WO2017037775A1 - プラズマ照射装置 - Google Patents

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cover housing
cover
plasma irradiation
irradiation apparatus
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俊之 池戸
神藤　高広
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富士機械製造株式会社
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    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
    • H—ELECTRICITY
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    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/14—Means for controlling sterilisation processes, data processing, presentation and storage means, e.g. sensors, controllers, programs

Definitions

  • the present invention relates to a plasma irradiation apparatus for irradiating an object to be processed with plasma.
  • the plasma irradiation apparatus irradiates the object to be processed by ejecting plasma from the ejection port. At this time, it is desired to make the plasma irradiation conditions constant, and the following patent document describes a technique for adjusting the distance between the object to be processed and the plasma nozzle.
  • a plasma irradiation apparatus described in the present application includes a cover housing that partitions a predetermined space, a plasma generator that ejects plasma toward the inside of the cover housing, and an interior of the cover housing.
  • Plasma irradiation for irradiating a target object placed inside the cover housing with plasma comprising a gas supply device for supplying gas, and a control device for controlling the operation of the plasma generator and the gas supply device
  • the control device supplies gas to the inside of the cover housing by the gas supply device
  • the plasma is jetted by the plasma generator toward the inside of the cover housing, and plasma is jetted.
  • Scan to provide, and controls the operation of the plasma generator and the gas supply device.
  • a predetermined gas such as an inert gas
  • plasma is ejected toward the inside of the cover housing.
  • the supply of the inert gas to the inside of the cover housing is continued even when the plasma is being ejected. Accordingly, it is possible to exhaust a specific gas such as air from the inside of the cover housing with the inert gas, and it is possible to manage the concentration condition of the specific gas around the object to be processed.
  • FIG. 1 shows an atmospheric pressure plasma irradiation apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the atmospheric pressure plasma irradiation apparatus 10 is an apparatus for irradiating a culture solution with plasma under atmospheric pressure.
  • the plasma generation apparatus 20, a cover housing 22, an opening / closing mechanism 24, a stage 26, an elevating apparatus 28, A cooling device (see FIG. 9) 30, a purge gas supply mechanism (see FIG. 5) 32, a concentration detection mechanism 34, an exhaust mechanism 36, and a control device (see FIG. 10) 38 are provided.
  • the width direction of the atmospheric pressure plasma irradiation apparatus 10 is referred to as the X direction
  • the depth direction of the atmospheric pressure plasma irradiation apparatus 10 is referred to as the Y direction
  • the direction perpendicular to the X direction and the Y direction, that is, the vertical direction is referred to as the Z direction.
  • the plasma generator 20 includes a cover 50, an upper block 52, a lower block 54, a pair of electrodes 56, and a nozzle block 58, as shown in FIGS.
  • the cover 50 generally has a covered rectangular tube shape, and an upper block 52 is disposed inside the cover 50.
  • the upper block 52 has a generally rectangular parallelepiped shape and is formed of ceramic.
  • a pair of columnar cylindrical recesses 60 are formed on the lower surface of the upper block 52.
  • the lower block 54 also has a generally rectangular parallelepiped shape and is formed of ceramic.
  • a recess 62 is formed on the upper surface of the lower block 54, and the recess 62 is constituted by a pair of cylindrical column recesses 66 and a connecting recess 68 that connects the pair of column recesses 66. .
  • the lower block 54 is fixed to the lower surface of the upper block 52 in a state of protruding from the lower end of the cover 50, and the cylindrical recess 60 of the upper block 52 and the cylindrical recess 66 of the lower block 54 communicate with each other. .
  • the cylindrical recess 60 and the cylindrical recess 66 have substantially the same diameter.
  • a slit 70 penetrating the lower surface of the lower block 54 is formed on the bottom surface of the recess 62.
  • Each of the pair of electrodes 56 is disposed in a cylindrical space defined by a cylindrical recess 60 of the upper block 52 and a cylindrical recess 66 of the lower block 54. Note that the outer diameter of the electrode 56 is smaller than the inner diameter of the cylindrical recesses 60 and 66.
  • the nozzle block 58 has a generally flat plate shape and is fixed to the lower surface of the lower block 54.
  • the nozzle block 58 is formed with a jet port 72 that communicates with the slit 70 of the lower block 54, and the jet port 72 penetrates the nozzle block 58 in the vertical direction.
  • the plasma generator 20 further has a processing gas supply device 74 (see FIG. 10).
  • the processing gas supply device 74 is a device that supplies a processing gas in which an active gas such as oxygen and an inert gas such as nitrogen are mixed at an arbitrary ratio, and is a cylindrical space defined by the cylindrical recesses 60 and 66. And it connects with the upper part of the connection recessed part 68 via piping (illustration omitted). Thereby, the processing gas is supplied into the recess 62 from the gap between the electrode 56 and the cylindrical recess 66 and the upper portion of the connection recess 68.
  • the plasma generator 20 ejects plasma from the ejection port 72 of the nozzle block 58.
  • the processing gas is supplied into the recess 62 by the processing gas supply device 74.
  • a voltage is applied to the pair of electrodes 56, and a current flows between the pair of electrodes 56.
  • a discharge is generated between the pair of electrodes 56, and the processing gas is turned into plasma by the discharge.
  • the plasma is ejected from the ejection port 72 through the slit 70.
  • the cover housing 22 includes an upper cover 76 and a lower cover 78 as shown in FIG.
  • the upper cover 76 has a generally covered cylindrical shape, and a through hole (not shown) having a shape corresponding to the lower block 54 of the plasma generator 20 is formed in the lid portion of the upper cover 76.
  • the cover 50 of the plasma generator 20 is being fixed in the state stood by the cover part of the upper cover 76 so that the through-hole may be covered.
  • the lower block 54 and the nozzle block 58 of the plasma generator 20 protrude toward the inside of the upper cover 76 so as to extend in the Z direction.
  • the plasma generated by the plasma generator 20 is ejected from the ejection port 72 of the nozzle block 58 toward the inside of the upper cover 76 in the Z direction.
  • a substantially rectangular through hole (not shown) is formed on the side surface of the upper cover 76 at three equal positions, and a transparent glass plate 80 is disposed so as to close the through hole. Yes. Thereby, the inside of the upper cover 76 can be visually recognized through the glass plate 80.
  • the lower cover 78 of the cover housing 22 is generally disk-shaped, and is fixed to a housing (not shown) of a placement portion on which the atmospheric pressure plasma irradiation device 10 is placed.
  • the outer diameter of the lower cover 78 is larger than the outer diameter of the upper cover 76, and an annular packing 82 having the same diameter as the upper cover 76 is disposed on the upper surface of the lower cover 78. Then, the upper cover 76 is slid downward by the opening / closing mechanism 24, so that the upper cover 76 is in close contact with the packing 82 and the inside of the cover housing 22 is sealed.
  • the opening / closing mechanism 24 includes a pair of slide mechanisms 86 and an air cylinder 88, as shown in FIGS.
  • Each slide mechanism 86 includes a support shaft 90 and a slider 92.
  • the support shaft 90 is erected so as to extend in the Z direction on the casing of the mounting portion.
  • the slider 92 has a generally cylindrical shape, and is externally fitted to the support shaft 90 so as to be slidable in the axial direction of the support shaft 90.
  • the upper cover 76 is held on the slider 92 by the upper bracket 96 and the lower bracket 98. Thereby, the upper cover 76 can be slid in the Z direction, that is, in the vertical direction.
  • the air cylinder 88 includes a rod 100, a piston (not shown), and a cylinder 102.
  • the rod 100 is disposed so as to extend in the Z direction, and is fixed to the upper cover 76 at the upper end.
  • a piston is fixed to the lower end portion of the rod 100.
  • the piston is fitted inside from the upper end of the cylinder 102 and moves slidably inside the cylinder 102. Further, the cylinder 102 is fixed to the housing of the above-described mounting portion at the lower end portion, and a predetermined amount of air is sealed inside the cylinder 102.
  • the air cylinder 88 functions as a damper, and the upper cover 76 is prevented from being rapidly lowered.
  • the air pressure inside the cylinder 102 is a pressure that can be compressed by the weight of the integrated body that slides with the upper cover 76, that is, the upper cover 76, the plasma generator 20, the slider 92, and the like. That is, when the operator lifts the upper cover 76 and releases the upper cover 76, the upper cover 76 is lowered by its own weight. Then, the upper cover 76 is in close contact with the packing 82 of the lower cover 78, and the interior of the cover housing 22 is sealed by the upper cover 76 and the lower cover 78 as shown in FIG.
  • the stage 26 is generally disc-shaped, and the petri dish 110 is placed on the upper surface of the stage 26. Further, the outer diameter of the stage 26 is made smaller than the outer diameter of the lower cover 78. The stage 26 is disposed on the upper surface of the lower cover 78.
  • the elevating device 28 includes a support rod 112, a rack 114, a pinion 116, and an electromagnetic motor (see FIG. 10) 117.
  • the lower cover 78 is formed with a through hole (not shown) penetrating in the vertical direction, and the support rod 112 is inserted through the through hole.
  • the outer diameter of the support rod 112 is smaller than the inner diameter of the through hole, and the support rod 112 is movable in the vertical direction, that is, the Z direction.
  • the lower surface of the stage 26 is fixed to the upper end of the support rod 112.
  • the rack 114 is fixed to the outer peripheral surface of the portion of the support rod 112 that extends downward from the lower cover 78 so as to extend in the axial direction of the support rod 112.
  • the pinion 116 is meshed with the rack 114 and is rotated by driving of the electromagnetic motor 117.
  • the pinion 116 is rotatably held by the housing of the placement unit. With such a structure, the pinion 116 is rotated by driving the electromagnetic motor 117, whereby the support rod 112 is moved in the Z direction, and the stage 26 is moved up and down.
  • a measuring rod 118 is erected on the upper surface of the lower cover 78 next to the stage 26.
  • a scale is marked on the outer peripheral surface of the measuring rod 118, and the height of the stage 26 in the Z direction, that is, the amount of elevation of the stage 26 can be visually confirmed by the scale.
  • the cooling device 30 includes a cooling water channel 120, a circulation device 122, and a pipe 124.
  • the cooling water passage 120 penetrates the inside of the stage 26 along the surface direction of the stage 26 in a “U” shape, and is open at two locations on the outer peripheral surface of the stage 26.
  • the circulation device 122 is a device for cooling the water and circulating the cooled water.
  • the circulation device 122 is connected to the cooling water channel 120 via the pipe 124. Accordingly, the cooling water flows through the stage 26, whereby the stage 26 is cooled.
  • the purge gas supply mechanism 32 includes four air joints (three are shown in the figure) 130 and a purge gas supply device (see FIG. 10) 132.
  • the four air joints 130 are provided at four equal positions at the upper end of the side surface of the upper cover 76, and each air joint 130 is open to the inside of the upper cover 76.
  • the purge gas supply device 132 is a device that supplies an inert gas such as nitrogen, and is connected to each air joint 130 via a pipe (not shown). With such a structure, the purge gas supply mechanism 32 supplies an inert gas into the upper cover 76.
  • the concentration detection mechanism 34 includes an air joint 140, a pipe 142, and a detection sensor (see FIG. 10) 144.
  • the lower cover 78 is formed with a through hole (not shown) that communicates the upper surface and the side surface of the lower cover 78.
  • the opening 146 on the upper surface side of the lower cover 78 of the through hole is located inside the packing 82.
  • an air joint 140 is connected to the opening on the side surface of the lower cover 78 of the through hole.
  • the detection sensor 144 is a sensor that detects the oxygen concentration, and is connected to the air joint 140 via a pipe 142. With such a structure, the concentration detection mechanism 34 detects the oxygen concentration inside the cover housing 22 when the cover housing 22 is sealed.
  • the exhaust mechanism 36 includes an L-shaped pipe 150, a connecting pipe 152, and a main pipe 154.
  • the lower cover 78 is formed with a duct port 160 that opens to the upper surface and the lower surface.
  • the opening on the upper surface side of the lower cover 78 of the duct port 160 is a tapered surface 162 whose inner diameter increases toward the upper side. That is, when the cover housing 22 is sealed, the tapered surface 162 is inclined toward the inner wall surface of the upper cover 76.
  • an L-shaped pipe 150 is connected to the opening on the lower surface side of the lower cover 78 of the duct port 160.
  • a main pipe 154 is connected to the L-shaped pipe 150 via a connecting pipe 152.
  • connection pipe 152 on the L-type pipe 150 side is omitted.
  • an ozone filter 166 is disposed inside the main pipe 154.
  • the ozone filter 166 is made of activated carbon and adsorbs ozone.
  • the control device 38 includes a controller 170 and a plurality of drive circuits 172.
  • the plurality of drive circuits 172 are connected to the electrode 56, the processing gas supply device 74, the electromagnetic motor 117, the circulation device 122, and the purge gas supply device 132.
  • the controller 170 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, mainly a computer, and is connected to a plurality of drive circuits 172. Thereby, the operation of the plasma generator 20, the lifting device 28, the cooling device 30, and the purge gas supply mechanism 32 is controlled by the controller 170.
  • the controller 170 is connected to the detection sensor 144. Thereby, the controller 170 acquires the detection result of the detection sensor 144, that is, the oxygen concentration inside the cover housing 22.
  • ⁇ Plasma irradiation by atmospheric pressure plasma irradiation device Since the culture solution is activated by irradiating the culture solution with plasma, it is expected to use plasma in the medical field such as cancer treatment using the plasma-irradiated culture solution. For this reason, an experiment using a culture solution irradiated with plasma is performed, but the culture solution used in the experiment is preferably plasma-irradiated in a state where the conditions for plasma irradiation are controlled.
  • the petri dish 110 in which the culture solution is stored is placed on the stage 26 and the cover housing 22 is sealed by the above-described configuration, so that plasma is applied to the culture solution under predetermined conditions. Irradiation is possible.
  • a method for irradiating the culture solution with plasma under predetermined conditions will be described in detail.
  • the petri dish 110 in which the culture solution is stored is placed on the stage 26.
  • the stage 26 is moved up and down to an arbitrary height by the lifting device 28. This makes it possible to arbitrarily set the distance between the plasma ejection port 72 and the culture solution as the plasma irradiation object. Note that the elevation height of the stage 26 can be confirmed by the scale of the measuring rod 118.
  • the upper cover 76 is lowered and the cover housing 22 is sealed. Then, an inert gas is supplied into the cover housing 22 by the purge gas supply mechanism 32. At this time, the concentration detection mechanism 34 detects the oxygen concentration in the cover housing 22. Then, after the detected oxygen concentration becomes equal to or less than a preset threshold value, plasma is jetted into the cover housing 22 by the plasma generator 20. Note that the inert gas is continuously supplied into the cover housing 22 even when the plasma is irradiated.
  • the inert gas is supplied to the inside of the cover housing 22 so that the air in the cover housing 22 is exhausted to the outside of the cover housing 22.
  • the oxygen concentration in the cover housing 22 conditions that affect the plasma irradiation are managed. Specifically, since plasma contains active radicals, when it reacts with oxygen, it becomes ozone and the effect of plasma irradiation decreases. For this reason, by adjusting the oxygen concentration in the cover housing 22, it becomes possible to investigate the influence of the oxygen concentration on the effect of the culture solution irradiated with plasma. Moreover, it becomes possible to irradiate a culture solution with plasma under the same conditions. This makes it possible to conduct experiments efficiently.
  • the distance between the plasma jet 72 and the culture solution is arbitrarily set. Therefore, it becomes possible to investigate the influence of the irradiation distance on the effect of the plasma-irradiated culture solution, and it becomes possible to conduct experiments efficiently.
  • cooling water is circulated inside the stage 26 by the cooling device 30 during plasma irradiation.
  • the stage 26 it becomes possible to suppress the temperature rise of the culture solution in the petri dish 110 by the plasma irradiation and to prevent the culture solution from evaporating.
  • a duct port 160 is formed in the lower cover 78.
  • the duct port 160 of the lower cover 78 is formed with a tapered surface 162 having a larger inner diameter toward the upper surface of the lower cover 78.
  • exhaust of gas from the inside of the cover housing 22 can be promoted.
  • the exhaust mechanism 36 is provided with an ozone filter 166. Accordingly, even when ozone reacts with the reaction of plasma and oxygen, it is possible to prevent the ozone from being exhausted to the outside.
  • the upper cover 76 is provided with a glass plate 80 that can visually recognize the inside, it is possible to check the plasma irradiation status.
  • the atmospheric pressure plasma irradiation apparatus 10 is an example of a plasma irradiation apparatus.
  • the plasma generator 20 is an example of a plasma generator.
  • the cover housing 22 is an example of a cover housing.
  • the stage 26 is an example of a stage.
  • the elevating device 28 is an example of a moving device.
  • the cooling device 30 is an example of a cooling device.
  • the control device 38 is an example of a control device.
  • the spout 72 is an example of a spout.
  • the purge gas supply device 132 is an example of a gas supply device.
  • the detection sensor 144 is an example of a detection sensor.
  • the duct port 160 is an example of a duct port.
  • the tapered surface 162 is an example of a tapered surface.
  • the detection sensor 144 is a sensor for detecting the oxygen concentration, but a sensor for detecting another specific gas can be employed.
  • the culture solution is employed as the object to be treated.
  • liquids other than the culture solution and various objects can be employed as the object to be treated without being limited to the liquid.
  • the present invention is not limited to the medical field and can be applied to various fields such as an industrial field.
  • Atmospheric pressure plasma irradiation device 20 Plasma generation device 22: Cover housing 26: Stage 28: Lifting device (moving device) 30: Cooling device 38: Control device 72: Jet outlet 132: Purge gas supply device (gas supply device) 144 : Detection sensor 160: Duct port 162: Tapered surface

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Abstract

本発明の大気圧プラズマ照射装置（１０）では、上部カバー（７６）が下降され、下部カバー（７８）に密着されることで、カバーハウジング（２２）が密閉される。そして、密閉されたカバーハウジング（２２）の内部に不活性ガスが供給された後に、カバーハウジング（２２）の内部に向かってプラズマが、プラズマ発生装置（２０）によって噴出される。また、プラズマが噴出されている際も、カバーハウジング（２２）の内部への不活性ガスの供給が継続される。これにより、カバーハウジング（２２）の内部から不活性ガスによって、空気を排気することが可能となり、プラズマ照射の対象となる被処理体の周囲の酸素濃度を管理することが可能となる。

Description

プラズマ照射装置
　本発明は、被処理体にプラズマを照射するプラズマ照射装置に関する。
　プラズマ照射装置は、噴出口からプラズマを噴出させることで、被処理体にプラズマを照射する。この際、プラズマの照射条件を一定とすることが望まれており、下記特許文献には、被処理体とプラズマの噴出口との距離を調整するための技術が記載されている。
特開２０１４－１１３５３４号公報
　上記特許文献に記載の技術によれば、プラズマの照射条件のうちの照射距離を調整することが可能となる。しかしながら、プラズマは、活性ラジカルを含んでいるため、酸素と反応すると、オゾンとなり、プラズマ照射の効果が低下する。このため、プラズマ照射条件として、プラズマ照射時において、被処理体の周囲の酸素等の特定の気体の濃度条件を管理することが好ましい。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、被処理体の周囲の特定の気体の濃度条件を管理することである。
　上記課題を解決するために、本願に記載のプラズマ照射装置は、所定のスペースを区画するカバーハウジングと、前記カバーハウジングの内部に向かってプラズマを噴出するプラズマ発生装置と、前記カバーハウジングの内部にガスを供給するガス供給装置と、前記プラズマ発生装置と前記ガス供給装置との作動を制御する制御装置とを備え、前記カバーハウジングの内部に載置された被処理体にプラズマを照射するプラズマ照射装置において、前記制御装置が、前記カバーハウジングの内部に前記ガス供給装置によってガスを供給した後に、前記カバーハウジングの内部に向かって前記プラズマ発生装置によってプラズマを噴出させるとともに、プラズマが噴出されている際も、前記カバーハウジングの内部に前記ガス供給装置によってガスを供給するように、前記プラズマ発生装置と前記ガス供給装置との作動を制御することを特徴とする。
　本願に記載のプラズマ照射装置では、カバーハウジングの内部に不活性ガス等の所定のガスが供給された後に、カバーハウジングの内部に向かってプラズマが噴出される。また、プラズマが噴出されている際も、カバーハウジングの内部への不活性ガスの供給が継続される。これにより、カバーハウジングの内部から不活性ガスによって、空気等の特定のガスを排気することが可能となり、被処理体の周囲の特定の気体の濃度条件を管理することが可能となる。
大気圧プラズマ照射装置の斜視図である。 プラズマ発生装置の分解図である。 プラズマ発生装置の分解図である。 プラズマ発生装置の断面図である。 大気圧プラズマ照射装置の斜視図である。 大気圧プラズマ照射装置の側面図である。 大気圧プラズマ照射装置の側面図である。 大気圧プラズマ照射装置の斜視図である。 冷却装置の概略図である。 制御装置のブロック図である。
　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。
　＜大気圧プラズマ発生装置の構成＞
　図１に、本発明の実施例の大気圧プラズマ照射装置１０を示す。大気圧プラズマ照射装置１０は、大気圧下でプラズマを培養液に照射するための装置であり、プラズマ発生装置２０と、カバーハウジング２２と、開閉機構２４と、ステージ２６と、昇降装置２８と、冷却装置（図９参照）３０と、パージガス供給機構（図５参照）３２、濃度検出機構３４と、排気機構３６と、制御装置（図１０参照）３８とを備えている。なお、大気圧プラズマ照射装置１０の幅方向をＸ方向と、大気圧プラズマ照射装置１０の奥行方向をＹ方向と、Ｘ方向とＹ方向とに直行する方向、つまり、上下方向をＺ方向と称する。
　プラズマ発生装置２０は、図２乃至図４に示すように、カバー５０と、上部ブロック５２と、下部ブロック５４と、１対の電極５６と、ノズルブロック５８とを含む。カバー５０は、概して、有蓋四角筒形状をなし、カバー５０の内部に、上部ブロック５２が配設されている。上部ブロック５２は、概して直方体形状をなし、セラミックにより成形されている。上部ブロック５２の下面には、１対の円柱状の円柱凹部６０が形成されている。
　また、下部ブロック５４も、概して直方体形状をなし、セラミックにより成形されている。下部ブロック５４の上面には、凹部６２が形成されており、凹部６２は、１対の円柱状の円柱凹部６６と、それら１対の円柱凹部６６を連結する連結凹部６８とによって構成されている。そして、下部ブロック５４が、カバー５０の下端から突出した状態で、上部ブロック５２の下面に固定されており、上部ブロック５２の円柱凹部６０と、下部ブロック５４の円柱凹部６６とが連通している。なお、円柱凹部６０と円柱凹部６６とは、略同径とされている。また、凹部６２の底面には、下部ブロック５４の下面に貫通するスリット７０が形成されている。
　１対の電極５６の各々は、上部ブロック５２の円柱凹部６０と、下部ブロック５４の円柱凹部６６とによって区画される円柱状の空間に配設されている。なお、電極５６の外径は、円柱凹部６０，６６の内径より小さい。また、ノズルブロック５８は、概して平板状をなし、下部ブロック５４の下面に固定されている。ノズルブロック５８には、下部ブロック５４のスリット７０と連通する噴出口７２が形成されており、その噴出口７２は、ノズルブロック５８を上下方向に貫通している。
　プラズマ発生装置２０は、さらに、処理ガス供給装置（図１０参照）７４を有している。処理ガス供給装置７４は、酸素等の活性ガスと窒素等の不活性ガスとを任意の割合で混合させた処理ガスを供給する装置であり、円柱凹部６０，６６によって区画される円柱状の空間および、連結凹部６８の上部に、配管（図示省略）を介して、連結されている。これにより、電極５６と円柱凹部６６との隙間、および、連結凹部６８の上部から、処理ガスが、凹部６２の内部に供給される。
　このような構造により、プラズマ発生装置２０は、ノズルブロック５８の噴出口７２からプラズマを噴出する。詳しくは、凹部６２の内部に、処理ガス供給装置７４によって処理ガスが供給される。この際、凹部６２では、１対の電極５６に電圧が印加されており、１対の電極５６間に電流が流れる。これにより、１対の電極５６間に放電が生じ、その放電により、処理ガスがプラズマ化される。そして、プラズマが、スリット７０を介して、噴出口７２から噴出される。
　また、カバーハウジング２２は、図５に示すように、上部カバー７６と、下部カバー７８とを含む。上部カバー７６は、概して有蓋円筒状をなし、上部カバー７６の蓋部には、プラズマ発生装置２０の下部ブロック５４に応じた形状の貫通穴（図示省略）が形成されている。そして、その貫通穴を覆うように、プラズマ発生装置２０のカバー５０が、上部カバー７６の蓋部に立設された状態で固定されている。このため、プラズマ発生装置２０の下部ブロック５４および、ノズルブロック５８が、上部カバー７６の内部に向かって、Ｚ方向に延びるように、突出している。これにより、プラズマ発生装置２０によって発生されたプラズマが、ノズルブロック５８の噴出口７２から、上部カバー７６の内部に向かって、Ｚ方向に噴出される。
　また、上部カバー７６の側面には、３等配の位置に、概して矩形の貫通穴（図示省略）が形成されており、その貫通穴を塞ぐように、透明なガラス板８０が配設されている。これにより、ガラス板８０を介して、上部カバー７６の内部を視認することが可能とされている。
　カバーハウジング２２の下部カバー７８は、概して、円板形状とされており、大気圧プラズマ照射装置１０が載置される載置部の筐体（図示省略）に固定されている。下部カバー７８の外径は、上部カバー７６の外径より大きくされており、下部カバー７８の上面には、上部カバー７６と同径の円環状のパッキン８２が配設されている。そして、上部カバー７６が、開閉機構２４によって下方にスライドされることで、上部カバー７６がパッキン８２に密着し、カバーハウジング２２の内部が密閉された状態となる。
　詳しくは、開閉機構２４は、図６および図７に示すように、１対のスライド機構８６とエアシリンダ８８とを含む。各スライド機構８６は、支持軸９０とスライダ９２とを含む。支持軸９０は、上記載置部の筐体に、Ｚ方向に延びるように立設されている。また、スライダ９２は、概して円筒形状をなし、支持軸９０の軸方向にスライド可能に、支持軸９０に外嵌されている。そして、上部カバー７６が、上部ブラケット９６と下部ブラケット９８とによって、スライダ９２に保持されている。これにより、上部カバー７６は、Ｚ方向、つまり、上下方向にスライド可能とされている。
　エアシリンダ８８は、ロッド１００とピストン（図示省略）とシリンダ１０２とを含む。ロッド１００は、Ｚ方向に延びるように配設され、上端部において上部カバー７６に固定されている。また、ロッド１００の下端部に、ピストンが固定されている。ピストンは、シリンダ１０２の上端から内部に嵌合されており、シリンダ１０２の内部において摺動可能に移動する。また、シリンダ１０２は、下端部において、上記載置部の筐体に固定されており、シリンダ１０２内部には、所定量のエアが封入されている。
　これにより、エアシリンダ８８は、ダンパとして機能し、上部カバー７６の急激な下降が防止される。なお、シリンダ１０２内部のエア圧は、上部カバー７６と共にスライドする一体物、つまり、上部カバー７６，プラズマ発生装置２０，スライダ９２等の重量により圧縮可能な圧力とされている。つまり、作業者が、上部カバー７６を上昇させた状態で、上部カバー７６を離すと、上部カバー７６等の自重によって上部カバー７６が下降する。そして、上部カバー７６が、下部カバー７８のパッキン８２に密着し、図８に示すように、上部カバー７６と下部カバー７８とによって、カバーハウジング２２の内部が密閉された状態となる。
　また、作業者が、上部カバー７６を上昇させることで、カバーハウジング２２の内部が開放される。なお、上部カバー７６の上面には、磁石（図１参照）１０６が固定されており、上部カバー７６が上昇されることで、磁石１０６が、上記載置部の筐体に引っ付く。このように、磁石１０６を上記載置部の筐体に引っ付けることで、上部カバー７６を上昇させた状態、つまり、カバーハウジング２２が開放された状態が維持される。
　ステージ２６は、概して、円板形状とされており、ステージ２６の上面に、シャーレ１１０が載置される。また、ステージ２６の外径は、下部カバー７８の外径より小さくされている。そして、ステージ２６は、下部カバー７８の上面に配設されている。
　昇降装置２８は、図７に示すように、支持ロッド１１２と、ラック１１４と、ピニオン１１６と、電磁モータ（図１０参照）１１７とを含む。下部カバー７８には、上下方向に貫通する貫通穴（図示省略）が形成されており、その貫通穴に、支持ロッド１１２が挿通されている。支持ロッド１１２の外径は、貫通穴の内径より小さくされており、支持ロッド１１２は、上下方向、つまり、Ｚ方向に移動可能とされている。その支持ロッド１１２の上端に、ステージ２６の下面が固定されている。
　また、ラック１１４は、支持ロッド１１２の軸方向に延びるように、支持ロッド１１２の下部カバー７８から下方に延び出す部分の外周面に固定されている。ピニオン１１６は、ラック１１４に噛合されており、電磁モータ１１７の駆動により回転する。なお、ピニオン１１６は、上記載置部の筐体により回転可能に保持されている。このような構造によって、電磁モータ１１７の駆動によりピニオン１１６が回転することで、支持ロッド１１２がＺ方向に移動し、ステージ２６が昇降する。なお、下部カバー７８の上面には、ステージ２６の隣に、計測ロッド１１８が立設されている。計測ロッド１１８の外周面には、目盛りが記されており、その目盛りによって、ステージ２６のＺ方向の高さ、つまり、ステージ２６の昇降量を目視によって確認することが可能となっている。
　冷却装置３０は、図９に示すように、冷却水路１２０と、循環装置１２２と、配管１２４とを含む。冷却水路１２０は、ステージ２６の面方向に沿って、内部を「コ」の字型に貫通しており、ステージ２６の外周面の２箇所において開口している。また、循環装置１２２は、水を冷却するとともに、冷却した水を循環させる装置である。そして、循環装置１２２が、配管１２４を介して、冷却水路１２０に接続されている。これにより、ステージ２６の内部を冷却水が流れることで、ステージ２６が冷却される。
　パージガス供給機構３２は、図５に示すように、４個のエアジョイント（図では、３個図示されている）１３０と、パージガス供給装置（図１０参照）１３２とを含む。４個のエアジョイント１３０は、上部カバー７６の側面の上端部において、４等配の位置に設けられており、各エアジョイント１３０は、上部カバー７６の内部に開口している。パージガス供給装置１３２は、窒素等の不活性ガスを供給する装置であり、配管（図示省略）を介して、各エアジョイント１３０に接続されている。このような構造により、パージガス供給機構３２は、上部カバー７６の内部に、不活性ガスを供給する。
　濃度検出機構３４は、エアジョイント１４０と、配管１４２と、検出センサ（図１０参照）１４４とを含む。下部カバー７８には、下部カバー７８の上面と側面とを連通する貫通穴（図示省略）が形成されている。その貫通穴の下部カバー７８の上面側の開口１４６は、パッキン８２の内側に位置している。一方、貫通穴の下部カバー７８の側面側の開口に、エアジョイント１４０が接続されている。また、検出センサ１４４は、酸素濃度を検出するセンサであり、配管１４２を介して、エアジョイント１４０に接続されている。このような構造により、濃度検出機構３４は、カバーハウジング２２が密閉された際に、カバーハウジング２２の内部の酸素濃度を検出する。
　排気機構３６は、図１に示すように、Ｌ型配管１５０と、連結配管１５２と、メイン配管１５４とを含む。下部カバー７８には、図７に示すように、上面と下面とに開口するダクト口１６０が形成されている。ダクト口１６０の下部カバー７８の上面側の開口は、上方に向かうほど内径が大きくなるテーパ面１６２とされている。つまり、カバーハウジング２２が密閉された際に、テーパ面１６２は、上部カバー７６の内壁面に向かって傾斜した状態となる。一方、ダクト口１６０の下部カバー７８の下面側の開口に、Ｌ型配管１５０が接続されている。そして、そのＬ型配管１５０に、連結配管１５２を介して、メイン配管１５４が接続されている。なお、連結配管１５２のＬ型配管１５０側の部分は、省略されている。また、メイン配管１５４の内部には、オゾンフィルタ１６６が配設されている。オゾンフィルタ１６６は、活性炭により形成されており、オゾンを吸着する。
　制御装置３８は、図１０に示すように、コントローラ１７０と、複数の駆動回路１７２とを備えている。複数の駆動回路１７２は、電極５６、処理ガス供給装置７４、電磁モータ１１７、循環装置１２２、パージガス供給装置１３２に接続されている。コントローラ１７０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１７２に接続されている。これにより、プラズマ発生装置２０、昇降装置２８、冷却装置３０、パージガス供給機構３２の作動が、コントローラ１７０によって制御される。また、コントローラ１７０は、検出センサ１４４に接続されている。これにより、コントローラ１７０は、検出センサ１４４の検出結果、つまり、カバーハウジング２２の内部の酸素濃度を取得する。
　＜大気圧プラズマ照射装置によるプラズマ照射＞
　培養液にプラズマを照射することで、培養液が活性化するため、プラズマ照射された培養液を用いた癌の治療等、医療の分野でのプラズマの活用が期待されている。このため、プラズマ照射された培養液を用いた実験等が行われるが、実験で用いられる培養液は、プラズマ照射される際の条件が管理された状態でプラズマ照射されることが好ましい。大気圧プラズマ照射装置１０では、上述した構成により、培養液が貯留されたシャーレ１１０をステージ２６の上に載置し、カバーハウジング２２を密閉することで、所定の条件下で培養液にプラズマを照射することが可能である。以下に、所定の条件下で、培養液にプラズマを照射する手法について、詳しく説明する。
　具体的には、まず、培養液が貯留されたシャーレ１１０をステージ２６の上に載置する。次に、昇降装置２８によってステージ２６を任意の高さに昇降させる。これにより、プラズマの噴出口７２と、プラズマの被照射体としての培養液との間の距離を任意に設定することが可能となる。なお、ステージ２６の昇降高さは、計測ロッド１１８の目盛りにより確認することが可能である。
　次に、上部カバー７６を下降させ、カバーハウジング２２を密閉させる。そして、パージガス供給機構３２によって、カバーハウジング２２の内部に不活性ガスが供給される。この際、濃度検出機構３４によって、カバーハウジング２２内の酸素濃度が検出される。そして、検出された酸素濃度が予め設定された閾値以下となった後に、プラズマ発生装置２０によってプラズマが、カバーハウジング２２の内部に噴出される。なお、プラズマが照射されている際も、カバーハウジング２２の内部への不活性ガスの供給は、継続して行われる。
　このように、カバーハウジング２２の内部に不活性ガスが供給されることで、カバーハウジング２２内の空気は、カバーハウジング２２の外部に排気される。この際、カバーハウジング２２内の酸素濃度が調整されることで、プラズマ照射に影響を及ぼす条件が管理される。詳しくは、プラズマは、活性ラジカルを含んでいるため、酸素と反応すると、オゾンとなり、プラズマ照射の効果が低下する。このため、カバーハウジング２２内の酸素濃度を調整することで、プラズマ照射された培養液の効果に対する酸素濃度の影響を調べることが可能となる。また、同一条件下で培養液にプラズマを照射することが可能となる。これにより、効率的に実験を行うことが可能となる。
　また、大気圧プラズマ照射装置１０では、上述したように、プラズマの噴出口７２と培養液との間の距離が任意に設定される。これにより、プラズマ照射された培養液の効果に対する照射距離の影響を調べることが可能となり、効率的に実験を行うことが可能となる。
　なお、プラズマ照射時において、冷却装置３０によりステージ２６の内部に冷却水を循環させる。これにより、ステージ２６が冷却されることで、プラズマ照射によるシャーレ１１０内の培養液の温度上昇を抑制し、培養液の蒸発を防止することが可能となる。また、冷却水の温度を管理することで、プラズマ照射時の培養液の温度を調整することが可能となる。
　また、下部カバー７８には、ダクト口１６０が形成されている。このため、カバーハウジング２２内への不活性ガスの供給により、カバーハウジング２２内が正圧となり、カバーハウジング２２内から自然排気される。また、下部カバー７８のダクト口１６０には、下部カバー７８の上面に向かうほど内径の大きいテーパ面１６２が形成されている。これにより、カバーハウジング２２の内部からの気体の排気を促進することが可能となる。さらに、排気機構３６には、オゾンフィルタ１６６が設けられている。これにより、プラズマと酸素とが反応し、オゾンが発生した場合であっても、オゾンの外部への排気を防止することが可能となる。
　さらに言えば、上部カバー７６には、内部を視認可能なガラス板８０が配設されているため、プラズマ照射の状況を確認することが可能である。
　ちなみに、上記実施例において、大気圧プラズマ照射装置１０は、プラズマ照射装置の一例である。プラズマ発生装置２０は、プラズマ発生装置の一例である。カバーハウジング２２は、カバーハウジングの一例である。ステージ２６は、ステージの一例である。昇降装置２８は、移動装置の一例である。冷却装置３０は、冷却装置の一例である。制御装置３８は、制御装置の一例である。噴出口７２は、噴出口の一例である。パージガス供給装置１３２は、ガス供給装置の一例である。検出センサ１４４は、検出センサの一例である。ダクト口１６０は、ダクト口の一例である。テーパ面１６２は、テーパ面の一例である。
　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、検出センサ１４４が酸素濃度を検出するためのセンサであったが、他の特定の気体を検出するためのセンサを採用することが可能である。
　また、上記実施例では、被処理体として、培養液が採用されているが、培養液以外の液体、また、液体に限られず種々の物体を、被処理体として採用することが可能である。また、医療の分野に限られず、工業分野等の種々の分野に、本発明を適用することが可能である。
　１０：大気圧プラズマ照射装置　　２０：プラズマ発生装置　　２２：カバーハウジング　　２６：ステージ　　２８：昇降装置（移動装置）　　３０：冷却装置　　３８：制御装置　　７２：噴出口　　１３２：パージガス供給装置（ガス供給装置）　　１４４：検出センサ　　１６０：ダクト口　　１６２：テーパ面

Claims (5)

  1. 　所定のスペースを区画するカバーハウジングと、
    　前記カバーハウジングの内部に向かってプラズマを噴出するプラズマ発生装置と、
    　前記カバーハウジングの内部にガスを供給するガス供給装置と、
    　前記プラズマ発生装置と前記ガス供給装置との作動を制御する制御装置と
    　を備え、前記カバーハウジングの内部に載置された被処理体にプラズマを照射するプラズマ照射装置において、
    　前記制御装置が、
    　前記カバーハウジングの内部に前記ガス供給装置によってガスを供給した後に、前記カバーハウジングの内部に向かって前記プラズマ発生装置によってプラズマを噴出させるとともに、プラズマが噴出されている際も、前記カバーハウジングの内部に前記ガス供給装置によってガスを供給するように、前記プラズマ発生装置と前記ガス供給装置との作動を制御することを特徴とするプラズマ照射装置。
  2. 　当該プラズマ照射装置が、
    　前記カバーハウジングの内部の所定のガスの濃度を検出する検出センサを備えることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ照射装置。
  3. 　当該プラズマ照射装置が、
    　前記カバーハウジングの内部に配設され、被処理体を載置するためのステージと、
    　前記プラズマ発生装置の前記カバーハウジングの内部へのプラズマの噴出口と、前記ステージとの少なくとも一方を移動させ、前記噴出口と前記ステージとの間の距離を任意に変更するための移動装置と
    　を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ照射装置。
  4. 　当該プラズマ照射装置が、
    　前記カバーハウジングの内部に配設され、被処理体を載置するためのステージと、
    　前記ステージを冷却する冷却装置と
    　を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のプラズマ照射装置。
  5. 　前記カバーハウジングが、内部からガスを排気するためのダクト口を有し、
    　前記ダクト口の前記カバーハウジングの内部への開口部に、前記カバーハウジングの内壁面に向かって傾斜するテーパ面が形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のプラズマ照射装置。
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