JP6916393B2 - プラズマ照射装置 - Google Patents
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Description
プラズマ照射装置は、創傷等の患部にプラズマ又は活性ガスを照射することで、患部を治癒する。前記活性ガスは、プラズマ照射装置内でプラズマによって発生させられる。
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照射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。
本発明のプラズマ照射装置は、プラズマ発生部を有し、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照射器具と、前記照射器具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と、前記供給ユニットから上方向に延びる支持部と、前記照射器具と供給ユニットとを連結する電力/ガス供給ラインと、前記照射器具及び前記電力/ガス供給ラインの少なくとも一方と前記支持部とを連結する連結部材と、を備えるプラズマ照射装置であって、前記支持部及び前記連結材により、前記照射器具が、前記供給ユニットの設置面よりも上方の位置に維持されることを特徴としている。
この発明によれば、線状部材の長さが比較的長く必要でない場合には、線状部材を収容部に巻き込ませ、線状部材の長さが比較的長く必要な場合には、線状部材を収容部から巻き出させることができる。このようにして、収容部から外部に突出する線状部材の長さを調節することができる。
また、上記のプラズマ照射装置において、前記支持部材が、可撓性棒状体を含み、前記連結部材が、可撓性棒状体と前記電力/ガス供給ラインとを固定する結束帯であり、前記電力/ガス供給ライン及び前記可撓性棒状体が、それぞれ前記供給ユニットの上面に、上方向に向かって伸びるよう配置され、前記電力/ガス供給ラインの中間部が、前記結束帯により可撓性棒状体に固定されていることにより、前記電力/ガス供給ラインの中間部が、前記供給ユニットの上面よりも高い位置に維持されていても良い。
この発明によれば、供給ユニットの上面に、上方向に延びるよう電力/ガス供給ラインが設けられているため、電力/ガス供給ラインが壁等に接触することによる破損等が抑制される。また、可撓性棒状体により、簡易な構成で、かつ、活性ガス照射装置全体のサイズをコンパクトに維持したまま、活性ガス照射装置の操作性を確保しつつ、使用者が使用中に照射器具を落下させることを防止することができる。
また、上記のプラズマ照射装置において、前記プラズマ発生部は、窒素ガスを用いて前記プラズマを発生してもよい。
以下、本発明に係るプラズマ照射装置の第一実施形態を、図1から図5を参照しながら説明する。
本実施形態のプラズマ照射装置は、プラズマジェット照射装置又は活性ガス照射装置である。
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、を被照射者(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。
一方で、活性ガス照射装置は、プラズマを発生させ、前記プラズマによって生じる活性種を含む活性ガスを被照射者に照射する。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。
以下、プラズマ照射装置が活性ガス照射装置である場合を例にとって説明する。
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。プラズマ発生用ガスとしては、例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等の希ガス;窒素(窒素ガス);等を例示できる。これらのガスは、1種単独で供給されてもよいし、2種以上を組み合わせて供給されてもよい。
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。
電力/ガス供給ライン30は、ガス管31と、電気配線32と、を備えている。
ガス管31は、照射器具10と供給ユニット20とを連結している。電気配線32は、照射器具10と供給ユニット20とを連結している。
本実施形態において、ガス管31と電気配線32とは、各々独立しているが、ガス管31と電気配線32とは一体でもよい。
図3に示すように、照射器具10は、長尺状のカウリング11と、カウリング11内に位置するプラズマ発生部12と、を備える。
カウリング11は、円筒形の胴体部11bと、胴体部11bの先端を塞ぐヘッド部11aとを備える。なお、胴体部11b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11aは、管軸O1方向に延びる活性ガス流路7を内部に有している。管軸O1は、胴体部11bの管軸である。
ヘッド部11aの材料は、特に制限はなく、絶縁性を有してもよいし、絶縁性を有しなくてもよい。ヘッド部11a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を例示できる。
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。
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。
胴体部11bとヘッド部11aとの材料は、同じでもよく、異なってもよい。
胴体部11b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。
胴体部11bは、外周面に操作スイッチ9(操作部)を備えている。なお、操作スイッチ9は、照射器具10に設けられず、供給ユニット20に設けられたり、フットスイッチとして設けられたりしてもよい。
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。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の材料としては、公知のプラズマ装置に使用する誘電体材料を適用できる。管状誘電体3の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス、合成樹脂等を例示できる。管状誘電体3の誘電率は低いほど好ましい。
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。中でも、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。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。
外部電極5の材料は、導電材であれば特に制限はなく、公知のプラズマ装置の電極に使用する金属を適用できる。外部電極5の材料としては、ステンレス、銅、タングステン等の金属、カーボン等を例示できる。
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。
プラズマ発生部12は、例えば窒素を用いてプラズマを発生する。窒素を用いてプラズマを発生するためには、プラズマ発生部12に印加する電圧が高くなり、プラズマ発生部12にから放射される電磁波を防ぐために必要なシールドが重くなる。このため、プラズマ発生部12を落としたときに、誘電体バリア放電を発生させるための誘電体が割れやすくなる。
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11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11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11に対して管軸O1方向に差し込むことができる。
供給ユニット20は、供給源70を収容する筐体21を備えている。例えば、筐体21は、外形が直方体の箱状に形成されている。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を交換することができる。
配管75には、電磁弁71、圧力レギュレータ73、及び流量コントローラ74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。
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。
ガス管31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31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。
本発明に用いるガス管31は、適度な強度を保持するとともに、柔軟性にも優れていることが好ましい。具体的には、JIS B8381法における最小曲げ半径が、ガス管31の外径に対して、1.5〜5倍であることが好ましく、1.6〜4倍であることがより好ましく、1.7〜3.8倍であることが更に好ましく、1.8〜3.5倍であることが特に好ましい。
最小曲げ半径がガス管31の外径に対して1.5倍以上であれば、ガス管31の強度が充分に高くなりやすい。また、最小曲げ半径がガス管31の外径に対して5倍以下であれば、チューブの柔軟性が充分に得られやすいため、照射器具10の操作時の取り回しが容易になる。ガス管31と電気配線32とを纏めて一つの管に収めた場合も同様である。
電気配線32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32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。
制御部80は、例えば、供給ユニット20に内蔵されていてもよい。制御部80は、照射器具10及び供給ユニット20を制御する。
すると制御部80が、電磁弁71を所定の時間、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、かつ内部電極4と外部電極5との間に電圧を所定の時間、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、照射器具10から活性ガスが一定時間(例えば、数秒から数十秒程度、本実施形態では30秒)、継続して吐出される。
なお、線状部材はワイヤ90に限定されず、木綿、麻等の天然繊維やポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、モダクリル繊維、ポリウレタン繊維などの合成繊維から選ばれる少なくとも1種の繊維をより合わせた綱等でもよい。
例えば、吊り下げフレーム106は、第1縦フレーム107と、横フレーム108と、第2縦フレーム109と、複数の補強部材110と、収容部111と、を備えている。
第1縦フレーム107は、筐体21の上面から上方に向かって延びている。横フレーム108は、第1縦フレーム107の上端部から水平面に沿って延びている。横フレーム108が延びる方向は、前述のアウトリガー101の一対の支持片103が凸没する所定の方向であることが好ましい。
補強部材110の1つは、筐体21の上面及び第1縦フレーム107にそれぞれ固定され、筐体21の上面と第1縦フレーム107とが固定された部分を補強している。
補強部材110の他の1つは、第1縦フレーム107及び横フレーム108にそれぞれ固定され、第1縦フレーム107と横フレーム108とが固定された部分を補強している。
第1縦フレーム107、横フレーム108、第2縦フレーム109、及び複数の補強部材110は、例えば金属製の角材等で形成されている。
ケース114は、第2縦フレーム109の下端部に固定されている。
ローラ115は、ケース114内に配置され、ケース114により所定の軸線周りに回転可能に支持されている。このローラ115の外周面に、ワイヤ90の第2端部(端部(B))が固定されるとともに、ワイヤ90の一部が巻回されている。
なお、この態様において、端部(B)は、ワイヤ90の巻回されていない部分の、支持体100側の端部を指すものとする。
ラチェット機構は公知の構成のものであり、規制状態と、解除状態と、の間で切換え可能である。ラチェット機構を規制状態にすると、ローラ115がワイヤ90を巻き込んだり、ローラ115からワイヤ90を巻き出したりすることが規制される。
ラチェット機構を解除状態にすると、ローラ115がワイヤ90を巻き込んだり、ローラ115からワイヤ90を巻き出したりすることができる。
図5から分かる通り、本実施形態の本実施形態の活性ガス照射装置1は、支持部100に固定されたワイヤ90の端部(B)が、照射器具10に固定されたワイヤ90の端部(A)よりも高い位置に配置される構成となっている。
ローラ115におけるワイヤ90の端部(B)が固定された箇所の設置面S(床面又は地面)からの高さL1は、ワイヤ90の長さL2よりも大きい。ここで、高さL1については、特に制限はないが、少なくとも活性ガス照射装置1使用時の照射器具10の高さよりは高い必要があるため、100cm以上であることが好ましく、120cm以上であることがより好ましい。また、高さL1の上限値についても特に制限はないが、活性ガス照射装置1全体のサイズを適切に保つ観点から200cm以下であることが好ましく、180cm以下であることがより好ましい。
ここで、ワイヤ90の端部(B)の固定位置の高さL1とワイヤ90の長さL2の差(L1−L2)が、30cm〜120cmであることが好ましく、50cm〜100cmであることがより好ましい。
また、電力/ガス供給ライン30の長さL3については特に制限はないが、照射器具10の操作性を良好に確保する観点から、50cm〜250cmであることが好ましく、100cm〜200cmであることがより好ましい。
なお、前記収容部111の上記機構により、L1を任意の長さで固定できるため、治療中に照射器具10を治療対象の高さとなるよう固定して、プラズマ等の照準の精度を向上させることもできる。
なお、活性ガス照射装置1を使用する被照射物としては、例えば、細胞、生体組織、生物個体等を例示できる。
生体組織としては、各器官(内蔵等)、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。
標識組成物を塗布する領域(塗布領域)は、治療対象となる領域である。即ち、塗布領域は、患部の一部又は全部の領域、患部を含む広範囲の領域である。
以下では、被照射物が犬であり、犬の歯周組織の治療をする場合を例にとって説明する。
使用者Pは、照射器具10を手に持ち、照射器具10の操作スイッチ9を押す。すると、供給ユニット20及び供給源70から照射器具10に、電力/ガス供給ライン30を介して電気及びプラズマ発生用ガスが供給される。
照射器具10に供給したプラズマ発生用ガスは、プラズマ発生部12の管状誘電体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、プラズマが発生する。
照射器具10は、プラズマ及び活性ガス(以下、プラズマ等と言う)を活性ガス流路7から外部に吐出する。
所定の部分の治療が終わったら、歯周組織の他の部分に一定時間、プラズマ等を当てる。
こうして、犬Dの口内の歯周組織全体にわたって治療を行う。
更には、ワイヤ90を介して支持部100に固定されていない状態の照射器具10を操作する場合は、照射器具10を所望の位置に保持し続けることが難しいこともあるが、本実施態様においては、照射器具10がワイヤ90を介して支持部100に固定されているために、照射器具10を所望の位置に保持し易いという利点もある。このことは、即ち、患部の所定の所により確実にプラズマ等を当てることが可能になることを意味し、治療効果に大きな影響を与え得る。
支持部100は、収容部111を備えている。ワイヤ90の長さが比較的長く必要でない場合には、ワイヤ90を収容部111に巻き込ませ、ワイヤ90の長さが比較的長く必要な場合には、ワイヤ90を収容部111から巻き出させることができる。このようにして、収容部111から外部に突出するワイヤ90の長さを調節することができる。
以下、本発明の第二実施形態の活性ガス照射装置について、図6を参照して説明する。なお、図6において、第一実施形態の活性ガス照射装置を説明するための図1〜図5の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態の活性ガス照射装置1においては、供給ユニット20の上面に、上方向に延びるよう電力/ガス供給ライン30が設けられている。電力/ガス供給ライン30中には、ガス管と電気配線とが纏めて収容されている。
可撓性棒状体116の先端部が、連結部材としての結束帯90により電力/ガス供給ライン30に固定されており、可撓性棒状体116の根元端部が、前記固定具117の回転部に固定されている。この回転部は縦方向に回転可能であり、かつ、可撓性棒状体116の角度が所定の角度となったところで固定できるよう構成されていることが好ましい。ここで固定に用いる手段としては、つまみねじ等が挙げられる。尚、前記固定具117を用いずに、可撓性棒状体116を直接、供給ユニット20の上面に固定しても良い。
連結部材としての前記結束帯90としては、ガス流路を過度に圧迫することなく電力/ガス供給ライン30を可撓性棒状体116の先端部に固定することができるものであれば特に制限はなく、例えば、公知の樹脂製の結束帯等を挙げることができる。若しくは、結束帯90は金属製のワイヤや樹脂製又は金属製の8の字リング(2つの穴にそれぞれ可撓性棒状体116と電力/ガス供給ライン30とを通した状態で固定できるもの)であっても良い。
前記可撓性棒状体116及び前記結束帯90により電力/ガス供給ライン30の中間部を十分な高さに保持し、それにより照射器具10を落下を防止することができる。
また、可撓性棒状体116は、先端部以外の個所においても前記結束帯90によって電力/ガス供給ライン30に固定されていることが好ましい。前記先端部以外の固定個所の数は3〜10であることが好ましい。固定箇所の数が前記下限値以上であれば、照射器具10の下方向への移動をより確実に抑止できる。また、固定箇所を前記上限値を超える数設けても、更なる効果の向上が見込めないため実益を期待し難い。
前記可撓性棒状体116の先端部以外の個所においても電力/ガス供給ライン30を固定した場合、前記先端部を含む複数の固定箇所について、隣接する固定箇所間の間隔は10cm〜50cmとすることが好ましく、15cm〜40cmとすることがより好ましい。
本実施形態においては、可撓性棒状体116の長さL2が、電力/ガス供給ライン30の長さL3と供給ユニット20の高さL4との差(L3−L4)より大きいこと、即ち、L2>(L3−L4)の関係を満たすことが好ましい。照射器具10の操作性を良好に確保しつつ、使用中に使用者が照射器具10を落下させることをより確実に防止する観点から、L2の値と(L3−L4)の値との差が、5cm〜50cmであることが好ましく、10cm〜30cmであることがより好ましい。
また、可撓性棒状体116の太さや弾性率等の物性については特に制限はなく、例えば、可撓性棒状体116の先端部の供給ユニット20の上面からの高さを、好ましくは10cm〜100cm、より好ましくは20cm〜50cm程度に保つことができる太さや物性を適宜選択すれば良い。
前記フットスイッチ27には、前記操作スイッチ9と同様の機能を割り当てることができる。
前記フットスイッチ27としては、公知のものを適宜採用することができ、具体例として日本シュトイテ株式会社製「MKF-MED」等を挙げることができる。
また、供給ユニット20の前後には、それぞれ把持部24、25が設けられており、活性ガス照射装置1を移動させる際には、前記把持部24、25を持って移動させることができる。
また、供給ユニット20は、その背面カバーを、手掛け部26を持って外し、供給ユニット20の内部にアクセスできるよう構成されている。
例えば、前記実施形態では、活性ガス照射装置1が収容部111を備えず、ワイヤ90の第2端部が第2縦フレーム109下端部に直接固定されていてもよい。この場合、例えば、線状部材を、つる巻きバネ等の弾性を有する材料で形成してもよい。線状部材が照射器具10及び電力/ガス供給ライン30の荷重を受けて伸びても、照射器具10が設置面Sに接触しないように、線状部材のバネ定数を設定してもよい。
ワイヤ90の第1端部が、電力/ガス供給ライン30であるガス管31及び電気配線32の少なくとも一方に固定されるように構成してもよい。ワイヤ90の第1端部が、ガス管31及び電気配線32の少なくとも一方、及び、照射器具10にそれぞれ固定されるように構成してもよい。
プラズマ照射装置を、人間、及び人間以外の動物に対して用いてもよいし、プラズマ照射装置を、人間以外の動物のみに用いてもよい。
10 照射器具
12 プラズマ発生部
30 電力/ガス供給ライン
90 連結部材
100 支持部
111 収容部
L1 設置面からの高さ
L2 線状部材の長さ
S 設置面(床面又は地面)
Claims (5)
- プラズマ発生部を有し、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照射器具と、
前記照射器具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と、
前記供給ユニットから上方向に延びる支持部と、
前記照射器具と供給ユニットとを連結する電力/ガス供給ラインと、
前記電力/ガス供給ラインと前記支持部とを連結する連結部材と、
を備えるプラズマ照射装置であって、
前記支持部及び前記連結部材により、前記照射器具が、前記供給ユニットの設置面よりも上方の位置に維持され、
前記支持部が、可撓性棒状体を含み、
前記電力/ガス供給ライン及び前記可撓性棒状体が、それぞれ前記供給ユニットの上面に、上方向に向かって伸びるよう配置され、
前記供給ユニットの上面から前記可撓性棒状体の先端までの高さは、10cm〜100cmであり、
前記電力/ガス供給ラインの中間部が、前記供給ユニットの上面よりも高い位置に維持される、プラズマ照射装置。 - 前記可撓性棒状体の長さL2は、前記電力/ガス供給ラインの長さL3と前記供給ユニットの高さL4との差(L3−L4)より大きい、請求項1に記載のプラズマ照射装置。
- 前記連結部材が、前記可撓性棒状体と前記電力/ガス供給ラインとを固定する結束帯であり、
前記電力/ガス供給ラインの中間部が、前記結束帯により前記可撓性棒状体に固定されている請求項1又は2に記載のプラズマ照射装置。 - 前記プラズマ発生部は、誘電体バリア放電により前記プラズマを発生する請求項1から3のいずれか一項に記載のプラズマ照射装置。
- 前記プラズマ発生部は、窒素ガスを用いて前記プラズマを発生する請求項1から4のいずれか一項に記載のプラズマ照射装置。
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