JP6916317B2 - プラズマ式治療装置およびプラズマ式治療装置用のカバー - Google Patents
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Description
本願は、2018年2月16日に、日本に出願された特願2018−026052号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献2は、照射器具内部で活性ガス(活性種)を発生させ、その活性ガスをノズルから吐出して患部に照射するプラズマ式治療装置を開示している。前記活性ガスは、例えば、活性酸素や活性窒素等である。
本発明に係るプラズマ式治療装置は、プラズマ発生部と、前記プラズマ発生部にて発生したプラズマ及び前記プラズマによって生じる活性ガスの少なくとも一方を吐出するノズルと、を備え、前記ノズルの先端部の硬さ(JIS K 6253に規定されるタイプAデュロメータにより測定される硬さ)は、0度以上60度以下である。
そこで、このプラズマ式治療装置では、ノズルの先端部の硬さ(JIS K 6253に規定されるタイプAデュロメータにより測定される硬さ、以下「硬さ」という。)が、0度以上60度以下である。したがって、例えば、ノズルの先端部の硬さが60度よりも大きい場合などに比べて、ノズルの先端部が硬すぎることがない。これにより、仮にノズルの先端部が治療対象者の治療対象部位などに接触したとしても、治療対象者の身体的な負担を軽減することができる。
カバーが樹脂により形成されている。したがって、例えば、カバーの軽量化や低コスト化などを図り易くすることができる。
プラズマジェット照射装置は、プラズマを発生させる。プラズマジェット照射装置は、発生したプラズマと、活性種と、を被照射物に直接照射する。前記活性種は、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。活性種としては、活性酸素種や活性窒素種を例示できる。活性酸素種としては、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等を例示できる。活性窒素種としては、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、三酸化二窒素等を例示できる。
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物に照射する。前記活性種は、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。
本実施形態のプラズマ式治療装置は、活性ガス照射装置である。
図1から図5に示すように、本実施形態の活性ガス照射装置100は、照射器具10と、検出部15と、供給ユニット20と、ガス管路30と、電気配線40と、供給源70と、報知部80と、制御部90(演算部)と、を備える。
照射器具10は、照射器具10内で発生した活性ガスを吐出する。供給ユニット20は、照射器具10に電力及びプラズマ発生用ガスを供給する。供給ユニット20は、供給源70を収容している。供給源70は、プラズマ発生用ガスを収容している。供給ユニット20は、例えば、100Vの家庭用電源等の電源(不図示)と接続されている。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とを接続している。本実施形態において、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とは一体でもよい。
図2に示すように、照射器具10は、長尺状のカウリング2(筐体)と、カウリング2の先端から突出するノズル11と、カウリング2内に位置するプラズマ発生部12とを備える。
カウリング2は、円筒形の胴体部2bと、胴体部2bの先端を塞ぐヘッド部2aとを備える。なお、胴体部2bは、円筒形に限らず、四角筒、六角筒、八角筒等の多角筒形でもよい。
ヘッド部2aは、先端に嵌合孔2cを有している。嵌合孔2cは、ノズル11を受け入れる孔である。ノズル11は、ヘッド部2aに着脱可能になっている。ヘッド部2aは、管軸O1方向に延びる第一の活性ガス流路7を内部に有している。管軸O1は、胴体部2bの管軸である。
胴体部2bは、外周面に操作スイッチ9(操作部)を備えている。
管状誘電体3は、管軸O1方向に延びる円筒状の部材である。管状誘電体3は、管軸O1方向に延びるガス流路6を内部に有している。第一の活性ガス流路7とガス流路6とは連通している。なお、管軸O1は、管状誘電体3の管軸と同じである。
管状誘電体3は、内部に内部電極4を備えている。内部電極4は、管軸O1方向に延びる略円柱状の部材である。内部電極4は、管状誘電体3の内面と離間している。
管状誘電体3の外周面の一部には、内部電極4に沿う外部電極5を備えている。外部電極5は、管状誘電体3の外周面に沿って周回する環状の電極である。
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。
例えば、プラズマ発生部12が破損した場合などには、カウリング2からプラズマ発生部12を離脱させた後、新たなプラズマ発生部12をカウリング2に装着することができる。このとき、新たなプラズマ発生部12は、カウリング2に対して管軸O1方向に差し込むことができる。
尚、本明細書において、材料が「絶縁性を具備する」とは、その材料の体積固有抵抗率が1.0×1013Ω・cm以上であることを意味し、1.0×1013Ω・cm以上であることが好ましい。
カバー13は、カバー13内における、本体管1の照射管1cの先端部(先端面1d)の位置を、外部から確認できるようにするために、透明性を有することが好ましい。例えば、カバー13は、ヘイズ値が70%以下であることが好ましい。ヘイズ値の測定方法は、JIS に規定される方法に準じて測定される。
カバー13は、本体管1に対して着脱自在に装着されている。本実施形態では、ヘッドカバー14も、ヘッド部2aに対して着脱自在に装着されている。カバー13およびヘッドカバー14は、本体管1およびヘッド部2aに対して一体的に着脱自在に装着されている。なお、カバー13やヘッドカバー14の着脱性を向上させるため、カバー13やヘッドカバー14の内面に、凹凸部を設けてもよい。凹凸部を設けることにより、カバー13やヘッドカバー14と、本体管1やヘッド部2aと、の接触面積を低減させ、着脱時の摩擦抵抗を軽減させることができる。
胴体部2bの大きさは、特に制限はなく、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の大きさは、活性ガス照射装置100の用途等を勘案して決定できる。例えば、活性ガス照射装置100が口腔内用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。
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。
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。
照射口1aの開口径は、例えば、0.5mm〜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制できる。開口径が上記上限値以下であれば、照射する活性ガスの流速を高めて、患部の治癒等を促進できる。
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、活性ガス照射装置100の用途等を勘案して決定できる。
検出部15は、照射器具10から離脱可能である。検出部15は、プラズマ発生部12をカウリング2から離脱させた後、カウリング2内から外部に取り出される。
検出部15は、照射器具10の外部から視認可能である。カウリング2には、のぞき窓17が設けられている。のぞき窓17は、検出部15(凹部16)に対して径方向の外側に配置されている。検出部15は、のぞき窓17を通して照射器具10の外部から視認される。
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。
圧力レギュレータ73は、電磁弁71と供給源70との間に配置されている。圧力レギュレータ73は、供給源70から電磁弁71に向かうプラズマ発生用ガスの圧力を低下(プラズマ発生用ガスを減圧)させる。
圧力センサ72は、供給源70におけるプラズマ発生用ガスの残量V1を検出する。圧力センサ72は、前記残量V1として、供給源70内の圧力(残圧)を測定する。圧力センサ72は、圧力レギュレータ73と供給源70との間(圧力レギュレータ73よりも一次側)を通過するプラズマ発生用ガスの圧力を、供給源70の圧力として測定する。圧力センサ72としては、例えば、キーエンス社のAP−V80シリーズ(具体的には、例えば、AP−15S)等を採用することができる。
例えば、医師などの使用者は、照射器具10を持って移動させ、ノズル11を後述する被照射物に向ける。この状態で操作スイッチ9を押し、供給源70から照射器具10に電気及びプラズマ発生用ガスを供給する。
照射器具10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、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、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、骨等を例示できる。
生物個体としては、ヒト、犬、猫、豚等の哺乳類;鳥類;魚類等のいずれでもよい。
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。ここで、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、90質量%〜100質量%が特に好ましい。プラズマ発生用ガス中、窒素以外のガス成分は、特に制限はなく、例えば、酸素、希ガス等を例示できる。
管状誘電体3に導入するプラズマ発生用ガスの流量が前記下限値以上であると、被照射物における被照射面の温度の上昇を抑制しやすい。プラズマ発生用ガスの流量が前記上限値以下であると、被照射物の清浄化、賦活化又は治癒をさらに促進できる。
印加する交流電圧が前記上限値以下であれば、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前記下限値以上であれば、さらに効率的にプラズマを発生できる。
交流の周波数が前記上限値未満であれば、発生するプラズマの温度を低く抑えられる。交流の周波数が前記下限値以上であれば、さらに効率的にプラズマを発生できる。
ノズル11の照射口1aから照射する活性ガスの温度が前記上限値以下であると、被照射面の温度を40℃以下にしやすい。被照射面の温度を40℃以下にすることで、被照射部分が患部である場合にも、患部への刺激を低減できる。
ノズル11の照射口1aから照射する活性ガスの温度の下限値は、特に制限はなく、例えば、10℃以上である。
活性ガスの温度は、照射口1aにおける活性ガスの温度を熱電対で測定した値である。
被照射面の温度は、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Q1から照射口1a(本体管1の先端面1d)までの道のり等の組み合わせで調節できる。
被照射面の温度は、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、照射口1a(本体管1の先端面1d)から液面までの距離を5.0mmとする。活性ガスを照射した前記溶液について、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、照射口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前記溶液について、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。
照射口1aから照射す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果を充分に高められる。照射口1aから照射する活性ガスの流量が前記上限値未満であると、活性ガスの被照射面の温度が過度に高まることを防止できる。加えて、被照射面が濡れている場合には、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、患者への刺激を抑制できる。
なお、活性ガス照射装置100において、照射口1aから照射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。
尚、前記「先端部」とは、ノズル11において、管軸O2方向の最先端から5mm以内の領域を意味する。ノズル11に関して、この先端部以外の領域の硬さは、上記先端部の硬さと同じであっても異なっていてもよい。例えば、前記先端部の硬さが低い領域が大きすぎると容易に変形しすぎて却って操作性の低下を招く恐れもあるため、ノズル11の先端部以外の領域の硬さを前記先端部の硬さより高く設定することも本発明の好ましい態様の一つである。また、ノズル11において、最先端から5mm以内の領域(先端部)を最も柔らかくして、先端部以外の領域の硬さを、本体管1の覆う部分に応じて、2段階、3段階等のように、先端部から離れるに従って段階的に硬くしてもよい。
なお、このように、カバー13がノズル11の先端部を形成している場合、カバー13の硬さは、10度以上40度以下であることが好ましい。カバー13の硬さが10度以上であれば、カバー13(ノズル11の先端部)が軟らかすぎることがなく、安定して、かつ均一に治療対象者の治療対象部位にプラズマを照射することができる。カバー13の硬さが40度以上であれば、カバー13(ノズル11の先端部)が硬すぎることがない。これにより、仮にカバー13(ノズル11の先端部)が治療対象者の治療対象部位などに接触したとしても、治療対象者の身体的な負担を軽減することができる。。
カバー13が樹脂により形成されている。したがって、例えば、カバー13の軽量化や低コスト化などを図り易くすることができる。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定するものではない。
図8に示す第2変形例に係る活性ガス照射装置120のように、ヘッドカバー14がなくてもよい。この場合であっても、ノズル11の先端部から与える可能性が有る治療対象者に対する負担を軽減することが可能で、かつ、低コスト化を図ることができる。一方、上記実施形態に係る活性ガス照射装置100や第1変形例に係る活性ガス照射装置110のように、ヘッドカバー14がある場合には、例えば、ヘッドカバー14を絶縁性の材料によって形成することで、ヘッド部2aからの漏電の対策すること等ができる。
これらの場合、カバー13の先端部に圧抜き部141、151が形成されている。したがって、カバー13の先端部を治療対象部位に突き当てて使用するときに、カバー13の先端部の内圧が活性ガスにより過度に上昇するのを抑えることができる。これにより、カバー13の先端部を治療対象部位に突き当てて使用し続けることが可能になり、照射距離L3を確実に安定して確保することができる。
報知部80や検出部15がなくてもよい。
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。
例えば、内部電極の形状は、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は、特に限定されず、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。
11 ノズル
12 プラズマ発生部
13 カバー
100、110、120、130、140、150 活性ガス照射装置(プラズマ式治療装置)
Claims (5)
- プラズマを発生するための電極を有するプラズマ発生部と、
前記プラズマ発生部にて発生したプラズマ及び前記プラズマによって生じる活性ガスの少なくとも一方を吐出するノズルと、を備え、
前記ノズルは、前記プラズマ及び前記活性ガスの少なくとも一方が通過する本体管と、
前記本体管を覆うカバーと、を備え、
前記カバーは、JIS K 6253に規定されるタイプAデュロメータにより測定される硬さが10度以上60度以下であり、
前記電極は、前記カバーよりも近位側に位置する、プラズマ式治療装置。 - 前記本体管は、金属により形成され、
前記カバーは、樹脂により形成されている請求項1に記載のプラズマ式治療装置。 - 前記カバーの先端部は、前記本体管の先端部に対して突出している請求項1または2に記載のプラズマ式治療装置。
- 前記カバーの先端部には、前記本体管を通して前記カバーの先端部内に供給されるガスを外部に逃がす圧抜き部が形成されている請求項3に記載のプラズマ式治療装置。
- プラズマを発生するための電極を有するプラズマ発生部と、
前記プラズマ発生部にて発生したプラズマ及び前記プラズマによって生じる活性ガスの少なくとも一方を吐出するノズルと、を備え、
前記ノズルが、前記プラズマ及び前記活性ガスの少なくとも一方が通過する本体管を備え
るプラズマ式治療装置において、前記本体管を覆うカバーであって、
前記電極は、前記カバーよりも近位側に位置し、
前記カバーは、JIS K 6253に規定されるタイプAデュロメータにより測定される硬さが10度以上60度以下であり、かつ前記ノズルの先端部を形成しているプラズマ式治療装置用のカバー。
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