構成を示すブロック図である。
供給ユニット20は、ガスの供給源70と、制御部90と、図視略の給電部と、これらを収容する筐体21とを備える。
筐体21は、供給源70を離脱可能に収容する。これにより、筐体21に収容された供給源70内のガスがなくなったとき、供給源70を交換できる。
本実施形態においては、供給ユニット20を複数設けて、異種あるいは同種のガス2種以上を照射器具10に供給しても良い。
給電部は、プラズマ発生部12の内部電極4と外部電極5との間に印加する電圧及び周波数を調節できる。
給電部は、例えば、100Vの家庭用電源等の電源(図示略)と接続されている。
配管75には、電磁弁71、圧力レギュレータ73、流量コントローラ74及び圧力センサ72(残量センサ)が取り付けられている。
この場合、交換前の供給源70、交換後の供給源70のいずれについても共通の電磁弁71等を使用することができる。なお電磁弁71等は、供給源70に固定され、供給源70と一体的に筐体21から離脱可能であってもよい。
制御部90は、電磁弁71、及び流量コントローラ74を制御する。
操作スイッチ9からの電気信号を制御部90が受け付けると、制御部90が、電磁弁71を所定時間、開放して電磁弁71を通過したプラズマ発生用ガスの流量を流量コントローラ74に調整させる。また、制御部90が、内部電極4と外部電極5との間に電圧を所定時間、印加する。その結果、供給源70からプラズマ発生部12に一定量のプラズマ発生用ガスが供給され、ノズル1から活性ガスが所定時間(例えば、数秒から数十秒程度)、継続して吐出される。
操作スイッチ9からの電気信号を制御部90が受け付けている間、制御部90が、電磁弁71を開放して電磁弁71を通過したプラズマ発生用ガスの流量を流量コントローラ74に調整させる。また、制御部90が、内部電極4と外部電極5との間に電圧を印加する。その結果、使用者が操作スイッチ9を押し続けている間、供給源70からプラズマ発生部12にプラズマ発生用ガスが供給され、ノズル1から活性ガスが継続して吐出される。
ガス管路30は、供給ユニット20から照射器具10にプラズマ発生用ガスを供給する経路である。ガス管路30は、照射器具10の管状誘電体3の後端部に接続している。ガス管路30の材料は特に制限はなく、公知のガス管に用いる材料を適用できる。ガス管路30の材料としては、例えば、樹脂製の配管、ゴム製のチューブ等を例示でき、可撓性を有する材料が好ましい。
電気配線40は、供給ユニット20の給電部から照射器具10のプラズマ発生部12に電気を供給する配線、及び照射器具10の操作スイッチ9と供給ユニット20の制御部90とを電気的に接続する配線を備える。
電気配線40は、照射器具10の内部電極4、外部電極5及び操作スイッチ9に接続している。電気配線40の材料は特に制限はなく、公知の電気配線に用いる材料を適用できる。電気配線40の材料としては、絶縁材料で被覆した金属導線等を例示できる。
本発明に係るプラズマ式治療装置においては、照射器具10にガイド体60が取り付けられている。図1及び図2に示す例においては、図5の破断図に拡大して示すような、略筒状のガイド体60が、ノズル1の先端に圧入するように取り付けられている。
本実施形態におけるガイド体は、例えば、洗浄して繰り返し使用できる構成であってもよく、あるいは、ディスポーザブルタイプのものであってもよい。ガイド体を洗浄する方法としては、例えば、エタノールによる洗浄の他、オートクレーブを用いた洗浄方法等が挙げられる。
また、ノズルとガイド体が一体化した構成を採用してもよい。
例えば、図6に示す例のガイド体61のように、平面視でL字状に屈曲したものであってもよい。
また、本実施形態では、上記の接触センサを備えた構成において、上述した制御部90が、接触センサの検出信号が入力されてガイド体と被照射体との接触を検出したとき、プラズマ発生部への通電を開始する機能を有していてもよい。これにより、上述した操作スイッチ9の操作を省略できるので、操作性に優れたものとなる。
また、本実施形態では、制御部90が、接触センサによってガイド体と被照射体との接触が検出されている間のみ、プラズマ発生部12に通電する機能を有していてもよい。これにより、上記同様、操作スイッチ9の操作を省略でき、操作性に優れたものとなる。
さらに、本実施形態では、制御部90が、接触センサによって検出される、ガイド体と被照射体との接触時間を累計し、この累計接触時間と、予め設定した予定照射時間とを比較することで、予め設定した予定照射時間でのみ、プラズマ発生部に通電する機能を有していてもよい。これにより、操作スイッチ9を操作することなく、被照射体に対して、適正な時間でプラズマ又は活性ガスを照射することができる。
次に、プラズマ式治療装置100の使用方法について説明する。
例えば、医師等の使用者は、照射器具10を持って移動させ、ノズル1を後述する被照射体に向ける。この状態で操作スイッチ9を押し、供給ユニット20の供給源70からガス管路30を介して照射器具10のプラズマ発生部12にプラズマ発生用ガスを供給し、供給ユニット20から照射器具10のプラズマ発生部12に電気を供給する。
プラズマ発生部12に供給したプラズマ発生用ガスは、管状誘電体3の後端部から管状誘電体3の内空部に流入する。プラズマ発生用ガスは、電圧を印加した内部電極4と外部電極5とが対向する位置において電離し、プラズマになる。
生体組織としては、各器官(内臓)、体表や体腔の内面を覆う上皮組織、歯周組織(歯肉、歯槽骨、歯根膜、セメント質等)、歯、骨等を例示できる。活性ガスの照射によって処理可能な疾患及び症状としては、例えば、歯肉炎、歯周病等の口腔内の疾患、皮膚の創傷等を例示できる。
生物個体としては、哺乳類(ヒト、犬、猫、豚等)、鳥類、魚類等を例示できる。
プラズマ発生用ガスは、窒素を主成分とすることが好ましい。本実施形態において、窒素を主成分とするとは、プラズマ発生用ガスにおける窒素の含有量が50体積%超であることをいう。
即ち、プラズマ発生用ガスにおける窒素の含有量は、50体積%超が好ましく、70体積%以上がさらに好ましく、80〜100質量%がさらに好ましく、90〜100質量%が特に好ましい。プラズマ発生用ガス中の窒素以外のガス成分としては、例えば、酸素、希ガス等を例示できる。
なお、内部電極4が外周面に凹凸を有しない円柱の部材である場合、内部電極4と外部電極5との間に印加する交流電圧は、10kVpp以上が好ましい。外周面に凹凸を有さない内部電極4を用いる場合、外周面に凹凸を有する内部電極4を用いる場合に比べて、内部電極4と外部電極5との間に印加する交流電圧を高める必要がある。
印加する交流電圧が上記上限値以下であると、発生するプラズマの温度を低く抑えられる。印加する交流電圧が上記下限値以上であると、さらに効率的にプラズマを発生できる。
被照射体表面の温度は、内部電極4と外部電極5との間に印加する交流電圧、照射する活性ガスの吐出量、内部電極4の先端中心点Q1から吐出口1aまでの道のり等の組み合わせによっても調節できる。被照射体表面の温度は、熱電対を用いて測定できる。
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.2mLに対して、活性ガスを30秒間照射する。この際、吐出口1aから液面までの距離を5.0mmとする。活性ガスを照射した溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法を利用してヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル密度とする。
TPC(2,2,5,5−テトラメチル−3−ピロリン−3−カルボキサミド)0.1mol/L溶液0.4mLに対して、活性ガスを30秒間照射する。この際、吐出口1aから液面までの距離を5.0mmとする。活性ガスを照射した溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法を利用して一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素密度とする。
吐出口1aから吐出する活性ガスの流量が上記下限値以上であると、活性ガスが被照射体表面に作用する効果を充分に高められる。吐出口1aから吐出する活性ガスの流量が上記上限値以下であると、活性ガスの被照射体表面の温度が過度に高まることを防止できる。加えて、被照射体表面が濡れている場合には、被照射体表面の急速な乾燥を防止できる。さらに、被照射体表面が患部である場合には、患者への刺激を抑制できる。プラズマ式治療装置100において、吐出口1aから吐出する活性ガスの流量は、管状誘電体3へのプラズマ発生用ガスの供給量で調節できる。
以上説明したような、本実施形態のプラズマ式治療装置100によれば、上記構成を備えることにより、プラズマ又は活性ガスの吐出口1aと被照射体Hの表面との距離を最適範囲に保持し、被照射体Hに対してプラズマ又は活性ガスを安定して照射できる。従って、被照射体Hの表面の温度上昇が抑制され、創傷の治癒等の効果が高められたプラズマ式治療装置100を、簡便な構成且つ低コストで実現できる。
なお、本発明のプラズマ式治療装置は、プラズマ発生部と、プラズマ及び活性ガスのいずれか一方又は両方を吐出するノズルを有する照射器具と、ノズルの先端に取り付けられるガイド体とを備えたものであればよく、上記の実施形態には限定されない。
図示例では、制御部90は、供給ユニット20の筐体21の内部に設けられているが、供給ユニット20から独立して設けられてもよい。
また、図示例では、ガイド体60等はノズル1に取り付けられているが、例えば、カウリング2に取り付けられていてもよい。
内部電極は、表面に凹凸を有してもよいし、表面に凹凸を有しなくてもよい。内部電極としては、外周面に凹凸を有する形状が好ましい。
内部電極の形状は、例えば、コイル状でもよいし、外周面に突起、穴、貫通孔が複数形成された棒形状又は筒形状でもよい。内部電極の断面形状としては、例えば、真円形、楕円形等の円形、四角形、六角形等の多角形を例示できる。
本発明の治療装置を用いた治療方法は、生体組織の治癒促進にも有効である。本発明の治療装置を用いた治療方法は、ヒトのみならず、ヒトを除く動物の治療にも有効である。
1a…吐出口
3…管状誘電体(プラズマ発生部)
4…内部電極(プラズマ発生部)
5…外部電極(プラズマ発生部)
9…操作スイッチ
10…照射器具
12…プラズマ発生部
60,61,62,63,64,65,66,67,68…ガイド体
60a,62a,63a,64a,65a,66a,67a,68a…先端部
90…制御部
100…プラズマ式治療装置(活性ガス照射装置)
H…被照射体
Claims (15)
- プラズマが発生するプラズマ発生部と、前記プラズマ及び前記プラズマによって発生した活性ガスの何れか一方又は両方を吐出する吐出口を有するノズルと、を有する照射器具を備え、
さらに、前記吐出口と前記プラズマ又は前記活性ガスが照射される被照射体とを離間させるガイド体を備える、プラズマ式治療装置。 - 前記ガイド体が前記ノズルに取り付けられている、請求項1に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記ガイド体が筒状である、請求項1又は請求項2に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記ガイド体は、平面視L字状に屈曲した形状である、請求項1又は請求項2に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記ガイド体は、長さ方向における少なくとも一部が、長さ寸法が可変とされている、請求項3又は請求項4に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記ガイド体は、長さ方向における少なくとも一部が伸縮自在である、請求項5に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記ガイド体は、長さ方向における少なくとも一部が、前記先端部側に向かうに従って内径が漸次縮小する形状である、請求項3〜請求項6の何れか一項に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記ガイド体は、長さ方向における少なくとも一部が、前記先端部側に向かうに従って内径が漸次拡大するホーン形状である、請求項3〜請求項6の何れか一項に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記ガイド体は、前記ホーン形状とされた部分が、複数の舌状片が離間して配置されてなる、請求項8に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記複数の舌状片が弾性材料からなり、前記舌状片の変形によって前記吐出口と前記被照射体との距離が可変とされている、請求項9に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記ガイド体は、前記先端部が丸みを帯びた縦断面円弧状に形成されている、請求項3〜請求項10の何れか一項に記載のプラズマ式治療装置。
- さらに、前記ガイド体は、前記被照射体との接触の有無を検出する接触センサを備える、請求項1〜請求項11の何れか一項に記載のプラズマ式治療装置。
- さらに、前記接触センサの検出信号が入力され、前記ガイド体と前記被照射体との接触が検出されたとき、前記プラズマ発生部への通電を開始する制御部を備える、請求項12に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記制御部は、前記接触センサによって前記ガイド体と前記被照射体との接触が検出されている間のみ、前記プラズマ発生部に通電する、請求項13に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記制御部は、前記接触センサによって検出される、前記ガイド体と前記被照射体との接触時間を累計し、該累計の接触時間と、予め設定した予定照射時間とを比較することで、予め設定した前記予定照射時間でのみ、前記プラズマ発生部に通電する、請求項14に記載のプラズマ式治療装置。
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