JP7344796B2 - 活性ガス照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、活性ガス照射装置に関する。
本願は、２０１７年８月３１日に、日本に出願された特願２０１７－１６６９８７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、歯科治療等の医療用途において、創傷等の患部にプラズマを照射して患部の治癒を図る装置がある。
例えば、特許文献１及び非特許文献１は、プラズマジェットを照射する器具（照射器具）を備えるプラズマジェット照射装置を開示している。この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、プラズマ中又は周辺の気体と反応して生成した活性種とを被照射物に照射する。
また、プラズマジェット照射装置に類似する装置としては、活性ガス照射装置がある。活性ガス照射装置は、照射器具内で発生させたプラズマによって活性酸素又は活性窒素等の活性ガス（活性種）を発生させ、その活性ガスを照射器具のノズルから吐出し、患部に照射する。

特許第５４４１０６６号公報

アンドレイ・ワジル・ナステュータ（Andrei Vasile Nastuta）ら著、「ジャーナル・オブ・フィジックス Ｄ：アプライド・フィジックス(Journal of Physics D:Applied Physics)」、英国及び米国、第４４巻、アイオーピーパブリッシング(IOP Publishing)、２０１１年２月２１日、１０５２０４

しかしながら、活性ガス照射装置においては、生成する活性ガスが無色であるため、ノズルから吐出した活性ガスを視認しにくい。このため、従来の活性ガス照射装置においては、使用者の勘を頼りに、活性ガスが患部に当たるように照射器具を操作する必要があった。したがって、患部に活性ガスを確実に照射させることが容易ではなかった。
本発明は、活性ガスを被照射物に容易かつ確実に照射できる活性ガス照射装置を目的とする。

本発明は、以下の態様を有する。
［１］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によって活性化した活性ガスを吐出するノズルと、前記ノズルの先端の先方の任意の位置に向けて光を発する光源部と、を備える、活性ガス照射装置。
［２］前記プラズマ発生部におけるプラズマ発生と前記光源部における発光とを同期させる制御部をさらに備える、［１］に記載の活性ガス照射装置。
［３］前記光源部が焦点を有する光を発する、［１］又は［２］に記載の活性ガス照射装置。
［４］前記光源部は、発光体と、前記発光体の光出射方向に位置する集光レンズとを備える、［１］～［３］のいずれかに記載の活性ガス照射装置。
［５］前記光源部を２以上備える、［１］～［４］のいずれかに記載の活性ガス照射装置。
［６］前記２以上の光源部は、互いに異なる色の光を発し、前記の互いに異なる色の光が任意の位置で重なる、［５］に記載の活性ガス照射装置。
［７］医療用治療器具である、［１］～［６］のいずれかに記載の活性ガス照射装置。

本発明の活性ガス照射装置によれば、活性ガスを被照射物に容易かつ確実に照射できる。

本発明の第一の実施形態及び第二の実施形態に係る活性ガス照射装置を示す模式図である。 本発明の第一の実施形態及び第二の実施形態に係る活性ガス照射装置を構成する照射器具の部分断面図である。 図２の照射器具のｘ－ｘ断面図である。 第一の実施形態における照射器具の先端部を示す斜視図である。 第一の実施形態における光源部及び光源部が発する光を示す模式図である。 第二の実施形態における照射器具の先端部を示す斜視図である。 第二の実施形態における光源部及び光源部が発する光を示す模式図である。 第二の実施形態における光を示す模式図であって、光を進行方向に対して正面から見た際の図である。 他の実施形態における照射器具の先端部を示す正面図である。 他の実施形態における照射器具の先端部を示す斜視図である。

＜第一の実施形態＞
本発明の活性ガス照射装置の第一の実施形態について説明する。
本実施形態の活性ガス照射装置は、プラズマを発生させ、そのプラズマに気体を接触させて活性ガスを発生させ、その活性ガスを被照射物に照射する活性ガス照射装置である。
図１の活性ガス照射装置１００は、照射器具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。
ガス管路３０は、照射器具１０と給電ユニット２０とを接続している。電気配線４０は、照射器具１０と給電ユニット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。
給電ユニット２０は、プラズマ発生用ガスの供給源（不図示）と接続している。ガス管路３０は、給電ユニット２０を介さずに、直接、プラズマ発生用ガスの供給源に接続される構成としてもよいが、活性ガス照射装置１００の取り扱いの観点等から図１に示すような構成とすることが好ましい。
給電ユニット２０は、例えば、１００Ｖの電源等の電源（不図示）と接続している。

図２は、照射器具１０における軸線に沿う面の断面（縦断面）図である。
図２に示すように、照射器具１０は、長尺状のカウリング２と、カウリング２の先端から突出するノズル１と、カウリング２内に位置するプラズマ発生部１２と、光源部５０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、先端に向かい漸次窄んでいる。即ち、本実施形態におけるヘッド部２ａは、円錐形である。なお、ヘッド部２ａは、円錐形に限らず、四角錘、六角錘、八角錘等の多角錘形でもよい。
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１を受け入れる孔である。ノズル１は、ヘッド部２ａに着脱可能になっている。符号Ｏ１は、胴体部２ｂの管軸である。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。
胴体部２ｂは、外周面にスイッチ９を備えている。

図２及び図３に示すように、プラズマ発生部１２は、管状誘電体３と、内部電極４と、外部電極５とを備える。
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。

ノズル１は、嵌合孔２ｃに嵌合する台座部１ｂと、台座部１ｂから突出する照射管１ｃとを備える。台座部１ｂと照射管１ｃとは一体になっている。ノズル１は、その内部に、第二の活性ガス流路８を有している。ノズル１は、先端に照射口１ａを有している。第二の活性ガス流路８と第一の活性ガス流路７とは、連通している。

胴体部２ｂの材料は、特に制限はないが、絶縁性を有する材料が好ましい。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、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）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、シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂等を例示できる。
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を例示できる。ヘッド部２ａと胴体部２ｂとの材料は、同じでもよく、異なってもよい。
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。

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。

管状誘電体３の内径Ｒは、内部電極４の外径ｄを勘案して適宜決定できる。内径Ｒは、後述する距離ｓを所望の範囲とするように決定する。

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の外径ｄは、活性ガス照射装置１００の用途（即ち、照射器具１０の大きさ）等を勘案して、適宜決定できる。活性ガス照射装置１００が口腔内用治療器具である場合、外径ｄは、０．５～２０ｍｍが好ましく、１～１０ｍｍがより好ましい。外径ｄが上記下限値以上であれば、内部電極を容易に製造できる。加えて、外径ｄが上記下限値以上であれば、表面積が大きくなり、プラズマをより効率的に発生して、治癒等をより促進できる。外径ｄが上記上限値以下であれば、照射器具１０を過度に大きくすることなく、プラズマをより効率的に発生し、治癒等をより促進できる。

内部電極４のねじ山の高さｈは、内部電極４の外径ｄを勘案して適宜決定できる。
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。

内部電極４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できる金属を適用できる。内部電極４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。

内部電極４としては、ＪＩＳ Ｂ ０２０５：２００１のメートルねじの規格品（Ｍ２、Ｍ２．２、Ｍ２．５、Ｍ３、Ｍ３．５等）、ＪＩＳ Ｂ ２０１６：１９８７のメートル台形ねじの規格品（Ｔｒ８×１．５、Ｔｒ９×２、Ｔｒ９×１．５等）、ＪＩＳ Ｂ ０２０６：１９７３のユニファイ並目ねじの規格品（Ｎｏ．１－６４ＵＮＣ、Ｎｏ．２－５６ＵＮＣ、Ｎｏ．３－４８ＵＮＣ等）等と同等の仕様が好ましい。これらの規格品と同等の仕様であれば、コスト面で優位である。

内部電極４の外面と管状誘電体３の内面との距離ｓは、０．０５～５ｍｍが好ましく、０．１～１ｍｍがより好ましい。距離ｓが上記下限値以上であれば、所望量のプラズマ発生用ガスを容易に通流できる。距離ｓが上記上限値以下であれば、プラズマをさらに効率的に発生し、活性ガスの温度を低くできる。

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。

ノズル１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。ノズル１の材料としては、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。
照射管１ｃ内の流路の長さ（即ち、距離Ｌ２）は、活性ガス照射装置１００の用途等を勘案して、適宜決定できる。
照射口１ａの開口径は、例えば、０．５～５ｍｍ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。

内部電極４の先端Ｑ１からヘッド部２ａの先端Ｑ２までの距離Ｌ１と、先端Ｑ２から照射口１ａまでの距離Ｌ２との合計（即ち、内部電極４から照射口１ａまでの道のり）は、活性ガス照射装置１００に求める大きさや、照射した活性ガスが当たる面（被照射面）における温度等を勘案して適宜決定する。距離Ｌ１と距離Ｌ２の合計が長ければ、被照射面の温度を低くできる。距離Ｌ１と距離Ｌ２の合計が短ければ、活性ガスのラジカル密度をさらに高めて、被照射面における清浄化、賦活化、治癒等の効果をさらに高められる。なお、先端Ｑ２は、管軸Ｏ１と管軸Ｏ２との交点である。

給電ユニット２０は、照射器具１０に電気を供給する装置である。本実施形態の給電ユニット２０は、ガス管路３０を介して、照射器具１０にプラズマ発生用ガスを送るポンプを備える。給電ユニット２０は、外部電極５と内部電極４との間に印加する電圧及び周波数を調節できる。
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、プラズマ発生用ガスの供給源における圧力によって、照射器具１０にプラズマ発生用ガスを供給してもよい。

ガス管路３０は、給電ユニット２０から照射器具１０にプラズマ発生用ガスを供給する経路である。ガス管路３０は、照射器具１０の管状誘電体３の後端部に接続している。ガス管路３０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。ガス管路３０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。

電気配線４０は、給電ユニット２０から照射器具１０に電気を供給する配線である。電気配線４０は、照射器具１０の内部電極４、外部電極５及びスイッチ９に接続している。電気配線４０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４０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。

図２及び図４に示すように、本実施形態の活性ガス照射装置１００は、カウリング２の外側に光源部５０を備えている。カウリング２の外側における光源部５０の設置位置は、照射器具１０をノズル１側から管軸Ｏ１の方向に沿って見た際、照射管１ｃの屈曲方向と同一方向となっている。
本実施形態における光源部５０は、発光ダイオード５１と、集光レンズ５２と、保持体５３とを備える。集光レンズ５２は、発光ダイオード５１の光出射方向に位置している。保持体５３は、発光ダイオード５１及び集光レンズ５２を保持している。
本実施形態において、発光ダイオード５１が発光体である。

光源部５０は、任意の方向を照らす光（ガイド光）を発生させる。ガイド光は、ノズル１先端の先方から任意の距離の位置に焦点Ｆを有する。本実施形態において、焦点Ｆは管軸Ｏ２上に位置する。焦点Ｆは、活性ガスの照射に適した位置である。即ち、焦点Ｆにおいて、活性ガスは、目的に好適な性質である。例えば、焦点Ｆにおいて、活性ガスは治療に好適な活性種の組成を有する。また、例えば、焦点Ｆにおいて、活性ガスは照射に適した温度である。このため、活性ガス照射装置１００の使用者は、ガイド光の焦点と患部とを合わせることで、好適な品質の活性ガスを容易に患部に照射できる。なお、ノズル先端から焦点までの距離を「好適距離」ということがある。

発光ダイオード５１としては、可視光（約360nm～830nm程度の波長の光線）を発光する公知の発光ダイオードを制限なく使用できる。ただし、活性ガス照射装置１００を患部の治療に使用する場合、白色光を発する白色ダイオード、及び、赤色光を発する赤色ダイオードは好ましくない。通常、患部の治療に際しては、患部の視認性を高めるために白色光を照らしているため、白色光のガイド光では、照射位置を視認しにくい。また、患部においては出血を伴うことがあるため、血液の色に近い赤色光では、照射位置を視認しにくい。
上記のことから、発光ダイオード５１としては、白色光及び赤色光以外の光、例えば緑色光、黄緑色光、青色光、黄色光等を発する発光ダイオードが好ましい。
本実施形態において、照射器具１０は、色調の異なる２つ以上の発光ダイオードを備え、かつ、被照射面に応じてガイド光の色調又は照明強度を調節する機構を有してもよい。

照射器具１０から発せられる光には可視光が含まれている必要があるが、所望の治療効果を狙って赤外線及び紫外線等の不可視光線も併せて発するように照射器具１０を構成してもよい。例えば、紫外線の照射が、特定の皮膚疾患に対する治療効果を有することが知られている。また、赤外領域に吸収波長を持つ色素の発熱作用や活性酸素を発生する作用（ＰＤＴ効果）を利用した、光線温熱化学療法や光線力学療法が知られている。従って、上記の構成とすることで、活性化ガスの照射と上記不可視光線の照射とによる相乗効果が得られる場合がある。

集光レンズ５２は、少なくとも凸レンズを有し、発光ダイオード５１の光を集束させる。凸レンズは球面レンズでもよいし、非球面レンズでもよい。凸レンズの直径、凸レンズの曲面の曲率、凸レンズの厚さは、ノズル先端からの好適距離に応じて適宜選択できる。

保持体５３は、発光ダイオード５１と集光レンズ５２とを保持する部材である。保持体５３は、発光ダイオード５１の光出射方向に集光レンズ５２が位置するように固定している。本実施形態において、発光ダイオード５１及び集光レンズ５２は、保持体５３の空間に嵌っている。本実施形態では、保持体５３が、照射器具１０と一体になっている。
保持体５３の材質としては、照射器具１０の胴体部２ｂと同様の材質を使用できる。保持体５３の材質は照射器具１０の胴体部２ｂと同一の材質でもよいし、異なる材質でもよい。

保持体５３は、集光レンズ５２の角度を調節するレンズ角度調節機構を備えてもよい。保持体５３がレンズ角度調節機構を備えると、ガイド光の光路の方向を調整できる。このため、好適距離が変わっても、ガイド光が好適距離を示すように容易に調整できる。

本実施形態の光源部５０では、発光ダイオード５１が発した光を集光レンズ５２によって集束する。このため、図５に示すように、光源部５０から出射したガイド光Ｇの直径は、焦点Ｆに到達するまで漸次小さくなり、焦点Ｆを過ぎた後には漸次大きくなる。
本実施形態では、ガイド光Ｇにおける焦点Ｆ付近がノズル先端からの好適距離に一致する。光源部５０の配置、集光レンズ５２の直径、曲面の曲率及び厚さ等の組み合わせで、ノズル先端から焦点Ｆまでの距離を調整する。

本実施形態における光源部５０においては、ガイド光の発光を、活性ガスの吐出と同期させることが好ましい。ガイド光の発光を活性ガスの吐出と同期させれば、ガイド光の発光を確認することで、透明で視認できない活性ガスが照射口１ａから吐出していることを把握できる。
ガイド光の発光と活性ガスの吐出とを同期させる場合には、活性ガス照射装置１００は制御部（図示せず）をさらに備える。
制御部としては、内部電極４と外部電極５との間に電圧を印加するための通電を検知し、その通電を検知している間は発光ダイオード５１を発光させる部材を例示できる。また、例えば、制御部として、照射器具１０の内空部で発生したプラズマを検知し、プラズマ発生を検知している間は発光ダイオード５１を発光させる部材を例示できる。

次に、活性ガス照射装置１００の使用方法を説明する。
まず、給電ユニット２０を介して、プラズマ発生用ガスの供給源から照射器具１０に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。
次に、給電ユニット２０から照射器具１０に電気を供給し、内部電極４と外部電極５との間に電圧を印加する。管状誘電体３の内空部に導入した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。
本実施形態においては、内部電極４と外部電極５とが、プラズマ発生用ガスの流れる方向と直交する方向で対向している。内部電極４の外周面と外部電極５の内周面とが対向する位置で発生したプラズマは、ガス流路６と、第一の活性ガス流路７と、第二の活性ガス流路８とをこの順に通流する。この間、プラズマは、ガス組成を変化しつつ通流し、ラジカル等の活性種を含む活性ガスとなる。

生じた活性ガスを照射口１ａから吐出する。吐出された活性ガスは、照射口１ａ近傍の気体の一部をさらに活性化して活性種を生成する。これらの活性種を含む活性ガスを被照射物に照射する。

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、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；等を例示できる。これらのガスは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
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。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、９０～１００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。

活性ガス照射装置１００が口腔内用治療器具である場合、管状誘電体３に導入するプラズマ発生用ガスの酸素濃度は、１体積％以下が好ましい。酸素濃度が上限値以下であれば、オゾンの発生を低減できる。

管状誘電体３に導入するプラズマ発生用ガスの流量は、１～１０Ｌ／ｍｉｎが好ましい。
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。

内部電極４と外部電極５との間に印加する交流電圧は、５ｋＶｐｐ以上２０ｋＶｐｐ以下が好ましい。ここで、交流電圧を表す単位「Ｖｐｐ（Ｖｏｌｔ ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）」は、交流電圧波形の最高値と最低値との電位差である。
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。

内部電極４と外部電極５との間に印加する交流電圧の周波数は、０．５ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ未満が好ましく、１ｋＨｚ以上１５ｋＨｚ未満がより好ましく、２ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ未満がさらに好ましく、３ｋＨｚ以上９ｋＨｚ未満が特に好ましく、４ｋＨｚ以上８ｋＨｚ未満が最も好ましい。
交流電圧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。交流電圧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１の照射口１ａから照射する活性ガスの温度は、５０℃以下が好ましく、４５℃以下がより好ましく、４０℃以下がさらに好ましい。
ノズル１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（即ち、焦点Ｆ近傍の温度）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１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。

照射口１ａから被照射面までの距離（照射距離）は、例えば、０．０１～１０ｍｍが好ましい。照射距離が上記下限値以上であれば、被照射面の温度を低くし、被照射面への刺激をさらに緩和できる。照射距離が上記上限値以下であれば、治癒等の効果をさらに高められる。即ち、好ましい好適距離は、０．０１～１０ｍｍである。尚、光源部５０から患部等の被照射面までの距離は、被照射面において十分な光量が確保できれば特に制限はないが、５～１００ｍｍが好ましく、１０～５０ｍｍがより好ましい。

照射口１ａから１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の距離で離れた位置の被照射面の温度は、４０℃以下が好ましい。被照射面の温度が４０℃以下であれば、被照射面への刺激を低減できる。被照射面の温度の下限値は特に制限はないが、例えば１０℃以上である。
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。

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、三酸化二窒素等を例示できる。例えば、プラズマ発生用ガスの組成等で、活性ガスに含まれる活性種の種類を調節できる。

活性ガス中におけるヒドロキシラジカルの密度（ラジカル密度）は、０．１～３００μｍｏｌ／Ｌが好ましい。ラジカル密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。ラジカル密度が前記上限値以下であると、被照射面への刺激を低減できる。

ラジカル密度は、例えば、以下の方法で測定できる。
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。

活性ガス中における一重項酸素の密度（一重項酸素密度）は、０．１～３００μｍｏｌ／Ｌが好ましい。一重項酸素密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等の被照射物の清浄化、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できる。

一重項酸素密度は、例えば、以下の方法で測定できる。
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は、１～１０Ｌ／ｍｉｎが好ましい。
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。

活性ガス照射装置１００によって生じる活性ガスは、外傷や異常の治癒を促進する。活性ガスを細胞、生体組織又は生物個体に照射することによって、その被照射部分の清浄化、賦活化、又はその被照射部分の治癒を促進できる。

外傷や異常の治癒を促進する目的で活性ガスを照射する場合、その照射頻度、照射回数及び照射期間は特に制限はない。例えば、１～５．０Ｌ／ｍｉｎの照射量で活性ガスを患部に照射する場合、１日１～５回、毎回１０秒～１０分、１～３０日間、等の照射条件が、治癒を促進する観点から好ましい。

本実施形態の活性ガス照射装置１００は、医療用治療器具、特に口腔内用治療器具、歯科用治療器具として有用である。また、本実施形態の活性ガス照射装置１００は、動物治療用器具として好適である。

本実施形態の活性ガス照射装置１００の使用者は、被照射面におけるガイド光Ｇの直径がほぼ最小になる焦点Ｆ近傍で被照射物の照射目標に合わせる。次いで、使用者は、照射口１ａから活性ガスを吐出し、患部等の被照射物へ活性ガスを照射する。本実施形態では、ガイド光Ｇの焦点Ｆ付近が、管軸Ｏ２との交差点、かつ、ノズル先端からの好適距離に位置している。このため、活性ガス照射装置１００の使用者は、ガイド光Ｇによって、活性ガスの照射方向を確認できる。加えて、使用者は、ガイド光Ｇの直径が最小になる焦点Ｆ近傍を被照射物の照射目標に合わせることで、ノズル先端からの好適距離において活性ガスを照射目標に容易かつ確実に照射できる。
ノズル先端からの好適距離は、活性ガス中の活性ガス温度、ラジカル密度又は一重項酸素密度等が前記好ましい範囲になる距離である。本実施形態では、ノズル先端からの好適距離で被照射物の照射目標に活性ガスを確実に照射できるから、被照射物の過度の温度上昇を容易に防止でき、活性ガスの治療効果を容易に高められる。加えて、ノズル先端からの好適距離において活性ガスを被照射物に照射することを容易に維持できるため、活性ガスによる治療効果にばらつきが生じにくく、その効果を十分に発揮できる。

＜第二の実施形態＞
本発明の第二の実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の活性ガス照射装置２００は、第一の実施形態と同様に、照射器具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。本実施形態の活性ガス照射装置２００は、光源部の構成が第一の実施形態における光源部５０と異なること以外は第一の実施形態の活性ガス照射装置１００と同様である。

図２、図６及び図７に示すように、本実施形態における光源部６０は、第一の発光ダイオード６１と、第二の発光ダイオード６２と、第一の集光レンズ６３と、第二の集光レンズ６４と、保持体６５とを備える。第一の発光ダイオード６１及び第二の発光ダイオード６２は、各々、第一の実施形態における発光ダイオード５１と同様の構成である。第一の集光レンズ６３及び第二の集光レンズ６４は、各々、第一の実施形態における集光レンズ５２と同様の構成である。ただし、本実施形態における第一の集光レンズ６３及び第二の集光レンズ６４は、第一の発光ダイオード６１及び第二の発光ダイオード６２が発した光に直進性を持たせる程度に集光するものである。
本実施形態では、第一の発光ダイオード６１の発光色と第二の発光ダイオード６２の発光色とが互いに異なる色となっている。
第一の発光ダイオード６１の光出射方向には、第一の集光レンズ６３が位置している。第二の発光ダイオード６２の光出射方向には、第二の集光レンズ６４が位置している。
第一の集光レンズ６３及び第二の集光レンズ６４は、互いに隣接しており、管軸Ｏ１に対して対称に配置している。第一の集光レンズ６３及び第二の集光レンズ６４は、ノズル先端からの好適距離に、第一の発光ダイオード６１が発する光と第二の発光ダイオード６２が発する光とが交差するように配置している。

本実施形態において、第一の発光ダイオード６１の発光色と、第二の発光ダイオード６２の発光色との組み合わせは特に限定されない。例えば、第一の発光ダイオード６１の発光色を赤とし、第二の発光ダイオード６２の発光色を青とする組み合わせを例示できる。図７及び図８に示すように、第一の集光レンズ６３を通った赤色のガイド光Ｇ１、第二の集光レンズ６４を通った青色のガイド光Ｇ２は、始めは、各々独立した光であるが、やがてガイド光Ｇ１，Ｇ２は部分的に重なる。その後、ガイド光Ｇ１，Ｇ２は、交差部Ｃにて交差して重なり、光の断面がほぼ円形状になる。また、交差した２つのガイド光Ｇ１，Ｇ２は光の色が混ざって紫色を呈する。
光源部６０に対し、交差部Ｃから漸次離間すると、各ガイド光Ｇ１，Ｇ２の色の重なりが少なくなって、再び赤色の光及び青色の光の２つの光に分かれる。本実施形態において、交差部Ｃは、管軸Ｏ１上に位置する。
本実施形態では、２つのガイド光Ｇ１，Ｇ２の交差部Ｃ付近がノズル先端からの好適距離に位置するように、光源部６０の配置、第一の集光レンズ６３及び第二の集光レンズ６４の直径、曲面の曲率及び厚さ等を調整している。

本実施形態の活性ガス照射装置２００の使用者は、２つのガイド光Ｇ１，Ｇ２の交差部Ｃ付近を照射目標に合わせる。次いで、使用者は、照射口１ａから活性ガスを吐出し、被照射物へ活性ガスを照射する。本実施形態では、２つのガイド光Ｇ１、Ｇ２の交差部Ｃ付近が、ノズル１先端からの好適距離に位置している。このため、活性ガス照射装置２００の使用者は、ガイド光Ｇ１，Ｇ２によって、活性ガスの照射方向を確認できる。加えて、使用者は、２つのガイド光Ｇ１，Ｇ２の交差部Ｃ付近を照射目標に合わせることで、ノズル１先端からの好適距離において活性ガスを照射目標に容易かつ確実に照射できる。

＜他の実施形態＞
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されない。
上述の本実施形態の内部電極４の形状は、ねじ状である。しかしながら、内部電極は、外部電極との間にプラズマを発生できれば、内部電極の形状は限定されない。
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。

上述の実施形態では、管軸Ｏ２が管軸Ｏ１に対して屈曲している。しかしながら、管軸Ｏ２と管軸Ｏ１は、同方向（即ち、角度θが０°）でもよい。この場合、ガイド光の焦点が管軸Ｏ２上に位置するように、光源部の向きを調整する。

上述の実施形態の発光体は、発光ダイオードである。しかしながら、本発明において、発光ダイオード以外の発光体を使用できる。発光ダイオード以外の発光体としては、レーザ光発生素子を例示できる。レーザ光発生素子としては、固体レーザ、ガスレーザ、半導体レーザ等を例示できる。

ガイド光を有色にする場合、有色の光を発光する発光ダイオードでなくてもよい。例えば、白色の発光ダイオードとカラーフィルタとを組み合わせることにより、有色のガイド光を得てもよい。

光源部は、集光レンズを備えていなくてもよい。例えば、第二の実施形態のように発光色が異なる複数の発光ダイオードを用いた場合には集光レンズを省略してもよい。複数の発光ダイオードの発光色が各々異なる場合には、ガイド光の交差部付近が、ノズル先端からの好適距離に位置するように光源部を調整する。ガイド光の交差部付近を被照射物の照射目標に合わせることにより、ノズル先端からの好適距離において活性ガスを被照射物の照射目標に容易かつ確実に照射できる。
また、発光色が同色の複数の発光ダイオードを用いた場合においても、複数の発光ダイオードが発する各々のガイド光の交差部付近が、ノズル先端からの好適距離に位置するようにしてもよい。複数のガイド光の交差部付近では、ガイド光の断面形状がほぼ円形になる。このため、ガイド光の交差部付近を被照射物の照射目標に合わせることにより、ノズル先端からの好適距離において活性ガスを被照射物の照射目標に確実に照射できる。したがって、集光レンズを省略できる。

活性ガス照射装置は、光源部を３つ以上備え、３つ以上のガイド光を照射してもよい。ガイド光が３つ以上であると、ノズル先端からの好適距離を示す精度がより高くなるため、ノズル先端からの好適距離において活性ガスを被照射物に照射する確実性がさらに高くなる。
２つ以上の光源部を備える場合、異なる色のガイド光を発する少なくとも２つの光源部を有することが好ましい。

３つ以上の光源部を備える照射器具の一例を説明する。
図９、１０の照射器具３１０は、ヘッド部２ａの先端から突出する照射管１ｃを備える。照射器具３１０において、照射管１ｃの管軸は、胴体部２ｂの管軸に対し、傾斜していない。
照射器具３１０は、ヘッド部２ａの周縁に４つの光源部３５０を備える。４つの光源部３５０は、照射管１ｃを中心に、９０°間隔で位置する。光源部３５０は、発光体３５２を備える。発光体３５２としては、例えば、発光ダイオードを例示できる。発光ダイオードの照射する光は、拡散しにくい。このため、発光ダイオードを発光体３５２として用いると、光源部３５０は、集光レンズを備えなくてもよい。４つの発光体３５２の色調は、同じでもよいし、相互に異なってもよい。ただし、４つの発光体３５２の色調は、同じであることが好ましい。４つの発光体３５２の色調が同一であれば、被照射面における視認性をさらに高められる。
照射器具３１０を備える活性ガス照射装置の使用者は、４つのガイド光Ｇ３の交差部Ｃ３付近を照射目標に合わせる。次いで、使用者は、照射口１ａから活性ガスＸを吐出し、被照射面へ活性ガスＸを照射する。
本実施形態では、４つのガイド光Ｇ３の交差部Ｃ１付近が、ノズル先端からの好適距離に位置している。このため、活性ガス照射装置の使用者は、ガイド光Ｇ３によって、活性ガスの照射方向を確認できる。加えて、使用者は、２つのガイド光Ｇ３の交差部Ｃ１付近を照射目標に合わせることで、ノズル先端からの好適距離において活性ガスを照射目標に容易かつ確実に照射できる。
さらに、４つのガイド光Ｇ３の交差部Ｃ１は、高い照度となる。このため、活性ガス照射装置の使用者は、被照射面をさらに容易に視認できる。

上述の実施形態では、光源部はカウリングの外側で、ノズルの屈曲方向に位置している。しかしながら、光源部の位置は、特に制限されない。照射器具は、カウリング内部に光源部を備え、第二の活性ガス流路にガイド光を通してもよい。第二の活性ガス流路にガイド光を通せば、活性ガス吐出する方向を目視により把握できる。第二のガス流路にガイド光を通す場合、そのガイド光は直進性が高いレーザ光であることが好ましい。また、第二のガス流路にガイド光を通す場合、集光レンズを用いないことが好ましい。
更に、上記のようにカウリング内部に光源部を設ける構成とした場合には、ヘッド部２ａを口腔内に挿入した際に歯、唇、舌等により光が遮られることがないため、治療中の照射器具の操作自由度が高まる。また、これと同様の効果を目的として、ノズル上に光源部を設けたり、カウリングの外側の管軸Ｏ２になるべく近い位置（例えば、ノズルを正面（先端部）から見たときの管軸Ｏ２から光源部が発する光の中心までの距離が、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１５ｍｍ以下、更に好ましくは１０ｍｍ以下、更に好ましくは５ｍｍ以下、最も好ましくは１ｍｍ以下となる位置）に光源部を設けてもよい。もしくは、これ等の構成とすることが難しい場合には、光源部または発光体のみをカウリングの外側の管軸Ｏ２から離れた位置に配置して、更に集光レンズをノズル上に配置し、発光体からの光をノズル上の集光レンズで屈折させ、かつ、所望の位置に焦点Ｆが結ばれるように構成してもよい。また、カウリングの外側に設置された発光体と、ノズル上に設置された集光レンズとを光ファイバーで連結する構成とすることも好ましい態様の一つである。この場合、照射器具の操作自由度と、照射器具の設計の容易性を両立できる。

照射器具の内部に含まれる電極は上記実施形態で示したものである必要はなく、例えば、胴体部に沿い、互いに対向する一対の板状又は柱状の電極でもよい。

上記実施形態における供給ユニットでは、プラズマ発生用ガスを照射器具に送るポンプと電源ユニットとを同じ筐体内に収容していたが、ポンプと電源ユニットは別々に設置してもよい。また、供給ユニットがポンプを備えず、プラズマ発生用ガスの供給源における圧力によって、照射器具１０にプラズマ発生用ガスを供給してもよい。

１ ノズル
１０，３１０ 照射器具
１２ プラズマ発生部
５０，６０，３５０ 光源部
５１ 発光ダイオード
５２ 集光レンズ
６１ 第一の発光ダイオード
６２ 第二の発光ダイオード
６３ 第一の集光レンズ
６４ 第二の集光レンズ
１００，２００ 活性ガス照射装置
３５２ 発光体
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ ガイド光

Claims (7)

1. プラズマ発生部と、前記プラズマ発生部を覆うカウリングと、カウリングの先端から突出し、前記プラズマ発生部にて発生したプラズマによって活性化した活性ガスを吐出する照射口を先端に有する照射管を有するノズルと、を備える照射器具と、
   前記ノズルの先端の先方の任意の位置に向けて光を発する光源部と、
   前記光源部での光の発光と、前記活性ガスの吐出とを同期する制御部と、を備え、を備え、
   前記プラズマ発生部は、プラズマ発生用ガスが導入され、内部にガス流路を有する環状誘電体と、前記環状誘電体の内部に設けられ、前記環状誘電体の管軸方向に延び、前記環状誘電体と離間している内部電極と、前記環状誘電体の外側に設けられ、前記環状誘電体を介して前記内部電極に沿いかつ対向する外部電極と、を備え、
   前記ガス流路は、前記環状誘電体の管軸方向に延び、
   前記環状誘電体と前記内部電極との間に、前記ガス流路を有し、
   前記照射管は、前記ガス流路に連通し、
   前記プラズマ発生部で発生したプラズマは、前記ガス流路と前記照射管とをこの順でガス組成を変化しつつ通流し、活性種を含む前記活性ガスとなって、前記照射口より吐出される、活性ガス照射装置。
2. 前記照射管の管軸は、前記環状誘電体の管軸に対して屈曲している、請求項１に記載の活性ガス照射装置。
3. 前記光源部が焦点を有する光を発する、請求項１又は２に記載の活性ガス照射装置。
4. 前記光源部は、発光体と、前記発光体の光出射方向に位置する集光レンズとを備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の活性ガス照射装置。
5. 前記光源部を２以上備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の活性ガス照射装置。
6. 前記２以上の光源部は、互いに異なる色の光を発し、前記の互いに異なる色の光が任意の位置で重なる、請求項５に記載の活性ガス照射装置。
7. 医療用治療器具である、請求項１～６のいずれか一項に記載の活性ガス照射装置。

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