JP6890198B2 - 創傷治療用又は抗炎症用の細胞賦活化剤の生成方法 - Google Patents
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Description
本願は、2017年6月16日に、日本に出願された特願2017−119152号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
例えば、特許文献1には、歯科治療を行うインスツルメントにプラズマジェット照射手段を搭載し、治療患部にプラズマジェット照射を可能にした歯科用診療装置が開示されている。
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。
プラズマジェット照射装置は、プラズマを発生し、発生したプラズマとプラズマ中もしくは周辺の気体と反応して生成したヒドロキシルラジカル、一重項酸素、オゾン、過酸化水素、スーパーオキシドアニオンラジカル等の活性酸素種、一酸化窒素、二酸化窒素、ペルオキシナイトライト、過酸化亜硝酸、三酸化二窒素等の活性窒素種を被照射物に直接照射する。
活性ガス照射装置は、プラズマを発生し、発生したプラズマ中もしくは周辺の気体、照射対象に含まれる水分等と反応して生成したヒドロキシルラジカル、一重項酸素、オゾン、過酸化水素、スーパーオキシドアニオンラジカル等の活性酸素種、一酸化窒素、二酸化窒素、ペルオキシナイトライト、過酸化亜硝酸、三酸化二窒素等の活性窒素種を含む活性ガスを被照射物に照射する。
また、活性ガスの組成によってプラズマ照射の効果が異なる。
しかしながら、医療用途で低温のプラズマを発生させるプラズマジェット照射装置は、プラズマを発生させるプラズマ発生ガスが一般的に希ガスに限られる。
そこで、本発明は、広範なプラズマ発生ガスを用いてプラズマを発生させ、活性ガスを照射することができる医療用治療器具を提供することを目的とする。
<1>下記ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法により求められるラジカル濃度が0.1〜300μmol/Lのガスである、細胞賦活化剤。
<ヒドロキシルラジカル濃度の測定法>
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.4mLに対して、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法によりヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル濃度とする。
<2>下記一重項酸素濃度の測定方法により求められる一重項酸素濃度が0.1〜300μmol/Lのガスである、細胞賦活化剤。
<一重項酸素濃度の測定方法>
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、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法により一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素濃度とする。
<3>下記ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法により求められるラジカル濃度が0.1〜300μmol/Lであり、かつ、下記一重項酸素濃度の測定方法により求められる一重項酸素濃度が0.1〜300μmol/Lのガスである、細胞賦活化剤。
<ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法>
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.4mLに対して、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法によりヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル濃度とする。
<一重項酸素濃度の測定方法>
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、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法により一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素濃度とする。
<4><1>〜<3>のいずれか一項に記載の細胞賦活化剤からなる、創傷治療薬。
<5><1>〜<3>のいずれか一項に記載の細胞賦活化剤からなる、抗炎症薬。
<6><1>〜<3>のいずれか一項に記載の細胞賦活化剤からなる、歯肉炎治療薬。
<7><1>〜<3>のいずれか一項に記載の細胞賦活化剤からなる、歯周病治療薬。
[1]プラズマを発生し、発生したプラズマにより生じた活性ガスを照射口から照射する医療用治療器具において、
前記活性ガスは、前記照射口から1mm以上10mm以下の距離にある被照射面における温度が40℃以下であり、かつ、下記ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法により求められるラジカル濃度が0.1〜300μmol/Lである、医療用治療器具。
<ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法>
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.4mLに対して、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法によりヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル濃度とする。
[2]プラズマを発生し、発生したプラズマにより生じた活性ガスを照射口から照射する医療用治療器具において、
前記活性ガスは、前記照射口から1mm以上10mm以下の距離にある被照射面における温度が40℃以下であり、かつ、下記一重項酸素濃度の測定方法により求められる一重項酸素濃度が0.1〜300μmol/Lである、医療用治療器具。
<一重項酸素濃度の測定方法>
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、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法により一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素濃度とする。
[3]プラズマを発生し、発生したプラズマにより生じた活性ガスを照射口から照射する医療用治療器具において、
前記活性ガスは、前記照射口から1mm以上10mm以下の距離にある被照射面における温度が40℃以下であり、下記ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法により求められるラジカル濃度が0.1〜300μmol/Lであり、かつ、下記一重項酸素濃度の測定方法により求められる一重項酸素濃度が0.1〜300μmol/Lである、医療用治療器具。
<ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法>
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.4mLに対して、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法によりヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル濃度とする。
<一重項酸素濃度の測定方法>
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、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法により一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素濃度とする。
[4]歯科用である、[1]〜[3]のいずれかに記載の医療用治療器具。
[6]プラズマ発生ガスに電圧を印加してプラズマを発生し、前記プラズマにより生じた活性ガスを細胞、生体組織及び生物個体から選ばれる被照射物に照射して、前記被照射物の清浄化、賦活化又は異常の治癒を促進する、活性ガスの照射方法であって、
前記活性ガスは、照射口から1mm以上10mm以下の距離にある被照射面における温度が40℃以下であり、かつ、下記ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法により求められるラジカル濃度が0.1〜300μmol/Lである、活性ガスの照射方法(但し、ヒトに対する医療行為を除く)。
<ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法>
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.4mLに対して、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法によりヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル濃度とする。
[7]プラズマ発生ガスに電圧を印加してプラズマを発生し、前記プラズマにより生じた活性ガスを細胞、生体組織及び生物個体から選ばれる被照射物に照射して、前記被照射物の清浄化、賦活化又は異常の治癒を促進する、活性ガスの照射方法であって、
前記活性ガスは、照射口から1mm以上10mm以下の距離にある被照射面における温度が40℃以下であり、かつ、下記一重項酸素濃度の測定方法により求められる一重項酸素濃度が0.1〜300μmol/Lである、活性ガスの照射方法(但し、ヒトに対する医療行為を除く)。
<一重項酸素濃度の測定方法>
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、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法により一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素濃度とする。
[8]プラズマ発生ガスに電圧を印加してプラズマを発生し、前記プラズマにより生じた活性ガスを細胞、生体組織及び生物個体から選ばれる被照射物に照射して、前記被照射物の清浄化、賦活化又は異常の治癒を促進する、活性ガスの照射方法であって、
前記活性ガスは、照射口から1mm以上10mm以下の距離にある被照射面における温度が40℃以下であり、下記ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法により求められるラジカル濃度が0.1〜300μmol/Lであり、かつ、下記一重項酸素濃度の測定方法により求められる一重項酸素濃度が0.1〜300μmol/Lである、活性ガスの照射方法(但し、ヒトに対する医療行為を除く)。
<ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法>
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.4mLに対して、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法によりヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル濃度とする。
<一重項酸素濃度の測定方法>
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、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法により一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素濃度とする。
[9]前記プラズマ発生ガスは、窒素ガスを主成分とする、[6]〜[8]のいずれかに記載の活性ガスの照射方法。
[10]前記プラズマ発生ガスは、酸素濃度が1体積%以下である、[6]〜[9]のいずれかに記載の活性ガスの照射方法。
前記活性ガスは、照射口から1mm以上10mm以下の距離にある被照射面における温度が40℃以下であり、かつ、下記ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法により求められるラジカル濃度が0.1〜300μmol/Lである、治療方法。
<ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法>
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.4mLに対して、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法によりヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル濃度とする。
[12]プラズマ発生ガスに電圧を印加してプラズマを発生し、前記プラズマにより生じた活性ガスをヒトの細胞、生体組織及び生物個体から選ばれる被照射物に照射する治療方法であって、
前記活性ガスは、照射口から1mm以上10mm以下の距離にある被照射面における温度が40℃以下であり、かつ、下記一重項酸素濃度の測定方法により求められる一重項酸素濃度が0.1〜300μmol/Lである、治療方法。
<一重項酸素濃度の測定方法>
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、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法により一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素濃度とする。
[13]プラズマ発生ガスに電圧を印加してプラズマを発生し、前記プラズマにより生じた活性ガスをヒトの細胞、生体組織及び生物個体から選ばれる被照射物に照射する治療方法であって、
前記活性ガスは、照射口から1mm以上10mm以下の距離にある被照射面における温度が40℃以下であり、下記ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法により求められるラジカル濃度が0.1〜300μmol/Lであり、かつ、下記一重項酸素濃度の測定方法により求められる一重項酸素濃度が0.1〜300μmol/Lである、治療方法。
<ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法>
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.4mLに対して、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法によりヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル濃度とする。
<一重項酸素濃度の測定方法>
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、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法により一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素濃度とする。
[14]前記プラズマ発生ガスは、窒素ガスを主成分とする、[11]〜[13]のいずれかに記載の治療方法。
[15]前記プラズマ発生ガスは、酸素濃度が1体積%以下である、[11]〜[14]のいずれかに記載の治療方法。
なお、本明細書において、活性ガスとは、ラジカル等の活性種、励起した原子、励起した分子、イオン等のいずれかを含む化学活性の高いガスをいう。
以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
本発明の一実施形態に係る医療用治療器具100の模式図を図1に示す。
医療用治療器具100は、インスツルメント10と、給電ユニット20と、ガス管路30と、電気配線40とを備える。インスツルメント10は、ガス管路30及び電気配線40を介して、給電ユニット20と接続されている。ガス管路30及び電気配線40は、一つに束ねられてインスツルメント10に接続されることが好ましい。
図2に示すように、インスツルメント10は、ノズル1と、筒状のカウリング2とを備える。ノズル1は、台座部1bと、台座部1bから延びる照射管1cとを備える。
カウリング2は、ヘッド部2aと胴体部2bとで構成されている。ヘッド部2aの先端部の形状はテーパー状であり、その頂部に、ノズル1が設けられている。ノズル1の台座部1bと、カウリング2のヘッド部2aとは、着脱可能に嵌合している。胴体部2bの外面には、スイッチ9が設けられている。
ノズル1の照射管1cの内部には、流路8が形成されている。照射管1cの先端側には、プラズマにより生じた活性ガスを照射する照射口1aが形成されている。
内部電極4は、前記同心円の中心を含む位置に配置され、管状誘電体3の内周面から離間して配置されている。内部電極4と管状誘電体3との間には流路6が形成され、流路6をプラズマ発生ガスが通流する。
電気絶縁性の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂、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等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。
金属材料としては、ステンレス、チタン、アルミニウム等が挙げられる。
カウリング2のヘッド部2aの材料は特に限定されず、上記した電気絶縁性の材料の他、金属材料が用いられてもよい。ヘッド部2aの材料は、耐摩耗性、耐腐食性に優れる材料が好ましい。耐摩耗性、耐腐食性に優れる材料としては、ステンレス等の金属が挙げられる。ヘッド部2aと胴体部2bとの材料は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
管状誘電体3の断面形状は特に限定されず、例えば、円、楕円、四角形、六角形等が挙げられる。
上記配置により、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ため、低電力でプラズマを生成し、維持することができる。
内部電極4における外部電極5と対向している領域の長さL3は、1〜100mmが好ましく、2〜50mmがより好ましい。長さL3が上記下限値以上であれば、プラズマの発生個所を増やして、より効率的にプラズマを発生できる。長さL3が上記上限値以下であれば、プラズマのガスの温度上昇が抑制され、被照射面における活性ガスの温度を低く保つことができる。本実施形態において、長さL3は、外部電極5の長さと等しい。
なお、外部電極5は、管軸O1方向に2つ以上に分かれていてもよい。外部電極5が管軸O1方向に分かれている場合、長さL3は、2つの外部電極の後端から先端までの長さであり、2つの外部電極の間の距離を含むものとする。
給電ユニット20は、外部電極5と内部電極4の間に印加する電圧及び周波数を制御する機能を有することが好ましい。
なお、給電ユニット20は、ポンプを備えなくてもよい。この場合、給電ユニット20とは独立して、ポンプを備えてもよい。また、プラズマ発生ガスの供給源における圧力によって、インスツルメント10にプラズマ発生ガスを供給してもよい。
図1及び図2に基づいて、医療用治療器具100の使用方法を説明する。給電ユニット20からインスツルメント10にプラズマ発生ガスを供給する。インスツルメント10に供給されたプラズマ発生ガスは、管状誘電体3の後端部から管状誘電体3の内空部へと導入される。
次に、給電ユニット20からインスツルメント10に電気を供給し、スイッチ9をONにして、内部電極4と外部電極5の間に電圧を印加する。管状誘電体3の内空部に導入されたプラズマ発生ガスは、内部電極4と外部電極5が対向する位置において電離され、プラズマになる。
よって、ノズル1から照射される流体は、プラズマそのものを含まず、プラズマによって生じた活性種を含む活性ガスである。この点で、本発明の医療用治療器具100は、従来のプラズマジェット照射装置とは異なる。
活性ガスに含まれる活性種(ラジカル等)としては、ヒドロキシルラジカル、一重項酸素、オゾン、過酸化水素、スーパーオキシドアニオンラジカル、一酸化窒素、二酸化窒素、ペルオキシナイトライト、過酸化亜硝酸、三酸化二窒素等が挙げられる。
内部電極4の外周面がねじ状である場合に限らず、外周面の表面に複数の凹凸が形成された前述の内部電極であれば同様に、低電力でプラズマを生成し、維持することができる。
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。
被照射面における活性ガスの温度は、被照射面に棒状熱電対の先端部を位置し、測定する値である。被照射面における活性ガスの温度は、後述するように、ノズル1の照射口1aにおける活性ガスの温度を制御することにより調整できる。
ノズル1の照射口1aにおける活性ガスの温度が前記上限値以下であると、被照射面における活性ガスの温度を40℃以下にしやすい。
ノズル1の照射口1aにおける活性ガスの温度の下限値は、特に限定されず、例えば、0℃以上である。
管状誘電体3に導入されるプラズマ発生ガスの流量は、1L/min〜10L/minが好ましい。
管状誘電体3に導入されるプラズマ発生ガスの流量が前記下限値以上であると、細胞、生体組織及び生物個体から選ばれる被照射物の清浄化、賦活化又は異常の治癒を促進しやすい。前記上限値以下であると、ノズル1の照射口1aにおける活性ガスの温度を50℃以下にしやすい。
なお、医療用治療器具100において、管状誘電体3に導入されるプラズマ発生ガスの流量(導入流量)と、照射口1aから照射される活性ガスの流量(照射流量)との流量比(導入流量:照射流量)は、0.8〜1.2が好ましく、0.9〜1がより好ましく、1:1がさらに好ましい。導入流量と照射流量とを上記範囲になるように調整することで、照射流量の制御が容易になる。導入流量と照射流量とは、管状誘電体3の形状や照射口1aの開口径を適宜調整することにより、上記範囲に調整できる。
L1とL2の合計距離が長ければ、被照射面における活性ガス温度をより低くできる。L1とL2の合計距離が短ければ、活性ガスのラジカル濃度をより高めて、被照射面における清浄化、賦活化、治癒等の効果をより高められる。
L1とL2の合計距離は、照射管1cの長さ、内部電極4及び外部電極5を設置する位置によって調整できる。
プラズマ発生位置におけるプラズマガス温度を低くすることで、照射口1aから照射される活性ガスの温度を低くすることができる。プラズマ発生位置におけるプラズマガス温度は、内部電極4と外部電極5との間に印加する電圧の大きさ及び周波数によって適宜決定される。
プラズマによって生じる活性ガスのラジカル濃度が前記下限値以上であると、細胞、生体組織及び生物個体から選ばれる被照射物の清浄化、賦活化又は異常の治癒を促進しやすい。前記上限値以下であると、被照射面への刺激を低減しやすい。
管状誘電体3に導入されるプラズマ発生ガスの流量は、1L/min〜10L/minが好ましく、1〜5L/minがより好ましく、1〜3L/minがさらに好ましい。
管状誘電体3に導入されるプラズマ発生ガスの流量が前記下限値以上であると、ラジカル濃度を0.1μmol/L以上にしやすい。前記上限値以下であると、被照射面における活性ガスの温度を40℃以下にしやすい。
プラズマによって生じる活性ガスのラジカル濃度は、医療用治療器具を用い、下記ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法によって求めることができる。
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.4mLに対して、活性ガスを30秒間照射する。この際、照射口から液面までの距離を5.0mmとする。活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法によりヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル濃度とする。
L1とL2の合計距離は、照射管1cの長さ、内部電極4及び外部電極5を設置する位置によって調整できる。
プラズマ発生位置におけるプラズマガス温度は、内部電極4と外部電極5との間に印加する電圧の大きさ及び周波数によって適宜決定される。
プラズマ発生位置におけるプラズマガス温度が高いと、ラジカル濃度を高めやすい。プラズマ発生位置におけるプラズマガス温度が低いとラジカル濃度を低減しやすい。
プラズマによって生じる活性ガスの一重項酸素濃度が前記下限値以上であると、細胞、生体組織及び生物個体から選ばれる被照射物の清浄化、賦活化又は異常の治癒を促進しやすい。前記上限値以下であると、被照射面への刺激を低減しやすい。
プラズマによって生じる活性ガスの一重項酸素濃度は、医療用治療器具を用い、下記一重項酸素濃度の測定方法によって求めることができる。
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、照射口から液面までの距離を5.0mmとする。活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法により一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素濃度とする。
プラズマ発生ガスの流量、L1とL2の合計距離、プラズマガス温度の調整については、ラジカル濃度の場合と同様である。
プラズマによって生じる活性ガスのラジカル濃度及び一重項酸素濃度が前記範囲内であると、細胞、生体組織及び生物個体から選ばれる被照射物の清浄化、賦活化又は異常の治癒をより一層促進しやすい。
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。
印加する交流電圧を前記上限値未満にすることによって、発生するプラズマガスの温度を低く抑えることができる。印加する交流電圧を前記下限値以上にすることによって、プラズマを発生しやすい。
交流電圧の周波数を前記上限値未満にすることによって、発生するプラズマの温度を低く抑えることができる。交流電圧の周波数を前記下限値以上にすることによって、プラズマを発生しやすい。
照射口1aから照射される活性ガスの流量が前記下限値以上であると、活性ガスが被照射面に作用する効率を充分に高められる。照射口1aから照射される活性ガスの流量が前記上限値以下であると、被照射面における活性ガスの温度が過度に高まることを防止できる。加えて、被照射面が濡れている場合には、当該被照射面の急速な乾燥を防止できる。さらに、被照射面が患部である場合には、患者に熱による痛みをより抑制できる。
医療用治療器具100のインスツルメント10は、前述した様に、内部電極4の外周面に設けられたねじ山の効果で、低電力でプラズマを発生し維持することができる。
このため、本発明では、従来の希ガスに限られず、広範な種類のプラズマ発生ガスを用いることができる。
管状誘電体3に導入するプラズマ発生ガスは、1種のガスでもよく、2種以上を混合したガスでもよい。
プラズマ発生ガスの残りのガス成分の種類は特に限定されず、例えば、空気が挙げられる。空気と窒素と混合して、プラズマ発生ガスとし、窒素ガスプラズマを生成することができる。
プラズマ発生ガスは、窒素を主成分とすることで、被照射物の清浄化、賦活化又は治癒をより促進できる。加えて、窒素を主成分とすることで、プラズマ発生ガス中の酸素を低減して、活性ガス中のオゾンを低減できる。活性ガス照射装置10を口腔内の治療に用いる場合、活性ガス中のオゾンを低減することが好ましい。
従来のプラズマ発生部では、窒素を含むプラズマ発生ガスを用いると、プラズマを発生しにくかった。本実施形態においては、外周面にらせん状の凸条(ねじ山)を備える(即ち、らせん状の溝を備える)内部電極を用いるため、容易にプラズマを発生できる。
医療用治療器具100で発生する活性ガスは、細胞、生体組織、生物個体等の生体に照射する目的で使用されることが好ましい。生体に活性ガスを照射することによって、当該生体を治療若しくは賦活することができる。例えば、切傷、擦傷、火傷等の外傷又はその他の異常がある患部に活性ガスを照射することによって、当該外傷及び異常の表面の細菌の不活化が図られ、治癒を促進する効果が得られる。
医療用治療器具100は、照射する活性ガスの温度を50℃以下に設定できる。このため、照射口1aを被照射部分に対して近づけた場合にも、被照射部分の温度が過度に高くなるおそれがない。したがって、被照射部分が患部である場合にも、当該患部に過度の刺激を与えることなく活性ガスを照射することができる。
前記生体組織としては、内蔵等の各器官、体表や体腔の内面を覆う上皮組織、歯肉、歯槽骨、歯根膜及びセメント質等の歯周組織、歯、骨等が挙げられる。
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、皮膚の創傷等が挙げられる。
また、本発明の医療用治療器具は、動物治療用器具としても好適である。
下記仕様とした以外は、医療用治療器具100と同様の医療用治療器具を作製した。この医療用治療器具を使用して、15kVpp、7.5kHzの交流電圧を外部電極と内部電極の間に印加して、大気圧の窒素ガスプラズマを発生させた。25℃の室内において、照射口から3mm離れた位置に熱電対の測定部を位置させた。活性ガスの照射を開始し、その60秒後に読み取られた温度を被照射面における活性ガスの温度とした。
その結果、照射口から3mmの距離においては34.9℃であった。
<仕様>
・照射口1a内径1mm。
・管状誘電体3:ガラス製、内径3mm。
・内部電極4:ステンレス製、平行ねじ、一条ねじ。外径2mm、ピッチ0.4mm、ねじ山高さ0.214mm。
・外部電極5:銅板。
・角度θ:20°。
プラズマ発生ガスとして、純度99.99%(体積基準)の窒素ガスを用い、流量1L/minで、インスツルメントに導入し、15kVpp、7.5kHzの交流電圧でプラズマを生成した。ノズルは、照射口の内径が1mmのものを用いた。
ヒドロキシルラジカルを検出する薬剤としてDMPOを用い、DMPOの濃度が0.2mol/Lとなるように、pHが7.3〜7.5に調整されたリン酸緩衝生理食塩水に溶解した。
内径11.5mmの円柱状のセルにDMPO溶液0.4mLを入れ、セルに入れた溶液の液面が、照射口から5mm離れた位置になるようにインスツルメントを設置した。プラズマにより生じた活性ガスを30秒間溶液に照射し、ESR法により活性ガス照射後の溶液中のヒドロキシルラジカル濃度を測定した。ラジカル濃度(ヒドロキシルラジカル濃度)は、3μmol/Lであった。
マイクロ波の周波数は、9.63GHzとし、マイクロ波電力10mWとした。上記DMPO溶液を344±5mTの磁場中に設置し、変調振幅0.2mT、掃引時間20秒で測定した。
一重項酸素を検出する薬剤としてTPCを用い、TPCの濃度が0.1mol/Lとなるようにしたこと以外は、ヒドロキシルラジカル濃度の測定と同様にして一重項酸素濃度を測定した。
一重項酸素濃度は、3μmol/Lであった。
ブタ4頭の背中の皮膚を切開し、切り取りし、同領域に黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)を播種して創傷部位感染モデルを作成した。表1に示す活性ガス発生条件に従い、可能な限り近づけて活性ガスをそれぞれの創傷部位感染モデルに照射した。活性ガスの照射は、初期(1日目)及び7日後に行った。表1の流量は、インスツルメントに導入した窒素ガスの流量を表す。表1の電圧は、内部電極と外部電極との間に印加した交流電圧を表す。表1の周波数は、内部電極と外部電極との間に印加した電圧の周波数を表す。比較例1〜4では、内部電極と外部電極との間に電圧を印加していないため、活性種を含まない窒素ガスを創傷に照射したことになる。
但し、実施例1〜4は、参考例である。
0点:なし。
1点:軽度。
2点:中程度。
3点:重度。
スコア改善率(%)=((臨床症状スコア(初期)−臨床症状スコア(14日後))/臨床症状スコア(初期))×100
結果を表1に示す。
一方、活性種を含まない窒素ガスを照射した比較例1〜4(自然治癒)では、スコア改善率は64.8%以下であった。
実施例7、8、13、14の創傷の写真を図4〜11に示す。図4、6、8、10は、それぞれ、実施例7、8、13、14における活性ガス照射前の創傷の写真である。図5、7、9、11は、それぞれ、実施例7、8、13、14における14日後の創傷の写真である。
比較例2、3の創傷の写真を図12〜15に示す。図12、14は、それぞれ、比較例2、3における活性ガス照射前の創傷の写真である。図13、15は、それぞれ、比較例2、3における14日後の創傷の写真である。
実施例7、8、13、14の14日後の創傷を示す図5、7、9、11は、比較例2、3の14日後の創傷を示す図13、図15よりも、創傷の治癒の程度が良好であることがわかる。
上述した実施例10〜12、比較例1、4の各例の創傷について、14日後のそれぞれの病理組織を採取し、10質量%中性緩衝ホルマリン液で固定した。14日後の各例の組織細胞を光学顕微鏡で観察し、写真撮影をした。
結果を図16〜20に示す。図16〜20は、それぞれ順に、実施例10〜12、比較例1、4の写真である。
図16〜20において、向かって右側の写真は、向かって左側の写真の四角で囲まれた箇所の拡大写真である。
また、創傷部位において主にリンパ球の炎症細胞の浸潤がみられるが、線維芽細胞が増生しており、好中球などの浸潤による化膿性炎症の部位は消失していることから、創傷治癒過程の中期から後期の増殖期ステージとみられ、創傷治癒及び抗炎症作用が認められた。
また、感染させた細菌は、切片上は認められず、殺菌作用が認められた。
一方、図19〜20に示すように、活性種を含まない窒素ガスを照射した比較例1、4(自然治癒)では、創傷部位の表皮は左右乖離しており、表皮再生の効果は認められなかった。
また、構成される炎症細胞はリンパ球および好中球の割合が多くみられ、線維芽細胞の増生が比較的まばらで一部水腫状とみられる像を呈していることから、創傷治癒の初期から中期前半の炎症期ステージとみられ、実施例10〜12のような創傷治癒および抗炎症作用は認められなかった。
また、感染させた細菌はそのまま残存しており、殺菌作用は認められなかった。
Claims (3)
- 下記ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法により求められるラジカル濃度が0.1〜300μmol/Lのガスである、創傷治療用又は抗炎症用の細胞賦活化剤の生成方法であって、
電極を有するプラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを2〜10L/minで供給し、前記電極に電圧を印加してプラズマを発生し、発生したプラズマによりヒドロキシラジカルを発生する、創傷治療用又は抗炎症用の細胞賦活化剤の生成方法。
<ヒドロキシルラジカル濃度の測定法>
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.4mLに対して、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法によりヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル濃度とする。 - 下記一重項酸素濃度の測定方法により求められる一重項酸素濃度が0.1〜300μmol/Lのガスである、創傷治療用又は抗炎症用の細胞賦活化剤の生成方法であって、
電極を有するプラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを2〜10L/minで供給し、前記電極に電圧を印加してプラズマを発生し、発生したプラズマにより一重項酸素を発生する、創傷治療用又は抗炎症用の細胞賦活化剤の生成方法。
<一重項酸素濃度の測定方法>
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、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法により一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素濃度とする。 - 下記ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法により求められるラジカル濃度が0.1〜300μmol/Lであり、かつ、下記一重項酸素濃度の測定方法により求められる一重項酸素濃度が0.1〜300μmol/Lのガスである、創傷治療用又は抗炎症用の細胞賦活化剤の生成方法であって、
電極を有するプラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを2〜10L/minで供給し、前記電極に電圧を印加してプラズマを発生し、発生したプラズマによりヒドロキシラジカルを及び一重項酸素を発生する、創傷治療用又は抗炎症用の細胞賦活化剤の生成方法。
<ヒドロキシルラジカル濃度の測定方法>
DMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)0.2mol/L溶液0.4mLに対して、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法によりヒドロキシルラジカル濃度を測定し、これをラジカル濃度とする。
<一重項酸素濃度の測定方法>
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、照射口から液面までの距離を5.0mmとし、活性ガスを30秒間照射した後、活性ガスが照射された前記溶液について、電子スピン共鳴(ESR)法により一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素濃度とする。
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