JP5585972B2 - プラズマ気泡噴出部材、局所アブレーション装置及び局所アブレーション方法、並びに治癒装置及び治癒方法 - Google Patents
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Description
液体を流すための液体流路、
不活性ガス、プラズマを含む不活性ガス、及びプラズマを含む不活性ガスの気泡を含む液体を流すための微細流路、
を含み、
前記液体流路及び前記微細流路は、前記微細流路のプラズマが発生する部分より下流側で接続することを特徴とするプラズマ気泡噴出部材。
(2)前記微細流路が、前記プラズマが発生する部分を他の微細流路より大きくしたプラズマリザーバーを含むことを特徴とする上記(1)に記載のプラズマ気泡噴出部材。
(3)前記電極が、少なくともプラズマリザーバーをカバーする大きさであることを特徴とする上記(2)に記載のプラズマ気泡噴出部材。
(4)上記(1)〜(3)の何れか一項に記載されたプラズマ気泡噴出部材を用いた局所アブレーション装置。
(5)上記(1)〜(3)の何れか一項に記載されたプラズマ気泡噴出部材を用いた治癒装置。
(6)上記(4)に記載された局所アブレーション装置の微細流路に不活性ガスを流入させ、一対の電極に高周波電気パルスを印加することで前記流入した不活性ガスにプラズマを発生させ、前記プラズマを含む不活性ガスを前記微細流路に接続する液体流路の液体に流し込むことでプラズマを含む気泡を形成し、前記気泡で加工対象物(但し、人体を除く)を加工することを特徴とする局所アブレーション方法。
(7)上記(5)に記載された治癒装置の微細流路に不活性ガスを流入させ、一対の電極に高周波電気パルスを印加することで前記流入した不活性ガスにプラズマを発生させ、前記プラズマを含む不活性ガスを前記微細流路に接続する液体流路の液体に流し込むことでプラズマを含む気泡を形成し、前記気泡で生体組織(但し、人体を除く)を治癒することを特徴とする治癒方法。
図1(a)は本発明の第1の実施形態である、先端に空隙を有する構造を持つ気泡噴出部材の作製方法10を表す。本発明の気泡噴出部材は、図1(a)に示すように、(1)中空の絶縁材料15を準備し、(2)前記中空の絶縁材料15に導電材料で形成された芯材20を挿入し、(3)熱25をかけて引き切ると、(4)絶縁材料15と芯材20の粘弾性の差により、図1(b)に示すように、芯材20の先端から絶縁材料15が更に延伸した部分を含む外郭部16を形成し、前記芯材20と外郭部16の延伸した部分で空隙30を形成する。
以下、本発明の第2の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中の符号番号が同じ番号のものは実施形態1と同じものを示す。
以下、本発明の第3の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図11は本発明のプラズマ気泡噴出部材の概略を示している。
プラズマ気泡噴出部材の形状は、一対の電極を用いて不活性ガスに高周波電気パルスを印加し、プラズマを含む不活性ガスを液体に押し出すことができれば形状に制限はない。図14は、プラズマ気泡噴出部材の他の形態の概略を示す模式図である。実施形態4のプラズマ気泡噴出部材は、図12に示すプラズマ気泡噴出部材の微細流路210の内、プラズマが発生する部分を他の部分より大きく形成し、高周波電気パルスを印加することで発生するプラズマを含む不活性ガスを貯蔵するプラズマリザーバー211としている。また、一対の電極は平板状にして、電極201及び図示していない他方の平板状電極を電線202で接続し、上下から前記プラズマリザーバー211を挟むように形成している。電極201の大きさは、プラズマ濃度を高めるために、少なくともプラズマリザーバー211をカバーする大きさが好ましい。電極201に高周波電気パルスを印加することで、微細流路に流入した不活性ガス205にプラズマが発生するが、実施形態4のプラズマ気泡噴出部材は、微細流路にプラズマリザーバー211が形成され、液体流路220に押し出されるプラズマを含む不活性ガスの体積より前記プラズマリザーバー211の体積の方が大きいため、貯蔵されたプラズマを含む不活性ガスに何度も高周波電気パルスを印加することができるので、不活性ガス中のプラズマ濃度をより高めることができる。そして、前記プラズマリザーバー211から押し出されたプラズマを含む不活性ガスは、液体流路220に流れている液体221と交差する際の流体力により切断され、プラズマを含む気泡230を含む液体として微細流路210に流れていく。なお、気泡230は、液体221の流体力のみで形成することができるが、微細流路210にオリフィス212を設けると、気泡がより形成されやすくなる。また、オリフィス212の間隔を制御することで、気泡230の大きさを調整することもできる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、
(1)高周波放電パルスより放出された微細気泡60は、キャビテーションの衝撃により細胞膜51や細胞の核45にインジェクション物質を到達させるが、遺伝子等の導入効率が低かった硬い細胞壁を持つ植物細胞などへの導入効率の向上や、外側外郭部21の先端部周囲において外部からの電場制御による放出微細気泡60のパターニング・加工技術への応用が可能である。
(2)局所アブレーション装置は汎用顕微鏡マニピュレータや内視鏡などの汎用医用機器に取り付けることが可能であり、医薬品導入による治療が可能である。一方、界面の要素技術分野においては、指向性気泡列の気液界面の局所界面反応や気泡圧潰時の結晶化技術等への応用が可能である。
(1)導電材料で形成された芯材と、絶縁材料を、前記芯材を覆い、かつ前記芯材の先端から所定の長さ延伸し、該延伸した部分の内部と、前記芯材の先端の間に空隙を有するように形成した外郭部と、前記外郭部の外部に設置され、前記芯材とで一対の電極と構成する電極部と、を備えることを特徴とする切削用具。
(2)上記(1)に記載の切削用具において、前記芯材及び前記外郭部は、ガラスもしくはその他の絶縁材料で形成された中空管の内部に導電ワイヤもしくはその他の導電材料を通した状態で一部を加熱して、両端から引き切ることにより、前記ガラス又はその他の絶縁材料と前記導電ワイヤもしくは前記導電材料との粘弾性の差により、前記外郭部の内側で、かつ、前記芯材の先端の間の前記空隙を形成することを特徴とする切削用具。
(3)上記(1)又は(2)に記載の切削用具を液相に浸漬させ、前記液相に浸漬させた前記切削用具の前記芯材と前記前記電極との間に高周波電源により高周波電圧を印加し、前記高周波電流を印加することによって、前記切削用具の前記空隙部に貯められる気泡を気泡列として前記芯材の先端から前記電極に向かって指向性を持って放出させることを特徴とする局所アブレーション方法。
(4)上記(3)に記載の局所アブレーション方法であって、前記芯材と前記電極との間に加工対象を設置し、前記芯材から前記電極に向かって放出される気泡列により前記加工対象を加工することを特徴とする局所アブレーション方法。
(5)上記(1)又は(2)に記載の切削用具の電極と前記芯材とを微細流路内壁面に配置し、前記電極と前記芯材との間に不活性ガスを流し、前記電極間に高周波電圧を印加することにより前記微細流路内に電離した気相又はプラズマを発生させ、前記微細流路に隣接する液体の流れる微細流路と交わることで、液体中に電離気相,活性気相もしくはプラズマ状態を内包もしくは一部内包する気液界面を発生させることを特徴とする局所アブレーション方法。
(6)導電材料で形成された芯材と、絶縁材料を、前記芯材を覆い、かつ前記芯材の先端から所定の長さ延伸し、該延伸した部分の内部と、前記芯材の先端の間に空隙を有するように形成した外郭部と、前記外郭部の中心軸と同心軸を有し、前記外郭部の外側に多層に形成され、インジェクションのための物質を導入するように形成した外側多層外郭部と、前記外郭部の外部もしくは、前記外側多層外郭部内の液相に浸漬している位置に設置され、前記芯材とで一対の電極と構成する電極部と、を備えることを特徴とする局所アブレーション装置。
(7)上記(6)に記載の局所アブレーション装置において、前記外郭部及び前記外側多層外郭部は、絶縁材料で形成された中空管の一部を加熱して、両端から引き切り、前記芯材を有する前記外郭部を中心軸とし、該中心軸と同心軸となるように外側に重ねて前記外側多層外郭部を設置し、前記外側多層外郭部内へインジェクション物質を封入する機構を形成することを特徴とする局所アブレーション装置。
(8)上記(6)又は(7)に記載の局所アブレーション装置の外側多層外郭部内部にインジェクション物質を導入させ、液相に浸漬させた前記インジェクション装置の前記芯材と前記電極部との間に高周波電源により高周波電圧を印加し、前記高周波電源により高周波電流を印加することによって、前記外郭部の空隙に貯められる前記外側多層外郭部より導入されたインジェクション物質を界面に持つ気泡を気泡列として前記芯材の先端から指向性を持って放出させ、前記対象物表面において気泡のキャビテーションを発生させて前記対象物表面を加工し、その加工面より界面に含有する物質のインジェクションを同時に発生させることを特徴とするインジェクション方法。
(9)上記(8)に記載のインジェクション方法において、前記外側多層外郭部より導入されるインジェクション物質は、液相・気相・固相にわたる物質であり、前記インジェクション物質の導入方法は、前記外側多層外郭部後部よりポンプを用いて送る方法又は、前記外側多層外郭部後部先端部のみにインジェクション物質を浸漬させ毛細管現象により吸引する方法であり、前記芯材への電気パルス印加による放電により、外側多層外郭部と軸心の間にある空隙に溜まった気泡が放出されると同時に、流体力により外側外層外郭部と軸心の間にある液相が界面に吸着できる量において引き出されることによりインジェクションすることを特徴とするインジェクション方法。
(10)上記(8)又は(9)に記載の局所アブレーション及びインジェクション方法において、前記インジェクション後に、前記外側多層外郭部後部先端周囲に付着する加工後のタンパク質もしくは不純物を、前記対象物から前記電極部を離し放電を行うことにより不純物を吹き飛ばすことにより断続的にインジェクションを複数個の対象物に行うことを特徴とするインジェクション方法。
(11)上記(8)〜(10)のいずれか1に記載のインジェクション方法において、前記外側多層外郭部に振動子を設置し疎密波を発生させることにより、該発生させた疎密波の重なる箇所において前記芯材の放電により発生する気泡列の特定の位置の単一気泡のみを圧壊することを特徴とするインジェクション方法。
Claims (7)
- 導電材料で形成され、不活性ガスにプラズマを発生させるための一対の電極、
液体を流すための液体流路、
不活性ガス、プラズマを含む不活性ガス、及びプラズマを含む不活性ガスの気泡を含む液体を流すための微細流路、
を含み、
前記液体流路及び前記微細流路は、前記微細流路のプラズマが発生する部分より下流側で接続することを特徴とするプラズマ気泡噴出部材。 - 前記微細流路が、前記プラズマが発生する部分を他の微細流路より大きくしたプラズマリザーバーを含むことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ気泡噴出部材。
- 前記電極が、少なくともプラズマリザーバーをカバーする大きさであることを特徴とする請求項2に記載のプラズマ気泡噴出部材。
- 請求項1〜3の何れか一項に記載されたプラズマ気泡噴出部材を用いた局所アブレーション装置。
- 請求項1〜3の何れか一項に記載されたプラズマ気泡噴出部材を用いた治癒装置。
- 請求項4に記載された局所アブレーション装置の微細流路に不活性ガスを流入させ、一対の電極に高周波電気パルスを印加することで前記流入した不活性ガスにプラズマを発生させ、前記プラズマを含む不活性ガスを前記微細流路に接続する液体流路の液体に流し込むことでプラズマを含む気泡を形成し、前記気泡で加工対象物(但し、人体を除く)を加工することを特徴とする局所アブレーション方法。
- 請求項5に記載された治癒装置の微細流路に不活性ガスを流入させ、一対の電極に高周波電気パルスを印加することで前記流入した不活性ガスにプラズマを発生させ、前記プラズマを含む不活性ガスを前記微細流路に接続する液体流路の液体に流し込むことでプラズマを含む気泡を形成し、前記気泡で生体組織(但し、人体を除く)を治癒することを特徴とする治癒方法。
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