WO2018037468A1 - プラズマ照射装置、および、プラズマ照射方法 - Google Patents

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WO2018037468A1
WO2018037468A1 PCT/JP2016/074422 JP2016074422W WO2018037468A1 WO 2018037468 A1 WO2018037468 A1 WO 2018037468A1 JP 2016074422 W JP2016074422 W JP 2016074422W WO 2018037468 A1 WO2018037468 A1 WO 2018037468A1
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plasma
container
irradiated
gas
irradiation apparatus
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PCT/JP2016/074422
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English (en)
French (fr)
Inventor
明洋 東田
神藤　高広
Original Assignee
富士機械製造株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32981—Gas analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2418—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the electrodes being embedded in the dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2443—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2245/00—Applications of plasma devices
    • H05H2245/30—Medical applications
    • H05H2245/34—Skin treatments, e.g. disinfection or wound treatment

Definitions

  • the present invention relates to a plasma irradiation apparatus and a plasma irradiation method, and more particularly to a plasma irradiation apparatus and a plasma irradiation method capable of adjusting an atmosphere around a plasma outlet when plasma is ejected.
  • the plasma is irradiated to the irradiated object by performing the plasma ejection from the outlet toward the irradiated object, and plasma processing is performed (see Patent Document 1).
  • a plasma irradiation apparatus for medical purposes such as hemostasis has been conducted.
  • a medical plasma irradiation apparatus is dangerous when discharge occurs in an irradiated object such as a human. Therefore, there is known a plasma irradiation processing apparatus that can easily and reliably start plasma generation and that can be stably maintained without fluctuation of the state of a mild plasma jet (see Patent Document 2).
  • the treatment of cancerous cells can be expected because the generated oxygen plasma has the effect of killing the cells.
  • the generated hydrogen plasma has an effect of regenerating cells, and therefore, skin regeneration treatment can be expected by irradiating the skin with hydrogen plasma.
  • the reason why treatment is possible using plasma is considered to be obtained as a result of interaction of reactive species such as free radicals generated by plasma with living organisms, but the details have not yet been elucidated. Therefore, it is preferable that the plasma irradiated to the irradiated object be constant when the principle is elucidated by accumulation of coping therapy or experiments.
  • the above-mentioned problem can be solved by, for example, ejecting a shielding gas so as to surround the ejected plasma gas as described in Patent Document 1.
  • a shielding gas so as to surround the ejected plasma gas as described in Patent Document 1.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a plasma irradiation apparatus that can control the plasma irradiated to the irradiated object with a simple configuration.
  • a plasma irradiation apparatus described in the present application includes a plasma ejection apparatus that ejects plasma, a container in which at least a plasma ejection port of the plasma ejection apparatus can be disposed, and a gas sensor that measures an atmosphere in the container , At least.
  • the plasma irradiation method described in the present application includes a purge process for reducing the oxygen concentration in the container by injecting an inert gas into the container, and the container in the purge process.
  • the plasma outlet is arranged inside the container, and the atmosphere in the container can be measured with a gas sensor. Therefore, since the atmosphere in the container when plasma is ejected can always be constant, the plasma irradiated to the irradiation object can be controlled to be constant.
  • the oxygen concentration in the container is decreased by injecting an inert gas into the container, and the plasma is ejected after the oxygen concentration in the container reaches a predetermined value. Therefore, the plasma irradiated to the irradiated object can be controlled to be constant.
  • FIGS. 5A to 5C are views showing an example of an interval adjusting mechanism that adjusts the interval between the irradiation object and the plasma ejection port. It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of a plasma irradiation apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an embodiment of a plasma irradiation apparatus.
  • the plasma irradiation apparatus 10 according to the embodiment shown in FIG. 1 includes at least a plasma ejection device 12, a container 13 in which at least a plasma ejection port 31 of the plasma ejection apparatus 12 can be disposed, and a gas sensor 15 that measures the atmosphere in the container 13. Yes.
  • the plasma irradiation apparatus 10 shown in FIG. 1 further includes a gas discharge port 17, the plasma ejection device 12, the gas sensor 15, and the gas discharge port 17 are attached so as to penetrate the container mounting frame 19, and the container 13 is It is attached so as to be in close contact with the periphery of the attachment frame 19.
  • the container 13 of the plasma irradiation apparatus 10 according to the embodiment shown in FIG. 1 has an opening 131 formed in the direction in which the plasma of the plasma ejection apparatus 12 is ejected.
  • the plasma can be ejected to the irradiated body 68.
  • FIG. 2 is an exploded view of an example of the plasma ejection device 12.
  • the main body 20 is formed of, for example, sapphire glass, and includes a cylindrical portion 30, a bent portion 32, and a branch portion 34.
  • the cylindrical portion 30 has a generally cylindrical shape, and a plasma jet port 31 is formed at one end.
  • the bent portion 32 has a tubular shape bent in an L shape, and one end thereof is connected in a state of being erected on the outer peripheral surface near the other end of the cylindrical portion 30. Note that the inside of the cylindrical portion 30 communicates with the inside of the bent portion 32.
  • the branch portion 34 has a short cylindrical shape, and is connected in a state of being erected on the opposite side of the bent portion 32 erected on the cylindrical portion 30. In addition, the inside of the cylindrical part 30 and the inside of the branch part 34 are communicated.
  • the light receiving element 21 is disposed at the lower end of the branch portion 34. As will be described in detail later, the light receiving element 21 functions as a light receiving sensor, and the distance between the irradiated body 68 and the plasma irradiation apparatus 10 is calculated based on the received light.
  • a plurality of discharge portions 50 and 52 of a pair of electrodes 22 and 24 are deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 30 of the main body portion 20 so as to be alternately arranged in the axial direction of the cylindrical portion 30.
  • the electrode 22 has a plurality of discharge portions 50 and a plurality of connection portions 56
  • the electrode 24 has a plurality of discharge portions 52 and a plurality of connection portions 58.
  • FIG. 2 is a virtual diagram illustrating a state in which the electrodes 22 and 24 are removed from the cylindrical portion 30.
  • the plurality of discharge portions 50 of the electrode 22 are deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 30 so as to extend in the circumferential direction, and are arranged side by side in the axial direction of the cylindrical portion 30 at a predetermined interval. .
  • the connecting portion 56 of the electrode 22 is linearly deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 30 so as to extend in the axial direction of the cylindrical portion 30, and connects the plurality of discharge portions 50.
  • the discharge part 50 located at one end among the plurality of discharge parts 50 of the electrode 22 is deposited over the entire circumference in the circumferential direction of the cylindrical part 30, and the other discharge parts 50 are connected to the connection part 56.
  • Vapor deposition is performed so as to extend in the circumferential direction of the cylindrical portion 30 except for the opposite portion.
  • a current-carrying unit 60 is formed in the discharge unit 50 that is deposited over the entire circumference of the cylindrical unit 30 so as to extend toward the end of the cylindrical unit 30.
  • the plurality of discharge portions 52 of the electrode 24 are deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 30 so as to extend in the circumferential direction, and the cylindrical portion 30 is located between the plurality of discharge portions 50 of the electrode 22. Are arranged side by side in the axial direction.
  • the discharge part 52 located between the two discharge parts 50 of the electrode 22 among the plurality of discharge parts 52 of the electrode 24 extends in the circumferential direction of the cylindrical part 30 except for the connection part 56 of the electrode 22.
  • the discharge part 52 located at the remaining end is deposited over the entire circumference of the cylindrical part 30 in the circumferential direction.
  • a current-carrying part 62 is formed in the discharge part 52 deposited over the entire circumference of the cylindrical part 30 so as to extend toward the end of the cylindrical part 30.
  • the connecting portion 58 of the electrode 24 is linearly deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 30 so as to extend in the axial direction of the cylindrical portion 30 at a location where the discharge portion 50 of the electrode 22 is not evaporated.
  • a plurality of discharge parts 52 are connected.
  • the pair of electrodes 22 and 24 is deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 30 so that the discharge portion 50 of the electrode 22 and the discharge portion 52 of the electrode 24 are alternately arranged at a predetermined interval. ing.
  • a glass tube is provided so as to cover the entire pair of electrodes 22 and 24 deposited on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 30. Thereby, it becomes possible to prevent the electrodes 22 and 24 to which a high voltage is applied from being exposed, and safety is ensured. In addition, since the electrodes 22 and 24 are sealed with a glass tube, the glass tube is inserted between the discharge part 50 of the electrode 22 and the discharge part 52 of the electrode 24.
  • the processing gas supply device 28 is a device for supplying an inert gas and a mixed gas of an inert gas and an active gas, and an end portion on the opposite side to the end portion of the bent portion 32 connected to the cylindrical portion 30. It is connected to the. Thereby, the inert gas or the mixed gas is supplied into the cylindrical portion 30 through the bent portion 32.
  • an inert gas such as nitrogen or argon is supplied into the container 13, and after the purge process is completed, only the inert gas or the inert gas and the active gas such as oxygen and hydrogen are activated.
  • a gas mixed with a gas at an arbitrary ratio may be used.
  • the processing gas supply device 28 has a function of heating or cooling the gas, and can supply a gas at an arbitrary temperature.
  • the laser irradiation device 14 is a device that irradiates laser light, and generally has a short cylindrical shape.
  • the laser irradiation device 14 is coaxially connected to the end surface on the side where the bent portion 32 of the cylindrical portion 30 is disposed at the end surface.
  • An irradiation port 67 is formed at the central portion of the end face connected to the cylindrical portion 30 of the laser irradiation device 14, and the laser irradiation device 14 irradiates laser light from the irradiation port 67 in the axial direction of the cylindrical portion 30. To do.
  • laser light is light having directivity, monochromaticity, and coherence.
  • the directivity is a property in which the irradiated light travels straight without almost spreading.
  • Monochromaticity is a property of a monochromatic light with a narrow wavelength range.
  • the coherence is a property that there is a fixed relationship between the amplitude and phase of two or more light waves, and interference fringes appear when two or more lights interfere. Due to such properties, the laser beam is converged in a narrow range.
  • the laser light emitted by the laser irradiation device 14 is red laser light having a wavelength in the visible region.
  • the laser irradiation device 14 is disposed at the end of the cylindrical portion 30 of the plasma ejection device 12, so that the laser light emitted from the laser irradiation device 14 is cylindrical as shown in FIG. 3. 30 from the end of the cylindrical portion 30 on the side opposite to the end where the laser irradiation device 14 is disposed (hereinafter sometimes referred to as “tip portion”). Irradiated outward. Thereby, the laser beam irradiated by the laser irradiation device 14 is irradiated to the irradiated body 68 at a position facing the tip portion of the cylindrical portion 30.
  • a reflecting mirror 69 is disposed inside the cylindrical portion 30 at a position facing the branching portion 34.
  • the reflecting mirror 69 is disposed in an inclined state by 45 degrees with respect to the axial direction of the cylindrical portion 30, and the reflecting surface faces the inside of the branching portion 34. Further, the reflectance of the reflecting mirror 69 is 50%, and the transmittance is 50%. For this reason, 50% of the laser light emitted from the laser irradiation device 14 passes through the reflecting mirror 69 and is emitted toward the outside of the plasma irradiation device 10. For this reason, the irradiated body 68 is irradiated with 50% of the laser light emitted from the laser irradiation device 14.
  • the laser beam irradiated on the irradiated body 68 is reflected by the irradiated body 68, and the reflected light travels coaxially with the laser beam irradiated from the laser irradiation device 14 toward the inside of the cylindrical portion 30.
  • the reflected light passing through the inside of the cylindrical portion 30 is reflected by the reflecting mirror 69 and travels toward the inside of the branching portion 34.
  • the reflected light is detected by the light receiving element 21, and the distance between the plasma irradiation apparatus 10 and the irradiated body 68 is calculated based on the detected light. The calculation of the distance between the plasma irradiation apparatus 10 and the irradiation target 68 will be described in detail later.
  • the control device 18 includes a controller 80, a plurality of drive circuits 82, and a control circuit 86.
  • the plurality of drive circuits 82 are connected to the electrodes 22 and 24, the processing gas supply device 28, and the laser irradiation device 14.
  • the controller 80 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, mainly a computer, and is connected to a plurality of drive circuits 82. Thereby, the operation of the plasma irradiation apparatus 10 is controlled by the controller 80.
  • the controller 80 is also connected to the light receiving element 21. Thereby, the controller 80 acquires information regarding the light received by the light receiving element 21. Further, the controller 80 is connected to the display lamp 88 via the control circuit 86.
  • the display lamp 88 is a lamp that lights red or green, and the controller 80 lights the display lamp 88 red or green.
  • the laser irradiation device 14 and the light receiving element 21 are not essential, and may be provided as necessary.
  • the container 13 is not particularly limited in material and shape as long as the container 13 can be covered with the irradiated body 68 so that the surroundings of the plasma ejection port 31 can be blocked from the atmosphere.
  • the plasma irradiation apparatus 10 shown in FIG. 1 is used for medical purposes and plasma is ejected to a lesioned part that is the irradiated body 68, it is desirable that the distance between the lesioned part and the plasma ejection port 31 can be adjusted. Therefore, you may provide the space
  • the interval adjusting mechanism is not particularly limited as long as the interval between the irradiation target 68 and the plasma ejection port 31 can be adjusted.
  • FIG. 5A is a view showing an example of the interval adjusting mechanism, which has a shape that can be deformed by pressing at least a part of the container 13, for example, a bellows shape 70. In addition, another shape may be sufficient if it deform
  • the container 13 is made of a flexible material such as silicon, and the plasma irradiation apparatus 10 is pressed against the irradiated body 68 to bend the entire container 13 so that the distance between the lesioned part and the plasma jet port 31 can be adjusted. This is also included in the interval adjusting mechanism of the present invention.
  • FIG. 5B is a diagram showing another example of the interval adjusting mechanism, in which an irradiation distance fixing attachment 71 is attached in the vicinity of the plasma jet port 31 of the plasma jet device 12.
  • the irradiation distance fixing attachment 71 is fixed to the plasma ejection device 12, the irradiation distance fixing attachment 71 is brought into contact with the irradiated body 68, so The distance between 31 and the irradiated object 68 can be made constant.
  • the surface connecting the opening of the container 13 and the tip of the irradiation distance fixing attachment 71 may be the same surface.
  • the container 13 may be formed of a material that does not deform, such as stainless steel or glass. Further, when the distal end portion of the irradiation distance fixing attachment 71 is positioned on the inner side of the container 13 from the surface connecting the openings of the container 13, the container 13 can be deformed as shown in FIG. You may form with a material.
  • FIG. 5C is a view showing another example of the interval adjusting mechanism, and the plasma ejection device 12 is provided so as to be movable with respect to the container mounting frame 19.
  • the container 13 may be formed of a material that does not deform, such as stainless steel or glass.
  • an irradiation distance fixing attachment 71 may be attached in the vicinity of the plasma ejection port 31 of the plasma ejection device 12.
  • the interval adjustment mechanism appropriately forms the container 13 with a deformable shape or material, attaches the irradiation distance fixing attachment 71, and moves the plasma ejection device 12 with respect to the container mounting frame 19 as appropriate. What is necessary is just to combine.
  • the gas sensor 15 is not particularly limited as long as it can measure the atmosphere in the container 13.
  • the inside of the container 13 is purged with an inert gas.
  • an argon sensor is used when argon is used as the inert gas
  • a nitrogen sensor is used when nitrogen is used as the inert gas. What is necessary is just to confirm whether the inside of the container 13 was substituted by the inert gas using a gas sensor.
  • the purging process aims to reduce the concentration of active gas such as oxygen in the container 13. Therefore, an active gas sensor such as an oxygen sensor may be used as the gas sensor 15.
  • the gas discharge port 17 allows the gas in the container 13 to be exposed to the outside when the oxygen concentration in the container 13 is lowered by ejecting an inert gas into the container 13 after contacting the container 13 with the irradiated body 68. Used to discharge.
  • the gas discharge port 17 is formed in a hollow pipe shape penetrating the container mounting frame 19. However, if the gas in the container 13 can be discharged, for example, the gas discharge port is formed in a part of the container 13. 17 may be provided.
  • a notch is provided in the opening 131 of the container 13 so that a gap is formed between the container 13 and the irradiated body 68 when the container 13 is brought into contact with the irradiated body 68 so that gas can be discharged from the gap. It may be. In that case, the gas outlet 17 may not be formed.
  • the container mounting frame 19 is not particularly limited as long as the plasma ejection device 12, the gas sensor 15, the gas discharge port 17, and the container 13 can be mounted, and may be made of stainless steel or the like. In the case where the container 13 is formed of a material such as stainless steel or glass that does not deform, the container mounting frame 19 may not be provided, and the plasma ejection device 12, the gas sensor 15, the gas discharge port 17, and the like may be directly attached to the container 13.
  • Plasma irradiation apparatus 10 In the plasma irradiation apparatus 10, with the configuration described above, plasma is ejected from the plasma ejection port 31 of the plasma ejection apparatus 12, and the irradiated object 68 is irradiated with plasma.
  • Plasma contains active radicals, and plasma is used in the medical field for the purpose of treating an affected area with active radicals. Specifically, for example, by using oxygen as the active gas, the object 68 is irradiated with oxygen plasma. Since oxygen plasma has the effect of killing cells, plasma irradiation is performed for the purpose of cancer treatment, for example, by irradiation of cancerous cells with oxygen plasma.
  • the irradiation target 68 is irradiated with hydrogen plasma. Since hydrogen plasma has an effect of regenerating cells, for example, plasma irradiation is performed for the purpose of skin regeneration treatment by irradiation of hydrogen plasma to the skin.
  • the opening portion 131 of the container 13 is placed on the irradiated body 68.
  • the interval between the plasma ejection port 31 and the irradiated object 68 may be adjusted at this stage, but may be adjusted before the plasma ejection process described later is performed.
  • an inert gas is ejected from the plasma ejection port 31 into the container 13 through the bent portion 32 through the bent portion 32 by the processing gas supply device 28. Since the air in the container 13 is discharged from the gas outlet 17 or the gap between the container 13 and the irradiated object 68, the air in the container 13 is purged with an inert gas, and the oxygen concentration can be lowered (purge process). ).
  • the atmosphere in the container 13 being purged is monitored by the gas sensor 15 (atmosphere measurement step). After the gas sensor 15 confirms that the atmosphere in the container 13, for example, the oxygen concentration has reached the desired value, a plasma ejection process is performed.
  • the gas supplied from the processing gas supply device 28 may be only an inert gas, or may be a mixed gas in which an active gas such as oxygen or hydrogen is mixed to a desired concentration. Good.
  • the concentration of active radicals in the mixed gas supplied from the processing gas supply device 28 is optimized in order to optimize the concentration of active radicals in the irradiated plasma and perform appropriate treatment.
  • the concentration of active radicals in the mixed gas supplied from the processing gas supply device 28 is optimized in order to optimize the concentration of active radicals in the irradiated plasma and perform appropriate treatment.
  • active radicals are deactivated, and the concentration of active radicals in the plasma irradiated to the affected area may change.
  • the atmosphere between the plasma jet port 31 and the irradiated object 68 is purged with an inert gas in advance, the plasma can be maintained constant.
  • the wavelength of plasma is a wavelength in the vacuum ultraviolet region, it cannot be visually confirmed. Therefore, when the irradiation distance fixing attachment 71 is provided, the interval between the plasma jet port 31 and the irradiated object 68 may be set in advance so as to be a suitable distance. On the other hand, when the attachment 71 for fixing the irradiation distance is not provided, there is a possibility that the plasma cannot be appropriately irradiated.
  • the plasma irradiation apparatus 10 can be provided with a laser irradiation apparatus 14 as necessary, and the laser irradiation position can be confirmed by the laser light irradiated by the laser irradiation apparatus 14. It is possible.
  • the laser irradiation device 14 is connected to the end face of the cylindrical portion 30 of the plasma ejection device 12 and irradiates the laser beam in the axial direction of the cylindrical portion 30. That is, the laser irradiation device 14 irradiates the laser beam coaxially with the plasma ejection direction. Further, the laser light is straight and parallel light. For this reason, the laser beam irradiated from the laser irradiation apparatus 14 passes through the inside of the cylindrical portion 30 and is irradiated from the plasma outlet of the cylindrical portion 30 coaxially with the direction of plasma emission. As a result, as shown in FIG. 3, the laser light is irradiated to the portion where the plasma is irradiated. Since the laser light is a high-frequency red laser in the visible region, the therapist can appropriately irradiate the irradiated body 68 with plasma while visually checking the laser light.
  • the irradiated body 68 that is the target of plasma irradiation and the plasma irradiation apparatus 10 are too far apart, it is difficult for the plasma to reach the irradiated body 68 and the effect of plasma treatment may be reduced.
  • the irradiated body 68 and the plasma irradiation apparatus 10 are too close, it is not preferable when the plasma is at a high temperature. That is, when plasma is irradiated to the irradiated object 68, the distance between the plasma irradiation apparatus 10 and the irradiated object 68 (hereinafter, may be referred to as “irradiated object separation distance”) is optimized. It is hoped to do. For this reason, in the plasma irradiation apparatus 10, the distance to be irradiated is calculated using laser light for confirming the plasma irradiation position.
  • the plasma irradiation device 10 is provided with a light receiving element 21, and as shown in FIG. 3, the laser light irradiated from the laser irradiation device 14 toward the irradiated body 68 is reflected and the reflected light is reflected. Is received by the light receiving element 21.
  • the laser light emitted from the laser irradiation device 14 is AM (abbreviation for amplitude modulation), and the amplitude of the AM-modulated laser light is changed with time. Therefore, a phase difference is generated between the laser light wave emitted from the laser irradiation device 14 and the laser light wave received by the light receiving element 21, and the phase difference is calculated by the controller 80.
  • This phase difference is the irradiation distance of the laser beam, that is, the distance traveled by the light irradiated from the laser irradiation device 14 toward the irradiated body 68, reflected by the irradiated body 68, and received by the light receiving element 21 (hereinafter referred to as the light receiving element 68). , May be described as “laser irradiation distance”).
  • the distance between the laser irradiation device 14 and the reflecting mirror 69 and the distance between the reflecting mirror 69 and the light receiving element 21 are the same. For this reason, the laser irradiation distance becomes 2 ⁇ L 0 , and the controller 80 calculates the laser irradiation distance (2 ⁇ L 0 ) based on the phase difference. Further, the length dimension L 2 of the cylindrical portion 30 is stored in the controller 80. For this reason, by reducing the length dimension (L 2 ) of the cylindrical portion 30 from half of the laser irradiation distance (2 ⁇ L 0 ), the distance L 1 between the plasma jet port of the cylindrical portion 30 and the irradiated body 68. That is, the distance to be irradiated is calculated.
  • the controller 80 When the irradiated object separation distance is calculated in the controller 80, it is determined whether or not the irradiated object separation distance is within a preset setting range. When the calculated irradiated object separation distance is within the setting range, the controller 80 lights the display lamp 88 in green, and when the calculated irradiated object separation distance is outside the setting range, The controller 80 lights the display lamp 88 in red.
  • the setting range allows an operator to input an arbitrary value using an input device (not shown). For this reason, it becomes possible for an operator to ensure appropriate plasma treatment by inputting a distance in a range suitable for plasma treatment as a set distance.
  • the therapist brings the plasma irradiation apparatus 10 close to the affected area, that is, the irradiated body 68 so that the display lamp 88 is always lit in green, and the irradiated body 68 is irradiated with plasma so It becomes possible to secure plasma treatment.
  • the measurement value of the gas sensor 15 may be supplied to the control device 18 so that it can be displayed with a lamp when the atmosphere in the container 13 reaches a preset value.
  • the plasma irradiation position can be confirmed by the laser beam.
  • the irradiation object separation distance is calculated using laser light for confirming the plasma irradiation position, and whether or not the irradiation object separation distance is appropriate is notified to the therapist.
  • the therapist can perform treatment while confirming the plasma irradiation position and the plasma irradiation distance, and appropriate plasma treatment is ensured.
  • the laser beam is irradiated coaxially with the plasma irradiation axis, and the irradiated object separation distance is calculated based on the irradiation distance of the laser beam. For this reason, since the to-be-irradiated object separation distance is in agreement with the plasma irradiation distance, it is possible to calculate an accurate plasma irradiation distance.
  • the controller 80 of the control apparatus 18 has the calculating part 100 and the display control part 102, as shown in FIG.
  • the computing unit 100 is a functional unit for computing the irradiated object separation distance.
  • the display control unit 102 is a functional unit for turning on the display lamp 88 based on the calculated irradiation object separation distance and notifying the treatment person of the irradiation object separation distance.
  • this invention is not limited to the said Example, It is possible to implement in the various aspect which gave various change and improvement based on the knowledge of those skilled in the art. Specifically, for example, in the above-described embodiment, whether or not the calculated object separation distance is within the set range is notified to the therapist using the display lamp 88.
  • the numerical value of the irradiated object separation distance may be displayed for notification, or the numerical value of the irradiated object separation distance may be notified by voice.
  • the distance to be irradiated is calculated using the phase difference between the laser beam irradiated by the laser irradiation device 14 and the laser beam received by the light receiving element 21.
  • the irradiation object separation distance may be calculated using a time lag between the irradiation timing of the laser beam by the irradiation device 14 and the reception timing of the laser beam by the light receiving element 21.
  • the laser irradiation device 14 irradiates laser light having a preset pulse width, and stores the irradiation time. In addition, when the light receiving element 21 receives the reflected light, the light receiving time is stored.
  • the difference between the irradiation time and the light receiving time is calculated as a time lag ⁇ t, and the laser irradiation distance (2 ⁇ L 0 ) is calculated using the time lag ⁇ t according to the following formula.
  • 2 ⁇ L 0 c ⁇ ⁇ t C is the speed of light.
  • laser light is used as the light applied to the irradiation target 68.
  • various types of light can be used as long as it is visible light.
  • FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the plasma irradiation apparatus 10, and is the same as the plasma irradiation apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 5 except that the opening 131 is not formed in the container 13.
  • the container mounting frame 19 and the container 13 may be removable, and the irradiated body 68 may be placed on the container 13 in a detached state.
  • a door member (not shown) may be formed in the container 13 so that the irradiated body 68 can be taken in and out by opening and closing the door member.
  • the door member may have a structure that can be in close contact with the container 13 or may have a structure with a slight gap so that the gas in the container 13 can be discharged. In the case of providing a gap, the gas discharge port 17 may not be formed.
  • the plasma irradiated to the irradiated object 68 can be made constant, the quality of each product when the plurality of irradiated objects 68 are subjected to plasma processing can be kept constant.
  • Plasma irradiation device 12 Plasma ejection device 13: Container 14: Laser irradiation device (light irradiation device) 15: Gas sensor 17: Gas discharge port 18: Control device 19: Container mounting frame 20: Body part 21: Light receiving element (light receiving) Part) 22, 24: electrode 28: processing gas supply device 30: cylindrical part (inner housing) 31: plasma outlet 32: bent part 34: branch part 50, 52: discharge part 56, 58: connecting part 67: irradiation port 68: Object to be irradiated 69: Reflector 70: Bellows shape 71: Attachment for fixing the irradiation distance 80: Controller 82: Drive circuit 86: Control circuit 88: Display lamp 100: Arithmetic unit (arithmetic unit) 102: Display control unit 131: Aperture

Abstract

被照射体に照射するプラズマの能力を一定にコントロールできるプラズマ照射装置を提供することを課題とする。　プラズマを噴出するプラズマ噴出装置、前記プラズマ噴出装置の少なくともプラズマ噴出口を内部に配置できる容器、前記容器内の雰囲気を測定するガスセンサ、を少なくとも含む、プラズマ照射装置により課題を解決できる。

Description

プラズマ照射装置、および、プラズマ照射方法
　本発明は、プラズマ照射装置、および、プラズマ照射方法に関し、特に、プラズマを噴出する際に、プラズマ噴出口の周囲の雰囲気を調整できるプラズマ照射装置、および、プラズマ照射方法に関する。
　プラズマ照射装置では、噴出口からプラズマが、被照射体に向かって噴出されることで、被照射体にプラズマが照射され、プラズマ処理が行われる（特許文献１参照）。また近年、プラズマ照射装置を止血等の医療用に用いるための研究が行われている。医療用のプラズマ照射装置は、ヒト等の被照射体に放電が起こると危険である。そのため、プラズマ発生開始を容易にかつ確実に行うことができ、マイルドなプラズマジェットの状態が変動することなく安定的に維持されるプラズマ照射処理装置が知られている（特許文献２参照）。
国際公開第２０１３／１０８７９７号 国際公開第２０１２／００５１３２号
　医療用のプラズマ照射装置を用いた治療の具体例としては、例えば、活性ガスとして酸素を用いると、発生する酸素プラズマが細胞を死滅させる効果を有することから、癌化細胞の治療が期待できる。また、例えば、活性ガスとして水素を用いると、発生する水素プラズマが細胞を再生させる効果を有することから、皮膚への水素プラズマの照射により皮膚の再生治療が期待できる。
　プラズマを用いて治療ができる理由は、プラズマによって生成したフリーラジカル等の反応活性種が生体と相互作用する結果得られるものであると考えられているが、その詳細は、いまだに解明されていない。そのため、対処療法の積み重ねや実験により原理を解明する際には、被照射体に照射されるプラズマが一定になることが好ましい。
　しかしながら、例えば、特許文献２に記載されているようなハンド操作型のプラズマ照射装置は、被照射体にプラズマを噴出するプラズマ噴出口が大気中に露出している。そのため、プラズマの噴出時に大気中の酸素を巻き込み、噴出するプラズマを一定にコントロールすることが難しいという問題がある。
　上記問題は、例えば、特許文献１に記載されているように、噴出するプラズマガスの周囲を囲むようにシールドガスを噴出することで解決できる。しかしながら、シールドガスを噴出するためには、シールドガス用のガス流路を設け、更に、プラズマガスより、シールドガスの噴出速度を早くするよう制御する必要がある。そのため、装置が複雑になるとともに大型化してしまい、医療用のプラズマ照射装置には適用しにくいという問題がある。本発明は、上記問題を解決するためになされた発明であり、簡単な構成で被照射体に照射するプラズマを一定にコントロールできるプラズマ照射装置を提供することを課題とする。
　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、プラズマを噴出するプラズマ噴出装置、前記プラズマ噴出装置の少なくともプラズマ噴出口を内部に配置できる容器、前記容器内の雰囲気を測定するガスセンサ、を少なくとも含むことを特徴とする。
　また、上記課題を解決するために、本願に記載のプラズマ照射方法は、容器内に不活性ガスを噴出することで、前記容器内の酸素濃度を低下させるパージ工程、前記パージ工程中の前記容器内の雰囲気を測定する雰囲気測定工程、前記雰囲気測定工程で測定した前記容器内の酸素濃度が所期の値になった後、プラズマ噴出装置によりプラズマを被照射体に向けて噴出するプラズマ噴出工程、を少なくとも含むことを特徴とする。
　本願に記載のプラズマ照射装置では、プラズマ噴出口を容器の内部に配置し、容器内の雰囲気をガスセンサで測定できる。そのため、プラズマを噴出する際の容器内の雰囲気を常に一定にできるので、被照射体に照射するプラズマを一定にコントロールできる。
　また、本願に記載のプラズマ照射方法では、容器内に不活性ガスを噴出することで容器内の酸素濃度を低下させ、容器内の酸素濃度が所期の値になった後でプラズマが噴出されることから、被照射体に照射するプラズマを一定にコントロールできる。
プラズマ照射装置の実施形態の一例を示す断面図である。 プラズマ噴出装置の一例の分解図である。 プラズマ照射装置の一例の断面図である。 制御装置を示すブロック図である。 図５（Ａ）～（Ｃ）は被照射体とプラズマ噴出口の間隔を調整する間隔調整機構の一例を示す図である。 プラズマ照射装置の実施形態の他の例を示す断面図である。
　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面を参照しつつ詳しく説明する。
　＜プラズマ照射装置の構成＞
　図１は、プラズマ照射装置の実施形態の一例を示す図である。図１に示す実施形態のプラズマ照射装置１０は、プラズマ噴出装置１２、プラズマ噴出装置１２の少なくともプラズマ噴出口３１を内部に配置できる容器１３、容器１３内の雰囲気を測定するガスセンサ１５を少なくとも含んでいる。また、図１に示すプラズマ照射装置１０は、ガス排出口１７を更に含み、プラズマ噴出装置１２、ガスセンサ１５及びガス排出口１７は、容器取付枠１９を貫通するように取り付けられ、容器１３は容器取付枠１９の周囲に密着するように取り付けられている。図１に示す実施形態のプラズマ照射装置１０の容器１３は、プラズマ噴出装置１２のプラズマが噴出する方向に開口部１３１が形成されているので、容器１３の開口部１３１を被照射体６８に被せ、プラズマを被照射体６８に噴出することができる。
　プラズマ噴出装置１２は、プラズマが噴出できれば特に制限はない。図２は、プラズマ噴出装置１２の一例の分解図である。図２に示すプラズマ噴出装置１２は、本体部２０、１対の電極２２，２４、及び処理ガス供給装置２８を、少なくとも備えている。本体部２０は、例えば、サファイアガラスにより成形されており、円筒部３０と屈曲部３２と分岐部３４とから構成されている。円筒部３０は、概して円筒状をなしており、一端部にはプラズマ噴出口３1が形成されている。また、屈曲部３２は、Ｌ字型に屈曲された管状をなし、それの一端部が、円筒部３０の他端部に近い外周面に立設された状態で連結されている。なお、円筒部３０の内部と屈曲部３２の内部とは連通している。また、分岐部３４は、短円筒状をなし、円筒部３０に立設された屈曲部３２の反対側に立設された状態で連結されている。なお、円筒部３０の内部と分岐部３４の内部とも連通している。また、分岐部３４の下端に受光素子２１が配設されている。受光素子２１は、後に詳しく説明するが、受光センサとして機能し、受光した光に基づいて被照射体６８とプラズマ照射装置１０との間の距離が演算される。
　また、本体部２０の円筒部３０の外周面には、１対の電極２２，２４の複数の放電部５０，５２が、円筒部３０の軸方向に交互に並ぶようにして、蒸着されている。詳しくは、電極２２は、複数の放電部５０と複数の連結部５６とを有しており、電極２４は、複数の放電部５２と複数の連結部５８とを有している。なお、図２は、電極２２，２４を円筒部３０から取り外した状態を示す仮想図である。
　電極２２の複数の放電部５０は、円筒部３０の外周面に、周方向に延びるように蒸着されており、所定の間隔をおいて、円筒部３０の軸方向に並んで配設されている。また、電極２２の連結部５６は、円筒部３０の外周面に、円筒部３０の軸方向に延びるように線状に蒸着されており、複数の放電部５０を連結している。なお、電極２２の複数の放電部５０のうちの一端に位置する放電部５０は、円筒部３０の周方向の全周に渡って蒸着されており、他の放電部５０は、連結部５６と反対側の部分を除いて、円筒部３０の周方向に延びるように蒸着されている。また、円筒部３０の周方向の全周に渡って蒸着されている放電部５０には、円筒部３０の端部に向かって延び出すようにして、通電部６０が形成されている。
　また、電極２４の複数の放電部５２は、円筒部３０の外周面に、周方向に延びるように蒸着されており、電極２２の複数の放電部５０の間に位置するように、円筒部３０の軸方向に並んで配設されている。なお、電極２４の複数の放電部５２のうちの電極２２の２つの放電部５０の間に位置する放電部５２は、電極２２の連結部５６を除いて、円筒部３０の周方向に延びるように蒸着されており、残りの端に位置する放電部５２は、円筒部３０の周方向の全周に渡って蒸着されている。その円筒部３０の周方向の全周に渡って蒸着されている放電部５２には、円筒部３０の端部に向かって延び出すようにして、通電部６２が形成されている。また、電極２４の連結部５８は、円筒部３０の外周面において、電極２２の放電部５０が蒸着されていない箇所に、円筒部３０の軸方向に延びるように線状に蒸着されており、複数の放電部５２を連結している。このように、１対の電極２２，２４は、電極２２の放電部５０と電極２４の放電部５２とが、所定の間隔をおいて交互に並ぶように、円筒部３０の外周面に蒸着されている。
　なお、図２には図示を省略しているが、円筒部３０の外周面に蒸着された１対の電極２２，２４全体を被覆するようにガラス管が設けられている。これにより、高電圧が印可される電極２２，２４の露出を防止することが可能となり、安全が担保される。なお、電極２２，２４は、ガラス管により封止されているため、電極２２の放電部５０と電極２４の放電部５２との間にまで、ガラス管が入り込んでいる。
　処理ガス供給装置２８は、不活性ガス、及び不活性ガスと活性ガスの混合ガスを供給する装置であり、屈曲部３２の円筒部３０に連結されている側の端部と反対側の端部に接続されている。これにより、屈曲部３２を介して、円筒部３０の内部に不活性ガス又は混合ガスが供給される。なお、後述するパージ工程では、窒素，アルゴン等の不活性ガスのみを容器１３内に供給し、パージ工程が終了した後は、不活性ガスのみ、または、不活性ガスと酸素や水素等の活性ガスとを任意の割合で混合させたガスを用いればよい。また、処理ガス供給装置２８は、ガスを加温、若しくは、冷却する機能を有しており、任意の温度のガスを供給することが可能である。
　レーザ照射装置１４は、レーザ光を照射する装置であり、概して短円筒状をなしている。レーザ照射装置１４は、端面において、円筒部３０の屈曲部３２が配設されている側の端面に、同軸的に連結されている。レーザ照射装置１４の円筒部３０に連結されている端面の中央部には、照射口６７が形成されており、レーザ照射装置１４は、照射口６７からレーザ光を円筒部３０の軸方向に照射する。
　ちなみに、レーザ光は、指向性，単色性，可干渉性（コヒーレンス）を有する光である。指向性は、照射された光が殆ど広がることなく、真っ直ぐに進む性質である。単色性は、波長の幅が狭く、単色光である性質である。可干渉性は、２以上の光の波の振幅・位相に一定の関係があり、２以上の光が干渉することで干渉縞が現れる性質である。このような性質によりレーザ光は、狭い範囲に収束される。なお、レーザ照射装置１４により照射されるレーザ光は、可視領域の波長の赤色レーザ光である。
　このように、レーザ照射装置１４が、プラズマ噴出装置１２の円筒部３０の端部に配設されることで、図３に示すように、レーザ照射装置１４から照射されたレーザ光は、円筒部３０の内部を通り、円筒部３０のレーザ照射装置１４が配設された側の端部と反対側の端部（以下、「先端部」と記載する場合がある）から、プラズマ照射装置１０の外部に向かって照射される。これにより、レーザ照射装置１４により照射されたレーザ光は、円筒部３０の先端部と対向する位置に被照射体６８に照射される。
　なお、円筒部３０の内部には、分岐部３４と対向する位置に、反射鏡６９が配設されている。反射鏡６９は、円筒部３０の軸方向に対して４５度、傾斜させた状態で配設されており、反射面を分岐部３４の内部に向けている。また、反射鏡６９の反射率は５０％であり、透過率は５０％である。このため、レーザ照射装置１４から照射されたレーザ光のうち５０％の光量のレーザ光が、反射鏡６９を通過し、プラズマ照射装置１０の外部に向かって照射される。このため、被照射体６８には、レーザ照射装置１４から照射されたレーザ光のうち５０％の光量のレーザ光が、照射される。そして、被照射体６８に照射されたレーザ光は、被照射体６８において反射し、その反射光は、レーザ照射装置１４から照射されたレーザ光と同軸的に、円筒部３０の内部に向かう。この際、円筒部３０の内部を通過する反射光は、反射鏡６９により反射し、分岐部３４の内部に向かう。そして、その反射光が、受光素子２１により検出され、その検出された光に基づいて、プラズマ照射装置１０と被照射体６８との間の距離が演算される。なお、プラズマ照射装置１０と被照射体６８との間の距離の演算については、後程、詳しく説明する。
　制御装置１８は、図４に示すように、コントローラ８０と、複数の駆動回路８２と、制御回路８６とを備えている。複数の駆動回路８２は、電極２２，２４、処理ガス供給装置２８、レーザ照射装置１４に接続されている。コントローラ８０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８２に接続されている。これにより、プラズマ照射装置１０の作動が、コントローラ８０によって制御される。また、コントローラ８０は、受光素子２１にも接続されている。これにより、コントローラ８０は、受光素子２１が受光した光に関する情報を取得する。さらに、コントローラ８０は、制御回路８６を介して、表示ランプ８８に接続されている。表示ランプ８８は、赤色、若しくは、緑色に点灯するランプであり、コントローラ８０は、表示ランプ８８を赤色、若しくは、緑色に点灯させる。なお、本発明では、レーザ照射装置１４および受光素子２１は必須ではなく、必要に応じて設ければよい。
　容器１３は、被照射体６８に被せることで、プラズマ噴出口３１の周囲を大気と遮断できるものであれば、材料や形状等の制限は特にない。なお、図１に示すプラズマ照射装置１０を医療用として用い、被照射体６８である病変部にプラズマを噴出する場合は、病変部とプラズマ噴出口３１の間隔を調整できることが望ましい。そのため、被照射体６８とプラズマ噴出口３１の間隔を調整するための間隔調整機構を設けてもよい。
　間隔調整機構は、被照射体６８とプラズマ噴出口３１の間隔を調整できれば特に制限はない。図５（Ａ）は間隔調整機構の一例を示す図で、容器１３の少なくとも一部を押圧することで変形可能な形状、例えば、蛇腹形状７０にしてある。なお、押圧することで変形をすれば、他の形状であってもよい。また、容器１３をシリコン等の可撓性材料で形成し、プラズマ照射装置１０を被照射体６８に押し付けることで容器１３全体を撓ませ、病変部とプラズマ噴出口３１の間隔を調整できるようにしたものも、本発明の間隔調整機構に含まれる。
　図５（Ｂ）は間隔調整機構の他の例を示す図で、プラズマ噴出装置１２のプラズマ噴出口３１付近に、照射距離固定用アタッチメント７１を取り付けた例を示している。図５（Ｂ）に示す例では、照射距離固定用アタッチメント７１はプラズマ噴出装置１２に固定されていることから、照射距離固定用アタッチメント７１を被照射体６８に当接させることで、プラズマ噴出口３１と被照射体６８の距離を一定にできる。なお、図５（Ｂ）に示す例の場合、容器１３の開口部を結んだ面と照射距離固定用アタッチメント７１の先端部分が同じ面となるようにすればよい。その場合、容器１３は変形しない材料、例えば、ステンレスやガラス等で形成してもよい。また、容器１３の開口部を結んだ面より照射距離固定用アタッチメント７１の先端部分を容器１３の内側に位置させる場合は、容器１３を図５（Ａ）に示すように、変形可能な形状又は材料で形成してもよい。
　図５（Ｃ）は間隔調整機構の他の例を示す図で、プラズマ噴出装置１２を容器取付枠１９に対して移動可能に設けている。この場合、容器１３は変形しない材料、例えば、ステンレスやガラス等で形成してもよい。また、プラズマ噴出装置１２のプラズマ噴出口３１付近に、照射距離固定用アタッチメント７１を取り付けてもよい。
　以上のとおり、間隔調整機構は、容器１３を変形可能な形状または材料で形成、照射距離固定用アタッチメント７１を取り付ける、プラズマ噴出装置１２を容器取付枠１９に対して移動可能に設けることを、適宜組み合わせればよい。
　ガスセンサ１５は、容器１３内の雰囲気を測定できるものであれば特に制限はない。本発明では、後述するとおり、不活性ガスで容器１３内をパージすることから、例えば、不活性ガスとしてアルゴンを用いる場合はアルゴンセンサ、不活性ガスとして窒素を用いる場合は窒素センサ等の不活性ガスセンサを用い、容器１３内が不活性ガスで置換されたか確認をすればよい。また、パージ工程は、容器１３内の酸素等の活性ガスの濃度を下げることを目的としている。したがって、ガスセンサ１５として酸素センサ等の活性ガスセンサを用いてもよい。
　ガス排出口１７は、容器１３を被照射体６８に当接後、容器１３内に不活性ガスを噴出することで容器１３内の酸素濃度を低下させる際に、容器１３内のガスを外部に排出するために用いられる。図１に示す実施形態では、ガス排出口１７は容器取付枠１９を貫通する中空パイプ状に形成されているが、容器１３内のガスを排出できれば、例えば、容器１３の一部にガス排出口１７を設けてもよい。または、容器１３の開口部１３１に切り欠きを設け、容器１３を被照射体６８に当接した際に容器１３と被照射体６８の間に隙間を形成し、当該隙間からガスを排出できるようにしてもよい。その場合、ガス排出口１７は形成しなくてもよい。
　容器取付枠１９は、プラズマ噴出装置１２、ガスセンサ１５、ガス排出口１７、容器１３を取り付けることができれば特に制限はなく、ステンレス等で作製すればよい。なお、容器１３をステンレスやガラス等の変形しない材料で形成する場合は、容器取付枠１９を設けず、プラズマ噴出装置１２、ガスセンサ１５、ガス排出口１７等を直接容器１３に取り付けてもよい。
　＜プラズマ照射装置によるプラズマ照射方法＞
　プラズマ照射装置１０では、上述した構成により、プラズマ噴出装置１２のプラズマ噴出口３１からプラズマが噴出され、被照射体６８にプラズマが照射される。プラズマは、活性ラジカルを含んでおり、活性ラジカルによる患部の治療を目的として、医療分野においてプラズマが活用されている。具体的には、例えば、活性ガスとして酸素を用いることで、酸素プラズマが被照射体６８に照射される。酸素プラズマは、細胞を死滅させる効果を有することから、例えば、癌化細胞への酸素プラズマの照射により癌治療を目的として、プラズマ照射が行われる。また、例えば、活性ガスとして水素を用いることで、水素プラズマが被照射体６８に照射される。水素プラズマは、細胞を再生させる効果を有することから、例えば、皮膚への水素プラズマの照射により皮膚の再生治療を目的として、プラズマ照射が行われる。
　具体的には、まず、容器１３の開口部１３１を被照射体６８に被せる。プラズマ噴出口３１と被照射体６８との間隔は、この段階で調整してもよいが、後述するプラズマ噴出工程を実施する前に調整してもよい。次に、処理ガス供給装置２８によって不活性ガスが、屈曲部３２を介して、円筒部３０の内部をとおり、プラズマ噴出口３１から容器１３内に噴出される。容器１３内の大気はガス排出口１７又は容器１３と被照射体６８の隙間から排出されるので、容器１３内の大気は不活性ガスでパージされ、酸素濃度を低下することができる（パージ工程）。なお、パージ中の容器１３内の雰囲気はガスセンサ１５によりモニターされている（雰囲気測定工程）。容器１３内の雰囲気、例えば、酸素濃度が所期の値になったことをガスセンサ１５で確認した後は、プラズマ噴出工程を実施する。なお、プラズマ噴出工程では、処理ガス供給装置２８から供給するガスは、不活性ガスのみであってもよいし、酸素、水素等の活性ガスを所期の濃度に混合した混合ガスであってもよい。
　プラズマ噴出工程は、電極２２，２４が蒸着されている円筒部３０の内部に不活性ガス又は混合ガスが流れている時に、電極２２，２４の通電部６０，６２に電圧が印加され、電極２２，２４に電流を流すことで行われる。これにより、１対の電極２２，２４の放電部５０，５２の間に放電が生じる。この際、電極２２，２４は、絶縁体であるガラス管によって封止されているため、円筒部３０の内部において放電が生じ、円筒部３０の内部を流れる不活性ガス又は混合ガスがプラズマ化される。そして、プラズマ噴出口３１からプラズマが、円筒部３０の軸方向に向かって噴出される。この際、医者等の治療者は、プラズマ噴出口を、患者の患部に向けることで、患部にプラズマが照射され、患部が治療される。
　なお、患部にプラズマが照射される場合には、照射されるプラズマの活性ラジカルの濃度を適正化し、適切な治療を行うべく、処理ガス供給装置２８から供給される混合ガス中の活性ガスの濃度は適切に管理されている。プラズマが空気に曝されると、活性ラジカルが失活し、患部に照射されるプラズマの活性ラジカルの濃度が変化することがある。しかしながら、本発明では、プラズマ噴出口３１と被照射体６８の間の大気は予め不活性ガスによりパージされているので、プラズマを一定に維持することができる。
　なお、プラズマの波長は、真空紫外線領域の波長であるため、目視により確認することができない。このため、照射距離固定用アタッチメント７１を設ける場合は、予めプラズマ噴出口３１と被照射体６８の間隔を好適な距離となるように設定をすればよい。一方、照射距離固定用アタッチメント７１を設けない場合は、プラズマを適切に照射できない虞がある。このようなことに鑑みて、プラズマ照射装置１０には、必要に応じてレーザ照射装置１４が設けることができ、レーザ照射装置１４によって照射されたレーザ光によって、プラズマの照射位置を確認することが可能となっている。
　詳しくは、レーザ照射装置１４は、上述したように、プラズマ噴出装置１２の円筒部３０の端面に連結されており、円筒部３０の軸方向にレーザ光を照射する。つまり、レーザ照射装置１４は、プラズマの噴出方向と同軸的に、レーザ光を照射する。また、レーザ光は、直進性があり、平行光である。このため、レーザ照射装置１４から照射されたレーザ光は、円筒部３０内を通過して、円筒部３０のプラズマ噴出口から、プラズマの噴出方向と同軸的に照射される。これにより、図３に示すように、レーザ光はプラズマが照射されている個所に照射される。レーザ光は、可視領域の高周波の赤色レーザであるため、治療者は、レーザ光を目視にて確認しながら、被照射体６８にプラズマを適切に照射することが可能となる。
　ただし、プラズマ照射の対象となる被照射体６８と、プラズマ照射装置１０とが離れすぎると、プラズマが被照射体６８に届き難くなり、プラズマ治療の効果が低下する虞がある。一方、被照射体６８とプラズマ照射装置１０とが接近しすぎると、プラズマが高温である場合には、好ましくない。つまり、被照射体６８にプラズマが照射される際には、プラズマ照射装置１０と被照射体６８との間の距離（以下、「被照射体離間距離」と記載する場合がある）を適正化することが望まれている。このため、プラズマ照射装置１０では、プラズマの照射位置を確認するためのレーザ光を利用して、被照射体離間距離が演算される。
　詳しくは、プラズマ照射装置１０には、受光素子２１が設けられており、図３に示すように、レーザ照射装置１４から被照射体６８に向かって照射されたレーザ光が反射し、その反射光が受光素子２１により受光される。また、レーザ照射装置１４から照射されるレーザ光は、ＡＭ（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎの略）変調されており、ＡＭ変調されたレーザ光では、時間の経過に伴って振幅が変更される。このため、レーザ照射装置１４から照射されたレーザ光の波と、受光素子２１により受光されたレーザ光の波との間に位相差が生じ、その位相差が、コントローラ８０において演算される。この位相差は、レーザ光の照射距離、つまり、レーザ照射装置１４から被照射体６８に向かって照射され、被照射体６８により反射し、受光素子２１により受光された光が進んだ距離（以下、「レーザ照射距離」と記載する場合がある）に比例する。
　なお、レーザ照射装置１４と反射鏡６９との間の距離と、反射鏡６９と受光素子２１との間の距離とは、同じとされている。このため、レーザ照射距離は、２×Ｌ０となり、コントローラ８０が、位相差に基づいて、レーザ照射距離（２×Ｌ０）を演算する。また、円筒部３０の長さ寸法Ｌ２が、コントローラ８０に記憶されている。このため、レーザ照射距離（２×Ｌ０）の半分から円筒部３０の長さ寸法（Ｌ２）を減じることで、円筒部３０のプラズマ噴出口と被照射体６８との間の距離Ｌ１、つまり、被照射体離間距離が演算される。
　コントローラ８０において、被照射体離間距離が演算されると、その被照射体離間距離が、予め設定された設定範囲内であるか否かが判断される。そして、演算された被照射体離間距離が設定範囲内である場合には、コントローラ８０は表示ランプ８８を緑色に点灯させ、演算された被照射体離間距離が設定範囲外である場合には、コントローラ８０は表示ランプ８８を赤色に点灯させる。なお、設定範囲は、入力装置（図示省略）により、作業者が任意の値を入力することが可能である。このため、作業者が、プラズマ治療に好適な範囲の距離を、設定距離として入力しておくことで、適切なプラズマ治療を担保することが可能となる。つまり、治療者は、表示ランプ８８が、常に、緑色に点灯するように、プラズマ照射装置１０を患部、つまり、被照射体６８に接近させ、被照射体６８にプラズマ照射することで、適切なプラズマ治療を担保することが可能となる。また、なお、ガスセンサ１５の測定値を制御装置１８に供給し、容器１３内の雰囲気が予め設定した値になった時にランプで表示できるようにしてもよい。
　このように、プラズマ照射装置１０では、プラズマの照射位置がレーザ光により確認することが可能となっている。また、プラズマの照射位置を確認するためのレーザ光を利用して被照射体離間距離が演算され、その被照射体離間距離が適正であるか否かが、治療者に報知される。これにより、照射距離固定用アタッチメントを備えない場合であっても、治療者は、プラズマの照射位置および、プラズマの照射距離を確認しながら治療を行うことが可能となり、適切なプラズマ治療が担保される。
　また、プラズマの照射位置を確認するためのレーザ光を利用することで、コストの増大を抑制することが可能となる。さらに言えば、レーザ光は、上述したように、プラズマの照射軸と同軸的に照射されており、そのレーザ光の照射距離に基づいて、被照射体離間距離が演算される。このため、演算される被照射体離間距離は、プラズマの照射距離と一致するため、正確なプラズマの照射距離を演算することが可能となる。
　なお、制御装置１８のコントローラ８０は、図４に示すように、演算部１００と、表示制御部１０２とを有している。演算部１００は、被照射体離間距離を演算するための機能部である。表示制御部１０２は、演算された被照射体離間距離に基づいて、表示ランプ８８を点灯させ、被照射体離間距離を治療者に報知するための機能部である。
　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、演算された被照射体離間距離が設定範囲内であるか否かを、表示ランプ８８を用いて、治療者に報知しているが、演算された被照射体離間距離の数値を表示することで、報知してもよく、また、被照射体離間距離の数値を音声により報知してもよい。
　また、上記実施形態では、被照射体離間距離が、レーザ照射装置１４により照射されたレーザ光と、受光素子２１により受光されたレーザ光との位相差を利用して演算されているが、レーザ照射装置１４によるレーザ光の照射タイミングと、受光素子２１によるレーザ光の受光タイミングとのタイムラグを利用して、被照射体離間距離を演算してもよい。具体的には、レーザ照射装置１４は、予め設定されたパルス幅のレーザ光を照射し、その照射時間を記憶する。また、受光素子２１は、反射光を受光すると、その受光時間を記憶する。そして、照射時間と受光時間との差が、タイムラグΔｔとして演算され、タイムラグΔｔを利用して、下記式に従って、レーザ照射距離（２×Ｌ０）が演算される。
　　２×Ｌ０＝ｃ×Δｔ
なお、ｃは光の速度である。そして、レーザ照射距離（２×Ｌ０）が演算されると、上記手法と同様に、被照射体離間距離Ｌ１が演算される。
　また、上記実施形態では、被照射体６８に照射される光としてレーザ光が採用されているが、可視光であれば、種々の光を採用することが可能である。ただし、プラズマの照射位置を適切に確認するとともに、反射光により被照射体離間距離を適切に演算するべく、直進性、収束性に優れた光、所謂、平行光を採用することが好ましい。
　また、本発明のプラズマ照射装置１０は、被照射体６８に照射するプラズマを一定にできることから、医療用（治療用）に限定せず、プラズマ処理が必要な材料等のプラズマ照射装置１０としても用いることができる。図６は、プラズマ照射装置１０の他の実施形態を示す図であり、容器１３に開口部１３１が形成されていない点以外は、図１及び図５に示すプラズマ照射装置１０と同じである。なお、図６に示す実施形態の場合、容器取付枠１９と容器１３を取り外し可能とし、取り外した状態で被照射体６８を容器１３上に載置すればよい。または、容器１３に図示しない扉部材を形成し、扉部材を開閉することで被照射体６８を出し入れできるようにしてもよい。扉部材は容器１３に密着できる構造としてもよいし、容器１３内のガスが排出できるように、やや隙間がある構造としてもよい。隙間を設ける場合は、ガス排出口１７は形成しなくてもよい。図６に示す実施形態の場合は、被照射体６８に照射するプラズマを一定にできることから、複数の被照射体６８をプラズマ処理する場合の製品毎の品質を一定に保つことができる。
　１０：プラズマ照射装置　　１２：プラズマ噴出装置　　１３：容器　　１４：レーザ照射装置（光照射装置）　　１５：ガスセンサ　　１７：ガス排出口　　１８：制御装置　　１９：容器取付枠　　２０：本体部　　２１：受光素子（受光部）　　２２，２４：電極　　２８：処理ガス供給装置　　３０：円筒部（インナーハウジング）　　３１：プラズマ噴出口　　３２：屈曲部　　３４：分岐部　　５０，５２：放電部　　５６，５８：連結部　　６７：照射口　６８：被照射体　　６９：反射鏡　　７０：蛇腹形状　　７１：照射距離固定用アタッチメント　　８０：コントローラ　　８２：駆動回路　　８６：制御回路　　８８：表示ランプ　　１００：演算部（演算装置）　　１０２：表示制御部　　１３１：開口部

Claims (9)

  1. 　プラズマを噴出するプラズマ噴出装置、
    　前記プラズマ噴出装置の少なくともプラズマ噴出口を内部に配置できる容器、
    　前記容器内の雰囲気を測定するガスセンサ、
    を少なくとも含む、プラズマ照射装置。
  2. 　前記容器内のガスを排出するガス排出口を含む、
    請求項１に記載のプラズマ照射装置。
  3. 　前記容器の内部に配置した前記プラズマ噴出口と被照射体との間隔を調整できる間隔調整機構を含む、
    請求項１又は２の記載のプラズマ照射装置。
  4. 　前記間隔調整機構が、前記容器を変形可能な形状または材料で形成し、前記容器の形状を変化させることで間隔を調整する、
    請求項３に記載のプラズマ照射装置。
  5. 　前記間隔調整機構が、前記プラズマ噴出装置のプラズマ噴出口の近くに取り付けた照射距離固定用アタッチメントを含む、
    請求項３又は４に記載のプラズマ照射装置。
  6. 　前記容器には、プラズマ噴出装置のプラズマが噴出する方向に開口部が形成されている、
    請求項１～５の何れか一項に記載のプラズマ照射装置。
  7. 　前記プラズマ噴出装置に、不活性ガス、並びに、不活性ガス及び活性ガスの混合ガスを供給できる処理ガス供給装置、
    を含む、請求項１～６の何れか一項に記載のプラズマ照射装置。
  8. 　前記ガスセンサが、酸素センサである、
    請求項１～７の何れか一項に記載のプラズマ照射装置。
  9. 　請求項１～８の何れか一項に記載のプラズマ照射装置を用いて、被照射体（但し、人体を除く。）にプラズマを照射するプラズマ照射方法であって、
    　前記プラズマ照射方法は、
    　容器内に不活性ガスを噴出することで、前記容器内の酸素濃度を低下させるパージ工程、
    　前記パージ工程中の前記容器内の雰囲気を測定する雰囲気測定工程、
    　前記雰囲気測定工程で測定した前記容器内の酸素濃度が所期の値になった後、プラズマ噴出装置によりプラズマを被照射体に向けて噴出するプラズマ噴出工程、
    を少なくとも含む、プラズマ照射方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019217093A (ja) * 2018-06-21 2019-12-26 積水化学工業株式会社 プラズマ式治療装置
JP2020000405A (ja) * 2018-06-27 2020-01-09 積水化学工業株式会社 プラズマ式治療装置
EP3982699A4 (en) * 2019-06-04 2023-11-08 Niterra Co., Ltd. PLASMA IRRADIATION APPARATUS AND METHOD

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112978847A (zh) * 2021-02-24 2021-06-18 西安交通大学 基于氮氧配比的等离子体活化水消毒装置及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004253647A (ja) * 2003-02-20 2004-09-09 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JP2005174879A (ja) * 2003-12-15 2005-06-30 Matsushita Electric Works Ltd プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2006313669A (ja) * 2005-05-06 2006-11-16 Sekisui Chem Co Ltd プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2007141644A (ja) * 2005-11-18 2007-06-07 Iwasaki Electric Co Ltd プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP2008130503A (ja) * 2006-11-24 2008-06-05 Toyota Gakuen 大気圧プラズマジェット装置
JP2010244948A (ja) * 2009-04-08 2010-10-28 Panasonic Corp プラズマ処理方法及び装置
WO2012005132A1 (ja) 2010-07-07 2012-01-12 独立行政法人産業技術総合研究所 プラズマ照射処理装置
WO2013108797A1 (ja) 2012-01-18 2013-07-25 本田技研工業株式会社 アーク溶接方法及びプラズマトーチ

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02267290A (ja) * 1989-04-10 1990-11-01 Toshiba Corp マイクロ波プラズマ処理装置
JP2526372B2 (ja) * 1994-06-16 1996-08-21 技術研究組合医療福祉機器研究所 定位的放射線治療装置
JP2002241947A (ja) * 2001-02-16 2002-08-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 薄膜形成装置
JP2003249490A (ja) * 2001-12-20 2003-09-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ラジカルガン
JP4930913B2 (ja) * 2005-09-12 2012-05-16 東レバッテリーセパレータフィルム合同会社 多孔性素材のプラズマ処理方法及び処理装置
KR101490439B1 (ko) * 2007-11-14 2015-02-12 주성엔지니어링(주) 기판처리장치 및 기판처리방법
WO2011027542A1 (ja) * 2009-09-03 2011-03-10 国立大学法人大阪大学 液体にイオンを供給する方法および装置並びに殺菌方法および装置
DE102012003563B4 (de) * 2012-02-23 2017-07-06 Drägerwerk AG & Co. KGaA Einrichtung zur desinfizierenden Wundbehandlung
DE102013113941B4 (de) * 2013-12-12 2015-07-23 Reinhausen Plasma Gmbh Anordnung zur Behandlung von Wunden
JP6020483B2 (ja) * 2014-02-14 2016-11-02 トヨタ自動車株式会社 表面処理装置と表面処理方法
JP6417103B2 (ja) * 2014-03-31 2018-10-31 芝浦メカトロニクス株式会社 表面処理装置および表面処理方法
EP3054032B1 (en) * 2015-02-09 2017-08-23 Coating Plasma Industrie Installation for film deposition onto and/or modification of the surface of a moving substrate

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004253647A (ja) * 2003-02-20 2004-09-09 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JP2005174879A (ja) * 2003-12-15 2005-06-30 Matsushita Electric Works Ltd プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2006313669A (ja) * 2005-05-06 2006-11-16 Sekisui Chem Co Ltd プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2007141644A (ja) * 2005-11-18 2007-06-07 Iwasaki Electric Co Ltd プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP2008130503A (ja) * 2006-11-24 2008-06-05 Toyota Gakuen 大気圧プラズマジェット装置
JP2010244948A (ja) * 2009-04-08 2010-10-28 Panasonic Corp プラズマ処理方法及び装置
WO2012005132A1 (ja) 2010-07-07 2012-01-12 独立行政法人産業技術総合研究所 プラズマ照射処理装置
WO2013108797A1 (ja) 2012-01-18 2013-07-25 本田技研工業株式会社 アーク溶接方法及びプラズマトーチ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3503692A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019217093A (ja) * 2018-06-21 2019-12-26 積水化学工業株式会社 プラズマ式治療装置
JP2020000405A (ja) * 2018-06-27 2020-01-09 積水化学工業株式会社 プラズマ式治療装置
EP3982699A4 (en) * 2019-06-04 2023-11-08 Niterra Co., Ltd. PLASMA IRRADIATION APPARATUS AND METHOD

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