JP6623223B2 - 情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、大気圧プラズマ発生装置とともに用いられる情報処理装置に関する。

大気圧プラズマ発生装置では、噴出口からプラズマが、被処理体に向かって噴出されることで、被処理体にプラズマが照射され、プラズマ処理が行われる。下記特許文献には、プラズマ発生装置の一例が記載されている。

特開２０１２−０５９５４８号公報

上記特許文献に記載の大気圧プラズマ発生装置によれば、被処理体に対してプラズマ処理を行うことが可能となる。しかしながら、プラズマは目視にて確認することができないため、被処理体に適切にプラズマを照射できない虞がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、プラズマを適切に被処理体に照射することである。

上記課題を解決するために、本願に記載の情報処理装置は、大気圧プラズマ発生装置から被処理体にプラズマが照射された際の被処理体の撮像データに基づいて、被処理体へのプラズマの照射位置を演算する照射位置演算部を備えることを特徴とする。

本願に記載の情報処理装置では、大気圧プラズマ発生装置から被処理体にプラズマが照射された際に、被処理体が撮像装置によって撮像されている。そして、その撮像データに基づいて、被処理体へのプラズマの照射位置が、情報処理装置によって演算される。これにより、プラズマの照射位置を作業者は認識することが可能となり、プラズマを適切に被処理体に照射することが可能となる。

プラズマ照射システムを示す模式図である。 プラズマ照射装置を示す拡大図である。 プラズマ照射装置を示す分解図である。 制御装置を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。

＜プラズマ照射システムの構成＞
図１に、本発明の実施例のプラズマ照射システム１０を示す。プラズマ照射システム１０は、医療用に用いられるシステムであり、患者１２にプラズマを照射するためのシステムである。プラズマ照射システム１０は、プラズマ照射装置２０と、制御装置２２と、撮像装置２４と、表示装置２６とを備えている。

プラズマ照射装置２０は、図２に示すように、本体部３２と、１対の電極３４，３６と、ガラス管３８と、ガス供給装置（図４参照）４０と、レーザ照射装置４２とを備えている。

本体部３２は、サファイアガラスにより成形されており、円筒部５０と屈曲部５２とから構成されている。円筒部５０は、概して円筒状をなしている。また、屈曲部５２は、Ｌ字型に屈曲された管状をなし、それの一端部が、円筒部５０の端部に近い外周面に立設された状態で連結されている。なお、円筒部５０の内部と屈曲部５２の内部とは連通している。

また、本体部３２の円筒部５０の外周面には、１対の電極３４，３６の複数の放電部５４，５６が、円筒部５０の軸方向に交互に並ぶようにして、蒸着されている。詳しくは、電極３４は、図３に示すように、複数の放電部５４と複数の連結部５８とを有しており、電極３６は、複数の放電部５６と複数の連結部６０とを有している。なお、図２は、電極３４，３６を円筒部５０から取り外した状態を示す仮想図である。

電極３４の複数の放電部５４は、円筒部５０の外周面に、周方向に延びるように蒸着されており、所定の間隔をおいて、円筒部５０の軸方向に並んで配設されている。また、電極３４の連結部５８は、円筒部５０の外周面に、円筒部５０の軸方向に延びるように線状に蒸着されており、複数の放電部５４を連結している。なお、電極３４の複数の放電部５４のうちの一端に位置する放電部５４は、円筒部５０の周方向の全周に渡って蒸着されている。一方、他の放電部５４は、連結部５８と反対側の部分を除いて、円筒部５０の周方向に延びるように蒸着されている。また、円筒部５０の周方向の全周に渡って蒸着されている放電部５４には、円筒部５０の端部に向かって延び出すようにして、通電部６２が形成されている。

また、電極３６の複数の放電部５６は、円筒部５０の外周面に、周方向に延びるように蒸着されており、電極３４の複数の放電部５４の間に位置するように、円筒部５０の軸方向に並んで配設されている。なお、電極３６の複数の放電部５６のうちの電極３４の２つの放電部５４の間に位置する放電部５６は、電極３４の連結部５８を除いて、円筒部５０の周方向に延びるように蒸着されている。一方、残りの端に位置する放電部５６は、円筒部５０の周方向の全周に渡って蒸着されている。その円筒部５０の周方向の全周に渡って蒸着されている放電部５６には、円筒部５０の端部に向かって延び出すようにして、通電部６４が形成されている。また、電極３６の連結部６０は、円筒部５０の外周面において、電極３４の放電部５４が蒸着されていない箇所に、円筒部５０の軸方向に延びるように線状に蒸着されており、複数の放電部５６を連結している。このように、１対の電極３４，３６は、電極３４の放電部５４と電極３６の放電部５６とが、所定の間隔をおいて交互に並ぶように、円筒部５０の外周面に蒸着されている。

ガラス管３８は、図２に示すように、本体部３２の円筒部５０の外周面に配設されており、円筒部５０の外周面に蒸着された１対の電極３４，３６全体を被覆している。これにより、高電圧が印加される電極３４，３６の露出を防止することが可能となり、安全が担保される。なお、電極３４，３６は、ガラス管３８により封止されているため、電極３４の放電部５４と電極３６の放電部５６との間にまで、ガラス管３８が入り込んでいる。

ガス供給装置４０は、処理ガスを供給する装置であり、屈曲部５２の円筒部５０に連結されている側の端部と反対側の端部に接続されている。これにより、屈曲部５２を介して、円筒部５０の内部に処理ガスが供給される。なお、処理ガスは、窒素等の不活性ガスと、空気中の酸素等の活性ガスとを任意の割合で混合させたガスであってもよく、不活性ガス若しくは空気のみであってもよい。

レーザ照射装置４２は、レーザ光を照射する装置であり、概して短円筒状をなしている。レーザ照射装置４２は、端面において、円筒部５０の屈曲部５２が配設されている側の端面に、同軸的に連結されている。また、レーザ照射装置４２の円筒部５０に連結されている端面の中央部には、照射口（図３参照）６８が形成されており、レーザ照射装置４２は、照射口６８からレーザ光を円筒部５０の軸方向に照射する。なお、レーザ光は、可視領域の高周波の赤色レーザ光である。

制御装置２２は、図４に示すように、コントローラ７０と、複数の駆動回路７２と、画像処理装置７６と、制御回路７８とを備えている。複数の駆動回路７２は、電極３４，３６、ガス供給装置４０、レーザ照射装置４２に接続されている。コントローラ７０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路７２に接続されている。これにより、プラズマ照射装置２０の作動が、コントローラ７０によって制御される。また、コントローラ７０は、画像処理装置７６にも接続されている。画像処理装置７６は、撮像装置２４により撮像された撮像データを処理するための装置である。これにより、コントローラ７０は、撮像データにより得られたデータを取得する。さらに、コントローラ７０は、制御回路７８を介して、表示装置２６に接続されている。これにより、コントローラ７０は、表示装置２６に任意の画像を表示させることが可能である。

＜プラズマ照射システムによるプラズマ照射＞
プラズマ照射システム１０では、上述した構成により、プラズマ照射装置２０において、円筒部５０の端部からプラズマが噴出され、被処理体にプラズマが照射される。プラズマは、活性酸素ラジカルを含んでおり、活性酸素ラジカルによる患部の治療を目的として、医療分野においてプラズマが活用されている。具体的には、例えば、皮膚にプラズマを照射することで皮膚が活性化するため、皮膚の再生を目的として、プラズマ照射が行われる。また、癌化細胞へのプラズマ照射により癌化細胞が死滅するため、癌治療を目的として、プラズマ照射が行われる。

具体的には、プラズマ照射装置２０において、ガス供給装置４０によって処理ガスが、屈曲部５２を介して、円筒部５０の内部に供給される。円筒部５０の屈曲部５２が配設されている側の端面はレーザ照射装置４２によって塞がれているため、円筒部５０に供給された処理ガスは、その端面と反対側の端面に向かって流れる。つまり、電極３４，３６が蒸着されている円筒部５０の内部に向かって、処理ガスが流れる。

そして、電極３４，３６の通電部６２，６４に電圧が印加され、電極３４，３６に電流が流れる。これにより、１対の電極３４，３６の放電部５４，５６の間に放電が生じる。この際、電極３４，３６は、絶縁体であるガラス管３８によって封止されているため、円筒部５０の内部において放電が生じ、円筒部５０の内部を流れる処理ガスがプラズマ化される。そして、円筒部５０のレーザ照射装置４２が連結された側の端面と反対側の端面の開口（以下、「噴出口」と記載する場合がある）からプラズマが、円筒部５０の軸方向に向かって噴出される。この際、医者等の治療者は、プラズマ照射装置２０の噴出口を、患者１２の患部に向けることで、患部にプラズマが照射され、患部が治療される。

ただし、プラズマの波長は、真空紫外線領域の波長であるため、目視により確認することができない。このため、患部にプラズマを適切に照射できない虞がある。このようなことに鑑みて、プラズマ照射装置２０には、レーザ照射装置４２が設けられており、レーザ照射装置４２によって照射されたレーザ光によって、プラズマの照射位置を確認することが可能となっている。

詳しくは、レーザ照射装置４２は、上述したように、円筒部５０の端面に連結されており、円筒部５０の軸方向にレーザ光を照射する。つまり、レーザ照射装置４２は、プラズマの噴出方向と同軸的に、レーザ光を照射する。また、レーザ光は、直進性があり、平行光である。このため、レーザ照射装置４２から照射されたレーザ光は、円筒部５０内を通過して、円筒部５０の噴出口から、プラズマの噴出方向と同軸的に照射される。これにより、図１に示すように、レーザ光８０はプラズマが照射されている個所に照射される。レーザ光は、可視領域の高周波の赤色レーザであるため、治療者は、レーザ光を目視にて確認しながら、患部にプラズマを適切に照射することが可能となる。

なお、プラズマ照射装置２０によるプラズマ照射は、レーザ光によって照射位置を確認した後に行われる。詳しくは、まず、レーザ照射装置４２によってレーザ光８０が照射される。この際、ガス供給装置４０による処理ガスの供給および、電極３４，３６への電圧の印加は行われていない。そして、作業者は、円筒部５０の噴出口を患部に向けることで、レーザ光８０をプラズマ照射予定位置に一致させる。レーザ光８０がプラズマ照射予定位置に一致したら、ガス供給装置４０により処理ガスが供給され、電極３４，３６に電圧が印加される。これにより、プラズマ照射予定位置に適切にプラズマを照射すること可能となる。

さらに、プラズマ照射システム１０では、患部にプラズマが照射される際に、患部が撮像装置２４によって撮像されており、その撮像データに基づく画像が、プラズマの照射位置とともに、表示装置２６に表示される。詳しくは、患部へのプラズマ照射時に、患部が撮像装置２４によって撮像されており、撮像データが制御装置２２のコントローラ７０に送信される。そして、コントローラ７０は、撮像データに基づいて、レーザ光の照射位置、つまり、プラズマの照射位置を演算する。なお、患部に照射されるレーザ光は赤色レーザ光であり、赤色は解析し易い色であるため、プラズマの照射位置を好適に演算することが可能である。

プラズマの照射位置が演算されると、コントローラ７０において、撮像装置２４による撮像データに基づく画像、つまり、プラズマが照射されている患者の画像と、演算された照射位置に応じた画像とが重ねられた画像データが作成される。そして、作成された画像データが表示装置２６に送信され、表示装置２６において、その画像データに基づく画像が表示される。この画像には、図１に示すように、患者の患部に照射されたプラズマの照射位置８２が表示される。これにより、治療者は、プラズマの照射済みの箇所を確認しながら、治療を行うことが可能となる。

また、プラズマ照射システム１０では、プラズマの照射時間に応じてプラズマの照射位置８２の表示態様が異なっている。詳しくは、コントローラ７０において、プラズマの照射位置が演算される際に、照射位置の単位面積当たりのレーザ光の照射時間、つまり、プラズマの照射時間も演算される。そして、患者の画像とプラズマの照射位置８２の画像とが重ねられた画像データの作成時に、プラズマの照射位置８２の画像が、単位面積当たりの照射時間が長いほど濃くされ、単位面積当たりの照射時間が短いほど薄くされる。このため、表示装置２６に画像データに基づく画像が表示される際に、図１に示すように、プラズマの照射位置８２が、薄い状態での表示態様８２ａと、濃い状態での表示態様８２ｂとで表示される。これにより、治療者は、プラズマの照射量を認識しながら治療を行うことが可能となる。

さらに、プラズマ照射システム１０では、プラズマの過度の照射が防止される。詳しくは、上述したように、コントローラ７０において、プラズマの照射位置が演算される際に、照射位置の単位面積当たりのプラズマの照射時間も演算される。この際、コントローラ７０では、演算された単位面積当たりのプラズマの照射時間が、予め設定されている設定時間を超えているか否かが、判定される。そして、単位面積当たりのプラズマの照射時間が設定時間を超えていると判定された場合に、プラズマ照射装置２０の電極３４，３６への電力供給が遮断される。これにより、特定の部位へのプラズマ照射量が所定量を超えた際に、プラズマの照射が停止し、特定の部位へのプラズマの過度の照射を防止することが可能となる。

なお、演算されたプラズマの照射位置および、単位面積当たりの照射時間は、制御装置２２において患者毎に記憶される。これにより、患者毎に、プラズマの照射部位、および、照射部位の単位面積当たりのプラズマの照射量を管理し、有効な治療を行うことが可能となる。

なお、制御装置２２のコントローラ７０は、図４に示すように、照射位置演算部１００と、照射時間演算部１０２と、表示制御部１０４と、判定部１０６とを有している。照射位置演算部１００は、撮像データに基づいて、プラズマの照射位置８２を演算するための機能部である。照射時間演算部１０２、撮像データに基づいて、プラズマの照射時間を演算するための機能部である。表示制御部１０４は、患者とプラズマの照射位置８２とが重ねられた画像を表示装置２６に表示させるための機能部である。判定部１０６は、プラズマの単位面積当たりの照射時間が設定時間を超えているか否かを判定するための機能部である。

ちなみに、プラズマ照射装置２０は、大気圧プラズマ発生装置の一例である。制御装置２２は、情報処理装置の一例である。表示装置２６は、表示装置の一例である。レーザ照射装置４２は、照射装置の一例である。照射位置演算部１００は、照射位置演算部の一例である。照射時間演算部１０２は、照射時間演算部の一例である。表示制御部１０４は、表示制御部の一例である。判定部１０６は、判定部の一例である。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、治療者がプラズマ照射装置２０を持って患部にプラズマが照射されているが、ロボットハンド等によりプラズマ照射装置２０を操作し、患部にプラズマを照射することが可能である。なお、ロボットハンドなどによりプラズマ照射装置２０を操作する際に、コントローラ７０により演算されたプラズマの照射位置８２を利用することで、患部にプラズマを適切に照射することが可能となる。

また、上記実施例では、プラズマの照射時間に応じて、プラズマの照射位置の画像の濃淡が変更されているが、画像の色を変更することが可能である。具体的には、例えば、プラズマの照射時間が長いほど、赤色系の色でプラズマの照射位置の画像を表示し、プラズマの照射時間が短いほど、青色系の色でプラズマの照射位置の画像を表示することが可能である。

また、上記実施例では、プラズマの照射時間が設定時間を超えた場合に、プラズマの照射が停止されるが、音，光等によって、プラズマの照射時間が設定時間を超えていることを、治療者に告知してもよい。

また、上記実施例では、モニター等の表示装置２６に、プラズマの照射位置の画像が表示されているが、眼鏡型表示装置、所謂、グーグルグラス（登録商標）にプラズマの照射位置を表示することが可能である。この際、眼鏡型表示装置には、プラズマの照射位置のみが表示され、実像、つまり、実際の患者を、眼鏡型表示装置に表示されたプラズマの照射位置が重なった状態で、治療者が視認する。

また、上記実施例では、プラズマ照射装置２０にレーザ照射装置４２が設けられており、制御装置２２によって、レーザ光の照射位置が、プラズマの照射位置として演算されるが、プラズマ照射装置２０にレーザ照射装置４２が設けることなく、制御装置２２によって、プラズマの照射位置自体を演算することが可能である。詳しくは、例えば、撮像装置２４として、真空紫外線領域の波長の光を識別可能な特殊な撮像装置を採用する。これにより、その特殊な撮像装置の撮像データに基づいて、プラズマの照射位置を演算することが可能となる。

また、上記実施例では、プラズマ照射システム１０が医療分野において利用されているが、工業分野等の種々の分野において、プラズマ照射システム１０を利用することが可能である。なお、工業分野では、例えば、金属等の表面処理，表面改質等を目的として、プラズマ照射システム１０を利用することが可能である。

２０：プラズマ照射装置（大気圧プラズマ発生装置） ２２：制御装置（情報処理装置） ２６：表示装置 ４２：レーザ照射装置（照射装置） １００：照射位置演算部 １０２：照射時間演算部 １０４：表示制御部 １０６：判定部

Claims (6)

1. 大気圧プラズマ発生装置から被処理体にプラズマが照射された際の被処理体の撮像データに基づいて、被処理体へのプラズマの照射位置を演算する照射位置演算部を備えることを特徴とする情報処理装置。
2. 前記情報処理装置が、
   前記照射位置演算部により演算されたプラズマの照射位置に応じた画像を、表示装置に表示させる表示制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記情報処理装置が、
   前記大気圧プラズマ発生装置から被処理体にプラズマが照射された際の被処理体の撮像データに基づいて、被処理体へのプラズマの照射時間を演算する照射時間演算部を備え、
   前記表示制御部が、
   プラズマの照射位置に応じた画像を、前記照射時間演算部により演算されたプラズマの照射時間に応じて表示態様を変更させた状態で表示させることを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記情報処理装置が、
   前記大気圧プラズマ発生装置から被処理体にプラズマが照射された際の被処理体の撮像データに基づいて、被処理体へのプラズマの照射時間を演算する照射時間演算部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の情報処理装置。
5. 前記情報処理装置が、
   前記照射時間演算部により演算されたプラズマの照射時間が、設定時間を超えているか否かを判定する判定部を備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の情報処理装置。
6. 前記大気圧プラズマ発生装置が、
   プラズマを噴出する噴出口と、
   前記噴出口からプラズマの噴出方向に光を照射する照射装置と
   を備え、
   前記照射位置演算部が、
   前記照射装置から照射された照射光の撮像データに基づいて、被処理体へのプラズマの照射位置を演算することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の情報処理装置。

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