WO2019093375A1 - プラズマ式治療装置 - Google Patents

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WO2019093375A1
WO2019093375A1 PCT/JP2018/041340 JP2018041340W WO2019093375A1 WO 2019093375 A1 WO2019093375 A1 WO 2019093375A1 JP 2018041340 W JP2018041340 W JP 2018041340W WO 2019093375 A1 WO2019093375 A1 WO 2019093375A1
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plasma generation
gas
plasma
supply source
unit
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悠 長原
上原　剛
貴也 大下
喜重 瀧川
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積水化学工業株式会社
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    • H05H2245/00—Applications of plasma devices
    • H05H2245/30—Medical applications

Definitions

  • the present invention relates to a plasma treatment apparatus.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2017-215732, filed Nov. 8, 2017, the content of which is incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a plasma jet irradiation apparatus for performing dental treatment.
  • the plasma jet irradiator comprises an irradiator having a plasma jet irradiator.
  • the plasma jet irradiation apparatus irradiates the object to be irradiated with the generated plasma and the active species.
  • the active species is generated by the reaction of the gas in the plasma or the gas around the plasma with the plasma.
  • Patent Document 2 discloses a plasma treatment apparatus which generates an active gas (active species) inside an irradiation device and discharges the active gas from a nozzle to irradiate the affected area.
  • the active gas is, for example, active oxygen or active nitrogen.
  • Patent No. 5441066 gazette JP, 2017-50267, A
  • the conventional plasma treatment apparatus has room to improve the convenience of the user such as a doctor.
  • the supply source of the plasma generation gas is usually an exchangeable cylinder or the like, and if the supply source is replaced with the plasma generation gas remaining in the supply source, the plasma generation gas is wasted. I will.
  • the plasma treatment apparatus itself operates properly at first glance even if the gas for plasma generation at the supply source is completely consumed, it is continuously used without noticing the absence of the gas for plasma generation. It is possible that In such a case, in addition to the desired therapeutic effect can not be obtained, the operation of the plasma treatment apparatus requires a large amount of power, which may result in a large amount of energy being wasted. Also, this energy waste problem can be particularly serious when using a portable power source.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and by preventing waste of plasma generation gas and power, and by making it possible to reliably obtain a therapeutic effect, It aims to enhance convenience.
  • a plasma treatment apparatus comprises a plasma generation unit, a nozzle for discharging at least one of plasma generated in the plasma generation unit and an active gas generated by the plasma, and a plasma generation gas in the plasma generation unit.
  • a notification unit that notifies the remaining number of times the gas for plasma generation can be supplied from the supply source to the plasma generation unit as remaining information.
  • the notification unit notifies the remaining number of times of the plasma generation gas. Therefore, for example, it becomes possible for the user to easily understand the timing of replacing the supply source, etc., and the convenience of the plasma treatment apparatus can be enhanced.
  • the computer system further includes an operation unit that calculates the remaining number based on the remaining amount of the plasma generation gas in the supply source and the supply amount of the plasma generation gas per unit operation of the operation unit. Good.
  • the calculation unit calculates the remaining number of times of the plasma generation gas based on the remaining amount of the plasma generation gas in the supply source and the supply amount of the plasma generation gas per unit operation of the operation unit. Do. Therefore, the accuracy of the remaining number can be increased.
  • a plasma treatment apparatus comprises a plasma generation unit, a nozzle for discharging at least one of plasma generated in the plasma generation unit and an active gas generated by the plasma, and a plasma generation gas in the plasma generation unit.
  • the notification unit notifies the remaining time of the plasma generation gas. Therefore, for example, it becomes possible for the user to easily understand the timing of replacing the plasma generation gas supply source and the like, and the convenience of the plasma treatment apparatus can be enhanced.
  • a computing unit that calculates the remaining time based on the remaining amount of plasma generation gas in the supply source and the supply amount of the plasma generation gas supplied from the supply source to the plasma generation unit per unit time. May be further provided.
  • the processing unit generates the plasma generation gas based on the remaining amount of the plasma generation gas in the supply source and the supply amount of the plasma generation gas supplied from the supply source to the plasma generation unit per unit time. Calculate the remaining time of Therefore, the accuracy of the remaining time can be improved.
  • the notification unit may display the remaining information.
  • the notification unit displays the remaining information. Therefore, for example, unlike the case where the notification unit reports the remaining information by voice, the user can visually recognize the remaining information of the plasma generation gas.
  • the supply source may include two or more cylinders, and the two or more cylinders may supply different plasma generation gases to the plasma generation unit.
  • the supply source includes two or more cylinders, and the two or more cylinders supply different plasma generation gas to the plasma generation unit. Therefore, the accuracy of the remaining information of each cylinder can be increased by notifying the remaining number and the remaining time that can supply the plasma generation gas from each cylinder to the plasma generation unit as the remaining information by the notification unit. it can.
  • the present invention it is possible to improve the convenience of the plasma treatment apparatus by preventing waste of the plasma generation gas and the electric power, and making it possible to surely obtain the therapeutic effect.
  • FIG. 3 is an x-x cross-sectional view of the irradiation device of FIG. 2;
  • FIG. 3 is a yy cross-sectional view of the irradiation device of FIG. 2;
  • It is a block diagram showing a schematic structure of a plasma type therapeutic device concerning one embodiment of the present invention.
  • the plasma treatment apparatus of the present invention is a plasma jet irradiation apparatus or an active gas irradiation apparatus.
  • the plasma jet irradiation device generates a plasma.
  • the plasma jet irradiation device directly irradiates the object to be irradiated with the generated plasma and the active species.
  • the active species is generated by the reaction of the gas in the plasma or the gas around the plasma with the plasma. Examples of active species include reactive oxygen species and reactive nitrogen species. Examples of reactive oxygen species include hydroxyl radical, singlet oxygen, ozone, hydrogen peroxide, superoxide anion radical and the like. Examples of active nitrogen species include nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, peroxynitrite, peroxynitrite, nitrous trioxide and the like.
  • the active gas irradiation apparatus generates a plasma.
  • the active gas irradiation apparatus irradiates the irradiation object with an active gas containing an active species.
  • the active species is generated by the reaction of the gas in the plasma or the gas around the plasma with the plasma.
  • the plasma treatment apparatus of this embodiment is an active gas irradiation apparatus.
  • the active gas irradiation apparatus 100 includes an irradiation device 10, a detection unit 15, a supply unit 20, a gas pipeline 30, an electrical wiring 40, and a supply source 70. , A notification unit 80, and a control unit 90 (calculation unit).
  • the irradiation device 10 discharges the active gas generated in the irradiation device 10.
  • the supply unit 20 supplies power and a gas for plasma generation to the irradiation device 10.
  • the supply unit 20 contains a supply source 70.
  • the supply source 70 contains a gas for plasma generation.
  • the supply unit 20 is connected to a power supply (not shown) such as a 100 V household power supply, for example. Moreover, it is also one of the preferable aspects of the present invention that the power supply is a portable power supply.
  • the gas line 30 connects the irradiation device 10 and the supply unit 20.
  • the electrical wiring 40 connects the irradiation device 10 and the supply unit 20. In the present embodiment, the gas pipeline 30 and the electrical wiring 40 are independent of each other, but the gas pipeline 30 and the electrical wiring 40 may be integrated.
  • FIG. 2 is a cross-sectional (longitudinal cross-sectional) view of a plane along the axis in the irradiation device 10.
  • the irradiation device 10 includes an elongated cowling 2, a nozzle 1 protruding from the tip of the cowling 2, and a plasma generator 12 located in the cowling 2.
  • the cowling 2 includes a cylindrical body 2 b and a head 2 a that closes the tip of the body 2 b.
  • the body portion 2 b is not limited to a cylindrical shape, and may be a polygonal cylinder such as a square cylinder, a hexagonal cylinder, or an octagonal cylinder.
  • the head portion 2a is gradually narrowed toward the tip. That is, the head portion 2a in the present embodiment is conical.
  • the head portion 2a is not limited to a conical shape, but may be a polygonal pyramid such as a square weight, a hexagonal weight, or an octagonal weight.
  • the head portion 2a has a fitting hole 2c at its tip.
  • the fitting hole 2 c is a hole for receiving the nozzle 1.
  • the nozzle 1 is detachable from the head 2a.
  • the head portion 2a has a first active gas flow path 7 extending in the direction of the tube axis O1 inside.
  • the tube axis O1 is a tube axis of the body 2b.
  • the body portion 2 b includes an operation switch 9 (operation portion) on the outer peripheral surface.
  • the plasma generating unit 12 includes a tubular dielectric 3 (dielectric), an inner electrode 4, and an outer electrode 5.
  • the tubular dielectric 3 is a cylindrical member extending in the direction of the tube axis O1.
  • the tubular dielectric 3 has a gas passage 6 extending in the direction of the tube axis O1 inside.
  • the first active gas flow path 7 and the gas flow path 6 are in communication with each other.
  • the tube axis O1 is the same as the tube axis of the tubular dielectric 3.
  • the tubular dielectric 3 has an internal electrode 4 inside.
  • the internal electrode 4 is a substantially cylindrical member extending in the direction of the tube axis O1.
  • the inner electrode 4 is spaced apart from the inner surface of the tubular dielectric 3.
  • An external electrode 5 along the internal electrode 4 is provided on a part of the outer peripheral surface of the tubular dielectric 3.
  • the outer electrode 5 is an annular electrode that circulates along the outer peripheral surface of the tubular dielectric 3.
  • the tubular dielectric 3, the inner electrode 4 and the outer electrode 5 are concentrically positioned around the tube axis O1.
  • the outer peripheral surface of the inner electrode 4 and the inner peripheral surface of the outer electrode 5 are opposed to each other with the tubular dielectric 3 interposed therebetween.
  • the nozzle 1 includes a pedestal portion 1b fitted in the fitting hole 2c, and an irradiation tube 1c projecting from the pedestal portion 1b.
  • the pedestal portion 1 b and the irradiation tube 1 c are integrated.
  • the nozzle 1 has a second active gas flow path 8 therein.
  • the nozzle 1 has an irradiation port 1a at its tip.
  • the second active gas channel 8 and the first active gas channel 7 communicate with each other.
  • the material of the body portion 2b is not particularly limited, but a material having an insulating property is preferable.
  • a thermoplastic resin, a thermosetting resin, etc. can be illustrated.
  • the thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene resin (ABS resin) and the like.
  • ABS resin acrylonitrile-butadiene-styrene resin
  • a thermosetting resin a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a silicone resin etc.
  • the size of the torso portion 2b is not particularly limited, and may be a size that can be easily grasped by fingers.
  • the material of the head portion 2a is not particularly limited, and may have insulating properties or may not have insulating properties.
  • the material of the head portion 2a is preferably a material excellent in wear resistance and corrosion resistance. Examples of the material having excellent wear resistance and corrosion resistance include metals such as stainless steel.
  • the materials of the head 2a and the body 2b may be the same or different.
  • the size of the head portion 2a can be determined in consideration of the application of the active gas irradiation device 100 and the like. For example, when the active gas irradiation apparatus 100 is an intraoral treatment instrument, the size of the head portion 2a is preferably a size that can be inserted into the oral cavity.
  • a dielectric material used in a known plasma device can be applied.
  • a material of the tubular dielectric 3 for example, glass, ceramics, synthetic resin, etc. can be exemplified.
  • the dielectric constant of the tubular dielectric 3 is preferably as low as possible.
  • the inner diameter R of the tubular dielectric 3 can be appropriately determined in consideration of the outer diameter d of the internal electrode 4.
  • the inner diameter R is determined so as to set a distance s described later to a desired range.
  • the internal electrode 4 includes an axial portion extending in the direction of the tube axis O1, and a screw thread on an outer peripheral surface of the axial portion.
  • the shaft may be solid or hollow. Among them, the shaft portion is preferably solid. If the shaft is solid, processing is easy and mechanical durability can be enhanced.
  • the screw thread of the internal electrode 4 is a helical screw thread that circulates in the circumferential direction of the shaft.
  • the form of the internal electrode 4 is similar to that of the male screw. Since the internal electrode 4 has a thread on the outer peripheral surface, the electric field at the tip of the thread becomes locally strong, and the discharge start voltage becomes low. Therefore, plasma can be generated and maintained with low power.
  • the outer diameter d of the internal electrode 4 can be appropriately determined in consideration of the application of the active gas irradiation apparatus 100 (that is, the size of the irradiation device 10) and the like.
  • the outer diameter d is preferably 0.5 mm to 20 mm, and more preferably 1 mm to 10 mm. If the outer diameter d is equal to or more than the above lower limit value, the internal electrode 4 can be easily manufactured. In addition, when the outer diameter d is equal to or more than the above lower limit value, the surface area of the internal electrode 4 is increased, the plasma can be generated more efficiently, and the healing and the like can be further promoted. If the outer diameter d is equal to or less than the above upper limit value, plasma can be generated more efficiently and healing and the like can be further promoted without excessively increasing the irradiation device 10.
  • the height h of the thread of the internal electrode 4 can be appropriately determined in consideration of the outer diameter d of the internal electrode 4.
  • the pitch p of the thread of the internal electrode 4 can be appropriately determined in consideration of the length of the internal electrode 4, the outer diameter d, and the like.
  • the material of the internal electrode 4 is not particularly limited as long as it is a conductive material, and metals applicable to electrodes of known plasma devices can be applied.
  • Examples of the material of the internal electrode 4 include metals such as stainless steel, copper and tungsten, and carbon.
  • the distance s between the outer surface of the internal electrode 4 and the inner surface of the tubular dielectric 3 is preferably 0.05 mm to 5 mm, and more preferably 0.1 mm to 1 mm. If the distance s is equal to or more than the above lower limit value, it is possible to easily flow a desired amount of plasma generation gas. If the distance s is equal to or less than the upper limit value, plasma can be generated more efficiently, and the temperature of the active gas can be lowered.
  • the material of the external electrode 5 is not particularly limited as long as it is a conductive material, and metals used for electrodes of known plasma devices can be applied.
  • Examples of the material of the external electrode 5 include metals such as stainless steel, copper and tungsten, and carbon.
  • the material of the nozzle 1 is not particularly limited, and may have insulation or conductivity.
  • a material of the nozzle 1 a material excellent in wear resistance and corrosion resistance is preferable.
  • the material having excellent wear resistance and corrosion resistance include metals such as stainless steel.
  • the length (that is, the distance L2) of the flow path in the irradiation tube 1c in the nozzle 1 can be appropriately determined in consideration of the application of the active gas irradiation device 100 and the like.
  • the opening diameter of the irradiation port 1a is preferably, for example, 0.5 mm to 5 mm. If the opening diameter is equal to or more than the above lower limit value, the pressure loss of the active gas can be suppressed. If the opening diameter is equal to or less than the above upper limit value, the flow rate of the active gas to be irradiated can be increased to promote healing and the like of the affected area.
  • the irradiation tube 1c is bent with respect to the tube axis O1. The angle ⁇ between the pipe axis O2 of the irradiation pipe 1c and the pipe axis O1 can be determined in consideration of the application of the active gas irradiation apparatus 100 and the like.
  • the sum of the distance L1 from the tip Q1 of the internal electrode 4 to the tip Q2 of the head portion 2a and the distance L2 from the tip Q2 to the irradiation port 1a is active gas It is appropriately determined in consideration of the size required for the irradiation apparatus 100, the temperature on the surface (irradiated surface) to which the activated active gas is applied, and the like. If the sum of the distance L1 and the distance L2 is long, the temperature of the surface to be irradiated can be lowered.
  • the tip end Q2 is an intersection point of the pipe axis O1 and the pipe axis O2.
  • the detection unit 15 is provided in the irradiation device 10. As shown in FIG. 2 and FIG. 4, the detection unit 15 detects an external force (impact force) applied to the irradiation device 10. The detection unit 15 is closer to the plasma generation unit 12 than the nozzle 1. When an external force is applied to the irradiation device 10, the tubular dielectric 3 provided in the plasma generation unit 12 may collide with the internal electrode 4 disposed therein, and the tubular dielectric 3 may be broken. Therefore, it is preferable to detect the external force received by the plasma generation unit 12 by providing the detection unit 15 at a position closer to the plasma generation unit 12 than the nozzle 1. Thereby, it can be determined whether or not the tubular dielectric 3 is broken.
  • “closer to the plasma generation unit 12 than the nozzle 1” means the tubular dielectric 3 side of the detection unit 15 with respect to the nozzle 1 and the plasma generation unit 12 provided separately along the tube axis O1.
  • the distance A from the end of the tubular dielectric 3 to the tip of the tubular dielectric 3 is shorter than the distance B from the end of the detector 15 on the nozzle 1 side to the root of the nozzle 1 (the boundary between the nozzle 1 and the cowling 2) ( That is, the ratio of distance B / distance A is less than 1).
  • the distance A is 0, the position of the end of the detection unit 15 on the side of the tubular dielectric 3 when the detection unit 15 is viewed from the front (the surface opposite to the tube axis O1 of the detection unit 15).
  • the detection unit 15 reliably applies an external force applied to a portion where the tubular dielectric 3 and the internal electrode 4 are opposed, in particular, a portion where the tip of the internal electrode 4 is opposed to the inner surface of the tubular dielectric 3. It is more preferable to install in the position which can be detected. From this point of view, the detection unit 15 is preferably arranged at a position overlapping the tubular dielectric 3 when the detection unit 15 is viewed from the front (the surface on the opposite side to the tube axis O1 of the detection unit 15) It is more preferable to arrange in the position which overlaps with the tip part of electrode 4.
  • the detection tube 15 it is necessary to arrange the detection tube 15 at a position where it receives an impact equal to or more than the impact received by the tubular dielectric 3.
  • the detection unit 15 it is preferable to dispose the detection unit 15 in a member in contact with the tubular dielectric 3 and a member such as an O-ring continuously connected without rubber intervention.
  • the tubular dielectric 3 is disposed apart from the body 2b by an O-ring or the like in the body 2b of the irradiation device 10, the tubular dielectric 3 is located outside the member holding the tubular dielectric 3.
  • the loss tangent of the member in which the detection unit 15 is disposed be equal to or less than the loss tangent of the material of the member to which the tubular dielectric 3 is in proximity (the material which hardly absorbs the impact). Moreover, it is preferable to arrange the detection unit 15 at a position where the impact received by the irradiation device 10 can be transmitted as it is. Specifically, in the outermost layer of the body portion 2b of the irradiation device 10, a material having an elastic wave propagation speed of 3000 m / sec or more in the substance is disposed, and the detection unit 15 is disposed in contact with the material. A metal material etc.
  • the detection unit 15 can be used as a material whose propagation speed of the elastic wave in a substance is 3000 m / sec or more.
  • the detection unit 15 is disposed in the recess 16.
  • the recess 16 is formed on the inner peripheral surface of the body 2 b. Assuming that the direction orthogonal to the tube axis O1 is a radial direction, the detection unit 15 is disposed on the outer side in the radial direction with respect to the tubular dielectric 3.
  • the detection unit 15 is formed in a tubular shape extending in the direction of the tube axis O1. Since the detection unit 15 is tubular, the detection unit 15 can be installed in a narrow area in the irradiation device 10.
  • the detection part 15 is not limited to a tubular thing, As long as it has a function mentioned later, it may be what kind of shape.
  • the external force means the force that the irradiation device 10 receives from the outside by impact or the like, more specifically, the impact force when the irradiation device falls on the floor or the like; connected to the irradiation device By the wiring, the irradiation tool moves as a pendulum, and the impact force when the irradiation tool collides with a wall or the like; the impact force when a heavy object falls on the irradiation tool etc.
  • the detection unit 15 changes color when an external force is applied to the irradiation device 10.
  • the color of the detection unit 15 is different before and after the external force of a predetermined size or more is applied to the detection unit 15.
  • the color of the detection unit 15 remains discolored without returning to the original color after an external force of a predetermined size or more is applied to the detection unit 15.
  • the detection unit 15 is visible from the outside of the irradiation device 10.
  • the cowling 2 is provided with a viewing window 17.
  • the viewing window 17 is disposed on the outer side in the radial direction with respect to the detection unit 15 (recess portion 16).
  • the detection unit 15 is viewed from the outside of the irradiation device 10 through the viewing window 17.
  • the supply unit 20 as shown in FIG. 1 supplies the irradiation device 10 with electricity and plasma generation gas.
  • the supply unit 20 can adjust the voltage and frequency applied between the internal electrode 4 and the external electrode 5.
  • the supply unit 20 includes a housing 21 that accommodates the supply source 70.
  • the housing 21 releasably accommodates the supply source 70. As a result, when the gas in the supply source 70 housed in the housing 21 is exhausted, the supply source 70 of the plasma generation gas can be replaced.
  • the supply source 70 supplies a plasma generation gas to the plasma generation unit 12.
  • the supply source 70 is a pressure resistant container in which a gas for plasma generation is accommodated. As shown in FIG. 5, the supply source 70 is detachably attached to the pipe 75 disposed in the housing 21.
  • the pipe 75 connects the supply source 70 and the gas pipe 30.
  • a replaceable cylinder gas cylinder
  • a solenoid valve 71, a pressure regulator 73, a flow controller 74, and a pressure sensor 72 (remaining amount sensor) are attached to the pipe 75.
  • the solenoid valve 71 When the solenoid valve 71 is opened, the plasma generating gas is supplied from the supply source 70 to the irradiation device 10 through the pipe 75 and the gas channel 30.
  • the solenoid valve 71 is not configured to be able to adjust the degree of valve opening, but is configured to only be able to switch between opening and closing.
  • the solenoid valve 71 may be configured to adjust the valve opening degree.
  • the pressure regulator 73 is disposed between the solenoid valve 71 and the supply source 70. The pressure regulator 73 reduces the pressure of the plasma generation gas from the supply source 70 toward the solenoid valve 71 (depressurizes the plasma generation gas).
  • the flow rate controller 74 is disposed between the solenoid valve 71 and the gas line 30.
  • the flow rate controller 74 adjusts the flow rate (supply amount per unit time) of the plasma generation gas that has passed through the solenoid valve 71.
  • the flow rate controller 74 adjusts the flow rate of the plasma generation gas to, for example, 3 L / min.
  • the pressure sensor 72 detects the remaining amount V1 of the gas for plasma generation in the supply source 70.
  • the pressure sensor 72 measures the pressure (residual pressure) in the supply source 70 as the remaining amount V1.
  • the pressure sensor 72 measures the pressure (primary pressure) of the plasma generation gas passing between the pressure regulator 73 and the supply source 70 (on the primary side of the pressure regulator 73) as the pressure of the supply source 70.
  • AP-V80 series specifically, for example, AP-15S of Keyence Corporation can be adopted.
  • the actual remaining amount V1 (volume) of the supply source 70 is calculated from the residual pressure measured by the pressure sensor 72 and the volume (internal volume) of the supply source 70.
  • the capacity for calculation is set by selecting the capacity of the actual supply source 70 on the system screen of the input unit (not shown). You may Further, in the case of using the constant-volume supply source 70 as the supply source 70, the control unit 90 may store the capacity in advance.
  • a joint 76 is provided at the end of the pipe 75 on the supply source 70 side.
  • a supply source 70 is detachably attached to the joint 76.
  • plasma is generated while the electromagnetic valve 71, the pressure regulator 73, the flow controller 74 and the pressure sensor 72 (hereinafter referred to as "electromagnetic valve 71 etc.") are fixed to the housing 21.
  • the gas source 70 can be replaced.
  • the common solenoid valve 71 or the like can be used for both the supply source 70 before replacement and the supply source 70 after replacement.
  • the solenoid valve 71 or the like may be fixed to the supply source 70, and may be removable from the housing 21 integrally with the supply source 70.
  • the supply source 70 may include two or more cylinders, and the two or more cylinders may supply different plasma generation gases to the plasma generation unit 12.
  • the notification unit 80 notifies the remaining number of times and the remaining time in which the gas for plasma generation can be supplied from the respective cylinders to the plasma generation unit 12 as the remaining information, so that the accuracy of the remaining information of each cylinder can be obtained. It can be enhanced.
  • the active gas irradiation apparatus 100 may be equipped with the alerting
  • the gas line 30 is a path for supplying a plasma generation gas from the supply unit 20 to the irradiation device 10.
  • the gas line 30 is connected to the rear end of the tubular dielectric 3 of the irradiation device 10.
  • the material of the gas line 30 is not particularly limited, and materials used for known gas lines can be applied.
  • a material of the gas pipeline 30 for example, a pipe made of resin, a tube made of rubber and the like can be exemplified, and a material having flexibility is preferable.
  • the electrical wiring 40 is a wiring for supplying electricity from the supply unit 20 to the irradiation device 10.
  • the electrical wiring 40 is connected to the internal electrode 4, the external electrode 5 and the operation switch 9 of the irradiation device 10.
  • the material of the electrical wiring 40 is not particularly limited, and materials used for known electrical wiring can be applied.
  • a material of the electrical wiring 40 a metal conducting wire etc. which were coat
  • the control unit 90 as shown in FIG. 5 is configured using an information processing apparatus. That is, the control unit 90 includes a CPU (Central Processor Unit), a memory, and an auxiliary storage device connected by a bus. The control unit 90 operates by executing a program. The control unit 90 may be incorporated in the supply unit 20, for example. The control unit 90 controls the irradiation device 10, the supply unit 20, and the notification unit 80.
  • a CPU Central Processor Unit
  • the control unit 90 controls the irradiation device 10, the supply unit 20, and the notification unit 80.
  • the control switch 90 of the irradiation device 10 is electrically connected to the control unit 90.
  • an electric signal is sent from the operation switch 9 to the control unit 90.
  • the control unit 90 receives the electric signal, the control unit 90 operates the solenoid valve 71 and the flow rate controller 74 and applies a voltage between the internal electrode 4 and the external electrode 5.
  • the operation switch 9 is a push button, and the control unit 90 receives the electric signal when the user presses the operation switch 9 once (the user operates the operation switch 9). Then, the control unit 90 opens the solenoid valve 71 for a predetermined time to cause the flow controller 74 to adjust the flow rate of the plasma generation gas having passed through the solenoid valve 71, and the voltage between the internal electrode 4 and the external electrode 5. Is applied for a predetermined time. As a result, a predetermined amount of plasma generation gas is supplied from the supply source 70 to the plasma generation unit 12, and the active gas is continuously supplied from the nozzle 1 for a predetermined period of time (for example, about several seconds to several tens of seconds, 30 seconds in this embodiment) Is discharged.
  • a predetermined amount of plasma generation gas is supplied from the supply source 70 to the plasma generation unit 12, and the active gas is continuously supplied from the nozzle 1 for a predetermined period of time (for example, about several seconds to several tens of seconds, 30 seconds in this embodiment) Is discharged.
  • the discharge amount of the active gas per pressing of the operation switch 9 by the user once is fixed.
  • Such an operation of discharging the active gas of a predetermined discharge amount is taken as a unit operation.
  • the unit operation is one pressing of the operation switch 9 by the user.
  • the discharge amount of the active gas per unit operation (the supply amount of the plasma generation gas from the supply source 70 to the plasma generation unit 12 per unit operation) may be a fixed value set in advance. It may be a variable value that can be set by operating an operation panel (not shown).
  • the control unit 90 calculates at least one of the remaining number N and the remaining time T of the plasma generation gas as the remaining information. In the present embodiment, the control unit 90 calculates only the remaining number N of the remaining number N and the remaining time T as remaining information.
  • the remaining number N is the number of remaining unit operations in which the plasma generation gas can be supplied from the supply source 70 to the plasma generation unit 12 by the plasma generation gas remaining in the supply source 70.
  • the remaining time T is a remaining time in which the plasma generation gas can be supplied from the supply source 70 to the plasma generation unit 12 by the plasma generation gas remaining in the supply source 70.
  • the remaining number N is set smaller than the remaining number that can generate plasma assumed when the gas for plasma generation in the supply source 70 is used up.
  • the remaining time T is set to be shorter than the remaining time that can generate plasma assumed when the gas for plasma generation in the supply source 70 is used up.
  • the remaining number N and the remaining time T can both be calculated from the remaining amount V1 of the gas for plasma generation in the supply source 70.
  • the remaining number N is calculated.
  • the notification unit 80 notifies at least one of the remaining number N and the remaining time T.
  • the notification unit 80 displays the remaining number N.
  • the notification unit 80 displays the remaining number N calculated by the control unit 90 as a number.
  • a display device capable of displaying an arbitrary number may be employed as the notification unit 80, or a mechanical counter may be employed.
  • the notification unit 80 is provided on the outer surface of the case 21 integrally with the case 21, but may be provided independently of the supply unit 20. Further, the notification unit 80 may display the remaining number N in a form different from the number. For example, as the notification unit 80, a configuration for analog display formed by a dial and a hand may be adopted. Furthermore, for example, the notification unit 80 may notify the remaining number N by the display mode of the color or the lighting mode of the light. In this case, for example, it is conceivable to divide the remaining number N in advance into a plurality of stages. That is, the display color may be changed at each stage (for example, blue when the remaining number N is sufficiently large, yellow when the remaining number N decreases, red when the remaining number N is slightly remaining, etc.). In addition, lighting and blinking may be switched at each stage (for example, when the remaining number N is large enough, it is always on, when the remaining number N is small, the cycle is long and the remaining number N is small Sometimes the cycle is short, etc.).
  • the notification unit 80 may notify the remaining number N by voice.
  • a speaker or the like can be adopted as the notification unit 80.
  • the remaining number N may be read out in numbers. Further, when the remaining number N becomes equal to or less than a predetermined threshold value or 0, notification may be made by buzzer sound or the like.
  • the display of the remaining number N by a number or the like as described above may be combined with the notification of the remaining number N by voice, buzzer sound or the like. By combining these, the user can recognize the remaining number N more quickly.
  • the remaining time T is notified. It is possible to improve the convenience of the user by notifying the remaining number N rather than. Note that, unlike the present embodiment, for example, in the case where the plasma generation gas is continuously supplied to the plasma generation unit 12 while the user presses the operation switch 9, the remaining number N is notified. As in the case of the active gas irradiation apparatus 100B according to the modification shown in FIG. 6, the notification of the remaining time T can enhance the convenience of the user, rather than the above. Further, even if the user knows the remaining gas pressure of the plasma generation gas in the supply source 70, the remaining time T is notified when the remaining number N is unknown.
  • the control unit 90 places an order for a new supply source 70 through the telecommunication line when the remaining number N and the remaining time T become less than or equal to a predetermined threshold. You may
  • a method of using the active gas irradiation apparatus 100 will be described.
  • a user such as a doctor holds the irradiation tool 10 and moves it, and directs the nozzle 1 to an irradiation object to be described later.
  • the operation switch 9 is pressed to supply electricity and plasma generation gas from the supply source 70 to the irradiation device 10.
  • the plasma generating gas supplied to the irradiation device 10 flows from the rear end of the tubular dielectric 3 into the inner space of the tubular dielectric 3.
  • the plasma generating gas is ionized at a position where the internal electrode 4 and the external electrode 5 face each other to become plasma.
  • the internal electrode 4 and the external electrode 5 are opposed in the direction orthogonal to the flow direction of the plasma generation gas.
  • the plasma generated at the position where the outer peripheral surface of the inner electrode 4 and the inner peripheral surface of the outer electrode 5 are opposed to each other is a gas flow channel 6, a first active gas flow channel 7, and a second active gas flow channel 8. Are passed in this order.
  • the plasma flows while changing the gas composition, and becomes an active gas containing active species such as radicals.
  • the generated active gas is discharged from the irradiation port 1a.
  • the discharged active gas further activates a part of the gas in the vicinity of the irradiation port 1a to generate an active species.
  • An irradiation object is irradiated with an active gas containing these active species.
  • a cell As a thing to be irradiated, a cell, a biological tissue, a living individual etc. can be illustrated, for example.
  • the biological tissue may include organs such as internal organs, epithelial tissue covering the inner surface of body surface and body cavity, periodontal tissues such as gums, alveolar bone, periodontal membrane and cementum, teeth, bones and the like.
  • the living individual may be any of mammals such as humans, dogs, cats and pigs; birds;
  • the gas for plasma generation examples include, for example, rare gases such as helium, neon, argon and krypton; nitrogen; These gases may be used alone or in combination of two or more. It is preferable that the gas for plasma generation has nitrogen as a main component.
  • having nitrogen as the main component means that the content of nitrogen in the gas for plasma generation is more than 50% by volume. That is, the content of nitrogen in the gas for plasma generation is preferably more than 50% by volume, more preferably 70% by volume or more, and particularly preferably 90% by volume to 100% by volume.
  • gas components other than nitrogen are not particularly limited and, for example, oxygen, rare gas and the like can be exemplified.
  • the oxygen concentration of the plasma generating gas introduced into the tubular dielectric 3 is preferably 1% by volume or less. If the oxygen concentration is below the upper limit value, the generation of ozone can be reduced.
  • the flow rate of the plasma generating gas introduced into the tubular dielectric 3 is preferably 1 L / min to 10 L / min. If the flow rate of the plasma generating gas introduced into the tubular dielectric 3 is equal to or more than the lower limit value, it is easy to suppress the temperature rise of the surface to be irradiated in the object to be irradiated. When the flow rate of the plasma generation gas is equal to or less than the upper limit value, cleaning, activation or healing of the object to be irradiated can be further promoted.
  • the alternating voltage applied between the internal electrode 4 and the external electrode 5 is preferably 5 kVpp or more and 20 kVpp or less.
  • a unit “Vpp (Volt peak to peak)” representing an AC voltage is a potential difference between the highest value and the lowest value of the AC voltage waveform. If the AC voltage to be applied is equal to or less than the upper limit value, the temperature of the generated plasma can be suppressed low. If the AC voltage to be applied is equal to or higher than the lower limit value, plasma can be generated more efficiently.
  • the frequency of the alternating current applied between the internal electrode 4 and the external electrode 5 is preferably 0.5 kHz to less than 20 kHz, more preferably 1 kHz to less than 15 kHz, still more preferably 2 kHz to less than 10 kHz, particularly preferably 3 kHz to less than 9 kHz , 4 kHz or more and less than 8 kHz are most preferable. If the frequency of the alternating current is less than the upper limit value, the temperature of the generated plasma can be suppressed low. If the frequency of alternating current is above the lower limit value, plasma can be generated more efficiently.
  • the temperature of the active gas irradiated from the irradiation opening 1a of the nozzle 1 45 degrees C or less is more preferable, and 40 degrees C or less is more preferable. If the temperature of the active gas irradiated from the irradiation port 1a of the nozzle 1 is equal to or less than the upper limit, the temperature of the surface to be irradiated can be easily set to 40 ° C. or less. By setting the temperature of the surface to be irradiated to 40 ° C. or less, stimulation to the affected area can be reduced even when the irradiated area is the affected area.
  • the temperature of the active gas is a value obtained by measuring the temperature of the active gas at the irradiation port 1a with a thermocouple.
  • the distance (irradiation distance) from the irradiation port 1a to the surface to be irradiated is preferably, for example, 0.01 mm to 10 mm. If the irradiation distance is equal to or more than the lower limit value, the temperature of the surface to be irradiated can be lowered to further alleviate the stimulation on the surface to be irradiated. If the irradiation distance is equal to or less than the above upper limit value, the effects such as healing can be further enhanced.
  • the temperature of the irradiated surface at a position separated by a distance of 1 mm or more and 10 mm or less from the irradiation port 1 a is preferably 40 ° C. or less. If the temperature of the surface to be irradiated is 40 ° C. or less, the stimulation on the surface to be irradiated can be reduced.
  • the lower limit of the temperature of the surface to be irradiated is not particularly limited, and is, for example, 10 ° C. or more.
  • the temperature of the surface to be irradiated can be adjusted by a combination of the alternating voltage applied between the internal electrode 4 and the external electrode 5, the discharge amount of the active gas to be irradiated, the path from the tip Q1 of the internal electrode 4 to the irradiation port 1a, etc. .
  • the temperature of the surface to be irradiated can be measured using a thermocouple.
  • active species hydroxyl radical, singlet oxygen, ozone, hydrogen peroxide, superoxide anion radical, nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, peroxynitrite, peroxynitrite, trinitrate An example is dinitrogen.
  • the type of active species contained in the active gas can be further adjusted, for example, to the type of gas for plasma generation.
  • the density (radical density) of hydroxy radicals in the active gas is preferably 0.1 ⁇ mol / L to 300 ⁇ mol / L. If the radical density is at least the lower limit value, cleaning of the object to be irradiated, selected from cells, living tissues and living individuals, and activation of healing of abnormalities are facilitated to be promoted.
  • the stimulation to a to-be-irradiated surface can be reduced as a radical density is below the said upper limit.
  • the radical density can be measured, for example, by the following method.
  • the active gas is irradiated for 30 seconds to 0.2 mL of a 0.2 mol / L solution of DMPO (5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide). At this time, the distance from the irradiation port 1a to the liquid surface is 5.0 mm.
  • the hydroxyl radical concentration is measured using the electron spin resonance (ESR) method for the solution irradiated with the active gas, and this is used as the radical density.
  • ESR electron spin resonance
  • the density (singlet oxygen density) of singlet oxygen in the active gas is preferably 0.1 ⁇ mol / L to 300 ⁇ mol / L. If the singlet oxygen density is above the lower limit value, it is likely to promote the purification, activation or healing of abnormalities of the irradiation object such as cells, living tissues and living individuals.
  • the stimulation to a to-be-irradiated surface can be reduced as it is below the said upper limit.
  • the singlet oxygen density can be measured, for example, by the following method.
  • the active gas is irradiated for 30 seconds to 0.4 mL of a 0.1 mol / L solution of TPC (2,2,5,5-tetramethyl-3-pyrroline-3-carboxamide).
  • the distance from the irradiation port 1a to the liquid surface is 5.0 mm.
  • the singlet oxygen concentration of the solution irradiated with the active gas is measured using an electron spin resonance (ESR) method, and this is taken as the singlet oxygen density.
  • ESR electron spin resonance
  • the flow rate of the active gas irradiated from the irradiation port 1a is preferably 1 L / min to 10 L / min.
  • the flow rate of the active gas irradiated from the irradiation port 1a is equal to or more than the lower limit value, the effect of the active gas acting on the surface to be irradiated can be sufficiently enhanced.
  • the flow rate of the active gas irradiated from the irradiation port 1a is less than the upper limit value, the temperature of the surface to be irradiated with the active gas can be prevented from being excessively increased.
  • rapid drying of the surface to be irradiated can be prevented.
  • the flow rate of the active gas irradiated from the irradiation port 1a can be adjusted by the supply amount of the gas for plasma generation to the tubular dielectric 3.
  • the active gas generated by the active gas irradiation apparatus 100 has an effect of promoting healing of trauma and abnormality. By irradiating the cells, the living tissue or the living individual with the active gas, it is possible to promote the purification, activation or healing of the irradiated part.
  • the irradiation frequency, the number of irradiations and the irradiation period are not particularly limited.
  • the irradiation conditions such as once to 5 times a day, 10 seconds to 10 minutes each, 1 day to 30 days, etc. From the viewpoint of promoting healing.
  • the active gas irradiation apparatus 100 of the present embodiment is particularly useful as an intraoral treatment instrument and a dental treatment instrument. Moreover, the active gas irradiation apparatus 100 of this embodiment is suitable also as an instrument for animal treatment.
  • the notification unit 80 notifies the remaining number N of the plasma generation gas. Therefore, for example, it becomes possible for the user to easily understand the timing of replacing the supply source 70, etc., and the convenience of the plasma treatment apparatus 100 can be enhanced. Since the supply source 70 is exchangeable, if the supply source 70 is replaced with the plasma generation gas remaining, the plasma generation gas is wasted. According to the active gas irradiation apparatus 100 according to the present embodiment, since the user can easily understand the timing of replacing the supply source 70, the supply source 70 may be replaced after the gas for plasma generation is used up. it can. The notification unit 80 displays the remaining number N.
  • the control unit 90 determines the remaining number of times of the plasma generation gas based on the remaining amount V1 of the plasma generation gas in the supply source 70 and the supply amount V2 of the plasma generation gas per unit operation of the operation switch 9. Calculate N. Therefore, the accuracy of the remaining number N can be enhanced.
  • the leak of the gas for plasma generation can also be detected. For example, the pressure difference between the gas for plasma generation at the supply source 70 is confirmed from the pressure before use, the pressure after use, and the use history of the day to detect the leak of the gas for plasma generation.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the detection unit 15 may not be necessary.
  • the operation switch 9 may be different from the above embodiment.
  • the supply unit 20 may be provided with a foot pedal. In this case, it is possible to adopt a configuration in which the gas for plasma generation is supplied from the supply source 70 to the plasma generation unit 12 when the foot pedal is the operation unit and, for example, the user steps on the foot pedal.
  • the method of measuring the remaining amount V1 of the plasma generation gas in the supply source 70 using the pressure sensor 72 (a method of monitoring the primary pressure with the pressure sensor 72 and calculating the remaining amount) This is preferable because the remaining amount V1 of the supply source 70 can be grasped more accurately.
  • the method of measuring the remaining amount V1 is not limited to this method, and the remaining amount V1 may be calculated without using the pressure sensor 72.
  • the control unit 90 can count how many times the unit operation has been performed and calculate the remaining amount V1 by subtraction from the initial gas amount.
  • the usage amount of the plasma generation gas already used is calculated, and this usage amount is subtracted from the amount of the plasma generation gas in the new supply source 70.
  • the remaining amount V1 may be calculated.
  • the shape of the internal electrode 4 of the present embodiment described above is a screw shape.
  • the shape of the internal electrode is not limited as long as it can generate plasma between itself and the external electrode.
  • the internal electrode may have asperities on the surface or may not have asperities on the surface.
  • corrugation in an outer peripheral surface is preferable.
  • the shape of the internal electrode may be a coil shape, or may be a rod shape or a cylindrical shape in which a plurality of protrusions, holes, and through holes are formed on the outer peripheral surface.
  • the cross-sectional shape of the internal electrode is not particularly limited, and may be, for example, a circle such as a true circle or an ellipse, or a polygon such as a square or a hexagon.

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Abstract

本発明のプラズマ式治療装置（１００）は、プラズマ発生部と、プラズマ発生部にて発生したプラズマ及びプラズマによって生じる活性ガスの少なくとも一方を吐出するノズルと、プラズマ発生部にプラズマ発生用ガスを供給する供給源（７０）と、使用者が操作したときに、供給源（７０）からプラズマ発生部に一定量のプラズマ発生用ガスを供給させる操作部（９）と、供給源（７０）に残存するプラズマ発生用ガスによって、供給源（７０）からプラズマ発生部にプラズマ発生用ガスを供給することができる残回数を残存情報として報知する報知部（８０）と、を備えている。

Description

プラズマ式治療装置
本発明は、プラズマ式治療装置に関する。
本願は、２０１７年１１月８日に、日本に出願された特願２０１７－２１５７３２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来から、例えば歯科治療等の医療を用途とするプラズマ式治療装置が知られている。プラズマ式治療装置は、創傷等の患部にプラズマ又は活性ガスを照射することで、患部を治癒する。前記活性ガスは、プラズマ式治療装置内でプラズマによって発生させられる。例えば、特許文献１は、歯科治療を行うプラズマジェット照射装置を開示している。前記プラズマジェット照射装置は、プラズマジェット照射手段を有する照射器具を備えている。前記プラズマジェット照射装置は、発生したプラズマと、活性種と、を被照射物に照射する。前記活性種は、プラズマ中の気体又はプラズマ周辺の気体とプラズマとが反応して生成される。
特許文献２は、照射器具内部で活性ガス（活性種）を発生させ、その活性ガスをノズルから吐出して患部に照射するプラズマ式治療装置を開示している。前記活性ガスは、例えば、活性酸素や活性窒素等である。
特許第５４４１０６６号公報 特開２０１７－５０２６７号公報
前記従来のプラズマ式治療装置には、例えば医師などの使用者の利便性を改善する余地がある。特に、プラズマ発生用ガスの供給源は、通常、交換式のボンベなどであり、供給源にプラズマ発生用ガスが残った状態で供給源を交換してしまうとプラズマ発生用ガスが無駄になってしまう。また、プラズマ式治療装置自体は、供給源におけるプラズマ発生用ガスが完全に消費されても一見して正常に動作しているため、プラズマ発生用ガスが無いことに気づかずに継続して使用されてしまうことがあり得る。そのような場合、所望の治療効果が得られないことに加えて、プラズマ式治療装置の運転には大きな電力が必要であるため大量のエネルギーを浪費する結果になってしまう虞がある。また、このエネルギー浪費の問題については、ポータブルな電源を使用する場合には、特に深刻な問題となり得る。
以上の通り、プラズマ発生用ガスの残量が正確に把握できずに、必要以上に早期に供給源を交換してしまうとプラズマ発生用ガスが無駄になってしまい、他方、交換が遅すぎると不十分な治療効果や貴重な電力の浪費という望ましくない結果を招いてしまう虞があった。
また、プラズマ式治療の分野では、メインのプラズマ発生用ガスに第二のガスを微量添加することで、生成する活性種を意図的に制御する技術が知られている。その技術を用いる場合、プラズマ式治療装置に二種類のボンベを搭載する必要がある。従来の圧力をメモリで管理するレギュレータでは、使用量の異なるガスを使用する系や、第二のガスの添加量を治療内容毎に変化させる場合においては、それぞれのガスの残量を正確に把握することは非常に難しかった。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、プラズマ発生用ガスや電力の浪費を防止し、かつ、確実に治療効果を得ることを可能にすることにより、プラズマ式治療装置の利便性を高めることを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係るプラズマ式治療装置は、プラズマ発生部と、前記プラズマ発生部にて発生したプラズマ及び前記プラズマによって生じる活性ガスの少なくとも一方を吐出するノズルと、前記プラズマ発生部にプラズマ発生用ガスを供給する供給源と、使用者が操作したときに、前記供給源から前記プラズマ発生部に一定量の前記プラズマ発生用ガスを供給させる操作部と、前記供給源に残存する前記プラズマ発生用ガスによって、前記供給源から前記プラズマ発生部に前記プラズマ発生用ガスを供給することができる残回数を残存情報として報知する報知部と、を備えている。
この場合、報知部が、プラズマ発生用ガスの残回数を報知する。したがって、例えば、使用者が供給源を交換するタイミングを容易に理解すること等が可能になり、プラズマ式治療装置の利便性を高めることができる。
前記供給源におけるプラズマ発生用ガスの残量と、前記操作部の単位操作１回あたりの前記プラズマ発生用ガスの供給量と、に基づいて前記残回数を演算する演算部を更に備えていてもよい。
この場合、演算部が、供給源におけるプラズマ発生用ガスの残量と、操作部の単位操作１回あたりのプラズマ発生用ガスの供給量と、に基づいて、プラズマ発生用ガスの残回数を演算する。したがって、残回数の精度を高めることができる。
本発明に係るプラズマ式治療装置は、プラズマ発生部と、前記プラズマ発生部にて発生したプラズマ及び前記プラズマによって生じる活性ガスの少なくとも一方を吐出するノズルと、前記プラズマ発生部にプラズマ発生用ガスを供給する供給源と、前記供給源に残存する前記プラズマ発生用ガスによって、前記供給源から前記プラズマ発生部に前記プラズマ発生用ガスを供給することができる残時間を残存情報として報知する報知部と、を備えている。
この場合、報知部が、プラズマ発生用ガスの残時間を報知する。したがって、例えば、使用者がプラズマ発生用ガスの供給源を交換するタイミングを容易に理解すること等が可能になり、プラズマ式治療装置の利便性を高めることができる。
前記供給源におけるプラズマ発生用ガスの残量と、前記供給源から前記プラズマ発生部に単位時間あたりに供給される前記プラズマ発生用ガスの供給量と、に基づいて前記残時間を演算する演算部を更に備えていてもよい。
この場合、演算部が、供給源におけるプラズマ発生用ガスの残量と、供給源からプラズマ発生部に単位時間あたりに供給されるプラズマ発生用ガスの供給量と、に基づいて、プラズマ発生用ガスの残時間を演算する。したがって、残時間の精度を高めることができる。
前記報知部は、前記残存情報を表示してもよい。
この場合、報知部が、残存情報を表示する。したがって、例えば、報知部が、残存情報を音声により報知する場合とは異なり、使用者が、プラズマ発生用ガスの残存情報を視認すること等ができる。
前記供給源は２本以上のボンベからなり、前記２本以上のボンベがそれぞれ異なるプラズマ発生用ガスを前記プラズマ発生部に供給してもよい。
この場合、供給源は２本以上のボンベからなり、２本以上のボンベはそれぞれ異なるプラズマ発生用ガスをプラズマ発生部に供給する。したがって、報知部により、それぞれのボンベからプラズマ発生部にプラズマ発生用ガスを供給することができる残回数や残時間を残存情報として報知することにより、それぞれのボンベの残情報の精度を高めることができる。
本発明によれば、プラズマ発生用ガスや電力の浪費を防止し、かつ、確実に治療効果を得ることを可能にすることにより、プラズマ式治療装置の利便性を高めることができる。
本発明の一実施形態に係るプラズマ式治療装置を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るプラズマ式治療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。 図２の照射器具のｙ－ｙ断面図である。 本発明の一実施形態に係るプラズマ式治療装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の変形例に係るプラズマ式治療装置を示す模式図である。
本発明のプラズマ式治療装置は、プラズマジェット照射装置又は活性ガス照射装置である。
プラズマジェット照射装置は、プラズマを発生させる。プラズマジェット照射装置は、発生したプラズマと、活性種と、を被照射物に直接照射する。前記活性種は、プラズマ中の気体又はプラズマ周辺の気体とプラズマとが反応して生成される。活性種としては、活性酸素種や活性窒素種を例示できる。活性酸素種としては、ヒドロキシルラジカル、一重項酸素、オゾン、過酸化水素、スーパーオキシドアニオンラジカル等を例示できる。活性窒素種としては、一酸化窒素、二酸化窒素、ペルオキシナイトライト、過酸化亜硝酸、三酸化二窒素等を例示できる。
活性ガス照射装置は、プラズマを発生させる。活性ガス照射装置は、活性種を含む活性ガスを被照射物に照射する。前記活性種は、プラズマ中の気体又はプラズマ周辺の気体とプラズマとが反応して生成される。
以下、本発明のプラズマ式治療装置の一実施形態について説明する。
本実施形態のプラズマ式治療装置は、活性ガス照射装置である。
図１から図５に示すように、本実施形態の活性ガス照射装置１００は、照射器具１０と、検出部１５と、供給ユニット２０と、ガス管路３０と、電気配線４０と、供給源７０と、報知部８０と、制御部９０（演算部）と、を備える。
照射器具１０は、照射器具１０内で発生した活性ガスを吐出する。供給ユニット２０は、照射器具１０に電力及びプラズマ発生用ガスを供給する。供給ユニット２０は、供給源７０を収容している。供給源７０は、プラズマ発生用ガスを収容している。供給ユニット２０は、例えば、１００Ｖの家庭用電源等の電源（不図示）と接続されている。また、前記電源がポータブル電源であることも本発明の好ましい態様の一つである。ガス管路３０は、照射器具１０と供給ユニット２０とを接続している。電気配線４０は、照射器具１０と供給ユニット２０とを接続している。本実施形態において、ガス管路３０と電気配線４０とは、各々独立しているが、ガス管路３０と電気配線４０とは一体でもよい。
図２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。ヘッド部２ａは、管軸Ｏ１方向に延びる第一の活性ガス流路７を内部に有している。管軸Ｏ１は、胴体部２ｂの管軸である。
　胴体部２ｂは、外周面に操作スイッチ９（操作部）を備えている。
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（誘電体）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、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を例示できる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）等を例示できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等を例示できる。
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、０．５ｍｍ～２０ｍｍが好ましく、１ｍｍ～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４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、内部電極４の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、０．０５ｍｍ～５ｍｍが好ましく、０．１ｍｍ～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、導電性を有してもよい。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。
ノズル１における照射管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、０．５ｍｍ～５ｍｍが好ましい。開口径が上記下限値以上であれば、活性ガスの圧力損失を抑制できる。開口径が上記上限値以下であれば、照射する活性ガスの流速を高めて、患部の治癒等を促進できる。
照射管１ｃは、管軸Ｏ１に対して屈曲している。
照射管１ｃの管軸Ｏ２と管軸Ｏ１とのなす角度θは、活性ガス照射装置１００の用途等を勘案して決定できる。
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。
図２、図４及び図５に示すように、検出部１５は、照射器具１０に設けられている。図２及び図４に示すように、検出部１５は、照射器具１０に加えられた外力（衝撃力）を検出する。検出部１５は、ノズル１よりもプラズマ発生部１２に近い。照射器具１０に外力が加えられると、プラズマ発生部１２に備えられた管状誘電体３と、その内部に配置された内部電極４とが衝突し、管状誘電体３が破損することがある。そこで、検出部１５を、ノズル１よりもプラズマ発生部１２に近い位置に設けることにより、プラズマ発生部１２が受けた外力を検知することが好ましい。これにより、管状誘電体３が破損したか否かを判別することができる。
ここで、「ノズル１よりもプラズマ発生部１２に近い」とは、管軸Ｏ１に沿って離間して設けられているノズル１とプラズマ発生部１２とに関して、検出部１５の管状誘電体３側の端部から管状誘電体３の先端部までの距離Ａが、検出部１５のノズル１側の端部からノズル１の付け根（ノズル１とカウリング２との境界）までの距離Ｂよりも短い（即ち、距離Ｂ／距離Ａの比が１未満である）ことを意味する。距離Ａが０である場合とは、検出部１５を正面（検出部１５の管軸Ｏ１とは反対側の面）から見たときに、検出部１５の管状誘電体３側の端部の位置と管状誘電体３の先端部の位置が一致する場合のみならず、検出部１５と管状誘電体３とが重なり合う状態をも包含する。
上記のことから明らかな通り、管状誘電体３の破損は、管状誘電体３と内部電極４とが対向している箇所で特に発生し易い。また、図２に示すように、管状誘電体３よりも内部電極４が短く、内部電極４の先端部が管状誘電体３の内面に対向している場合、この内部電極４の先端部が管状誘電体３の内面に対向している箇所で管状誘電体３の破損が特に発生し易い。したがって、検出部１５は、管状誘電体３と内部電極４とが対向している箇所、特に内部電極４の先端部が管状誘電体３の内面に対向している箇所に加わった外力を確実に検出できる位置に設置することがより好ましい。この観点から、検出部１５は、検出部１５を正面（検出部１５の管軸Ｏ１とは反対側の面）から見たときに、管状誘電体３と重なり合う位置に配置することが好ましく、内部電極４の先端部と重なり合う位置に配置することがより好ましい。
また、照射器具１０において、管状誘電体３が受ける衝撃と同等、もしくはそれ以上の衝撃を受ける位置に、検出管１５を配置する必要がある。例えば、管状誘電体３に接触している部材とＯリング等のゴムを介さずに連続的に接続されている部材中に、検出部１５を配置することが好ましい。また、照射器具１０の胴体部２ｂ内において、Ｏリング等によって、管状誘電体３を胴体部２ｂと離隔して配置する場合には、管状誘電体３を保持している部材の外側にある、検出部１５を配置している部材の損失正接が、管状誘電体３が近接している部材の材料（衝撃を緩和し難い材料）の損失正接と同等以下であることが好ましい。また、照射器具１０が受けた衝撃をそのまま伝えられる位置に、検出部１５を配置することが好ましい。具体的には、照射器具１０の胴体部２ｂの最外層に、物質中の弾性波の伝搬速度が３０００ｍ／ｓｅｃ以上の材料を配置し、その材料に接するように検出部１５を配置する。物質中の弾性波の伝搬速度が３０００ｍ／ｓｅｃ以上の材料としては、金属材料等を用いることができる。
検出部１５は、凹部１６に配置されている。凹部１６は、胴体部２ｂの内周面に形成されている。管軸Ｏ１に直交する方向を径方向とすると、検出部１５は、管状誘電体３に対して径方向の外側に配置されている。検出部１５は、管軸Ｏ１方向に延びる管状に形成されている。検出部１５が管状であることにより、照射器具１０内の狭いエリアに、検出部１５を設置することができる。なお、検出部１５は管状のものに限定されず、後述する機能を有するものであれば、如何なる形状であってもよい。
なお、本明細書において、外力とは衝撃等により照射器具１０が外部から受ける力をいい、より具体的には、照射器具が床などに落下した際の衝撃力；照射器具に接続されている配線により、照射器具が振り子として動き、照射器具が壁などに衝突した際の衝撃力；照射器具の上に重量物が落下した際の衝撃力等をいう。
検出部１５は、照射器具１０に外力が加えられたときに変色する。本実施形態では、検出部１５の色は、検出部１５に所定の大きさ以上の外力が加えられる前後で異なる。検出部１５の色は、検出部１５に所定の大きさ以上の外力が加えられた後、元の色に戻らず変色したままである。
　検出部１５は、照射器具１０の外部から視認可能である。カウリング２には、のぞき窓１７が設けられている。のぞき窓１７は、検出部１５（凹部１６）に対して径方向の外側に配置されている。検出部１５は、のぞき窓１７を通して照射器具１０の外部から視認される。
図１に示すような供給ユニット２０は、照射器具１０に電気およびプラズマ発生用ガスを供給する。供給ユニット２０は、内部電極４と外部電極５との間に印加する電圧及び周波数を調節できる。供給ユニット２０は、供給源７０を収容する筐体２１を備えている。筐体２１は、供給源７０を離脱可能に収容する。これにより、筐体２１に収容された供給源７０内のガスがなくなったとき、プラズマ発生用ガスの供給源７０を交換することができる。
供給源７０は、プラズマ発生部１２にプラズマ発生用ガスを供給する。供給源７０は、内部にプラズマ発生用ガスが収容された耐圧容器である。図５に示すように、供給源７０は、筐体２１内に配置された配管７５に対して着脱可能に装着されている。配管７５は、供給源７０とガス管路３０とを接続している。供給源７０としては、例えば、交換式のボンベ（ガスボンベ）を用いることができる。
配管７５には、電磁弁７１、圧力レギュレータ７３、流量コントローラ７４及び圧力センサ７２（残量センサ）が取り付けられている。
電磁弁７１が開状態となると、供給源７０から配管７５及びガス管路３０を介して照射器具１０にプラズマ発生用ガスが供給される。図示の例では、電磁弁７１は、弁開度が調節できる構成ではなく、開閉の切り替えのみができる構成である。なお電磁弁７１は、弁開度が調節できる構成であってもよい。
圧力レギュレータ７３は、電磁弁７１と供給源７０との間に配置されている。圧力レギュレータ７３は、供給源７０から電磁弁７１に向かうプラズマ発生用ガスの圧力を低下（プラズマ発生用ガスを減圧）させる。
流量コントローラ７４は、電磁弁７１とガス管路３０との間に配置されている。流量コントローラ７４は、電磁弁７１を通過したプラズマ発生用ガスの流量（単位時間当たりの供給量）を調整する。流量コントローラ７４は、プラズマ発生用ガスの流量を、例えば３Ｌ／ｍｉｎに調整する。
圧力センサ７２は、供給源７０におけるプラズマ発生用ガスの残量Ｖ１を検出する。圧力センサ７２は、前記残量Ｖ１として、供給源７０内の圧力（残圧）を測定する。圧力センサ７２は、圧力レギュレータ７３と供給源７０との間（圧力レギュレータ７３よりも一次側）を通過するプラズマ発生用ガスの圧力（一次圧）を、供給源７０の圧力として測定する。圧力センサ７２としては、例えば、キーエンス社のＡＰ－Ｖ８０シリーズ（具体的には、例えばＡＰ－１５Ｓ）等を採用することができる。
なお、供給源７０における実際の残量Ｖ１（体積）は、圧力センサ７２が測定する残圧と、供給源７０の容量（内部容積）と、から算出される。
供給源７０として、多様な容量の供給源７０を使用する前提の場合、例えば、実際の供給源７０の容量を、図示しない入力部のシステム画面上で選択することで、演算用の容量を設定してもよい。
また、供給源７０として、定容量の供給源７０を使用する前提の場合、制御部９０がその容量を予め記憶しておいてもよい。
配管７５の供給源７０側の端部には、継手７６が設けられている。継手７６には、供給源７０が着脱可能に装着されている。供給源７０を継手７６に着脱させることで、電磁弁７１、圧力レギュレータ７３、流量コントローラ７４及び圧力センサ７２（以下、「電磁弁７１等」という。）を筐体２１に固定したまま、プラズマ発生用ガスの供給源７０を交換することができる。この場合、交換前の供給源７０、交換後の供給源７０のいずれについても共通の電磁弁７１等を使用することができる。なお電磁弁７１等は、供給源７０に固定され、供給源７０と一体的に筐体２１から離脱可能であってもよい。
供給源７０は２本以上のボンベからなり、２本以上のボンベがそれぞれ異なるプラズマ発生用ガスをプラズマ発生部１２に供給してもよい。この場合、報知部８０により、それぞれのボンベからプラズマ発生部１２にプラズマ発生用ガスを供給することができる残回数や残時間を残存情報として報知することにより、それぞれのボンベの残情報の精度を高めることができる。
また、供給源７０は２本以上のボンベからなる場合、活性ガス照射装置１００は、それぞれのボンベに対応する報知部８０を備えていてもよい。すなわち、活性ガス照射装置１００は、ボンベの数と同数の報知部８０を備えていてもよい。
図１に示すように、ガス管路３０は、供給ユニット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、供給ユニット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及び操作スイッチ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５に示すような制御部９０は、情報処理装置を用いて構成される。すなわち、制御部９０は、バスで接続されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　Ｕｎｉｔ）、メモリ及び補助記憶装置を備える。制御部９０は、プログラムを実行することによって動作する。制御部９０は、例えば、供給ユニット２０に内蔵されていてもよい。制御部９０は、照射器具１０、供給ユニット２０および報知部８０を制御する。
制御部９０には、照射器具１０の操作スイッチ９が電気的に接続されている。操作スイッチ９が操作されると、操作スイッチ９から制御部９０に電気信号が送られる。制御部９０が前記電気信号を受け付けると、制御部９０は電磁弁７１及び流量コントローラ７４を作動させ、かつ内部電極４と外部電極５との間に電圧を印加する。
本実施形態では、操作スイッチ９が押釦であり、使用者が操作スイッチ９を１回押した（使用者が操作スイッチ９を操作した）ときに、制御部９０が前記電気信号を受け付ける。すると制御部９０が、電磁弁７１を所定の時間、開放して電磁弁７１を通過したプラズマ発生用ガスの流量を流量コントローラ７４に調整させ、かつ内部電極４と外部電極５との間に電圧を所定の時間、印加する。その結果、供給源７０からプラズマ発生部１２に一定量のプラズマ発生用ガスが供給され、ノズル１から活性ガスが一定時間（例えば、数秒から数十秒程度、本実施形態では３０秒）、継続して吐出される。
すなわち、本実施形態では、使用者による操作スイッチ９を１回押下するあたりの活性ガスの吐出量が定まっている。このような、所定の吐出量の活性ガスを吐出する操作を単位操作とする。本実施形態では、単位操作が、使用者による操作スイッチ９の１回の押下である。単位操作１回あたりの活性ガスの吐出量（単位操作１回あたりの供給源７０からプラズマ発生部１２へのプラズマ発生用ガスの供給量）は、予め設定された固定値であってもよく、図示しない操作盤の操作等により設定可能な変動値であってもよい。
制御部９０は、プラズマ発生用ガスの残回数Ｎ及び残時間Ｔのうちの少なくとも一方を残存情報として演算する。本実施形態では、制御部９０は、残回数Ｎ及び残時間Ｔのうちの残回数Ｎのみを残存情報として演算する。
残回数Ｎは、供給源７０に残存するプラズマ発生用ガスによって、供給源７０からプラズマ発生部１２にプラズマ発生用ガスを供給することができる残りの単位操作の回数である。残時間Ｔは、供給源７０に残存するプラズマ発生用ガスによって、供給源７０からプラズマ発生部１２にプラズマ発生用ガスを供給することができる残りの時間である。なお、プラズマ発生用ガスを再度、充填する際の作業性が低下することを避けるために、供給源７０に多少の内圧（ガス圧）を残した状態で、供給源７０の使用を停止する必要がある。そのため、残回数Ｎは、供給源７０内のプラズマ発生用ガスを使い切った場合に想定されるプラズマを発生させることができる残りの回数よりも少なく設定される。また、残時間Ｔは、供給源７０内のプラズマ発生用ガスを使い切った場合に想定されるプラズマを発生させることができる残りの時間よりも短く設定される。
残回数Ｎ及び残時間Ｔはいずれも、供給源７０におけるプラズマ発生用ガスの残量Ｖ１から算出することができる。
残回数Ｎは、残量Ｖ１と、操作スイッチ９の単位操作１回あたりのプラズマ発生用ガスの供給量Ｖ２と、に基づいて演算（Ｎ＝Ｖ１／Ｖ２）することができる。また、直近数回のプラズマ発生用ガスの使用量（供給量）の平均値Ｖ２（平均値）を演算し、その平均値Ｖ２（平均値）をプラズマ発生用ガスの残量Ｖ１で除することにより、残回数Ｎを算出する。
残時間Ｔは、残量Ｖ１と、供給源７０からプラズマ発生部１２に単位時間あたり供給されるプラズマ発生用ガスの供給量Ｖ３と、に基づいて演算（Ｔ＝Ｖ１／Ｖ３）することができる。
報知部８０は、残回数Ｎおよび残時間Ｔのうちの少なくとも一方を報知する。本実施形態では、報知部８０は、残回数Ｎを表示する。報知部８０は、制御部９０が演算した残回数Ｎを数字で表示する。報知部８０として、例えば、任意の数字を表示可能なディスプレイ装置を採用してもよく、機械式のカウンタを採用してもよい。
なお図示の例では、報知部８０は、筐体２１の外面に、筐体２１と一体に設けられているが、供給ユニット２０から独立して設けられていてもよい。また報知部８０は、残回数Ｎを数字とは異なる形態により表示してもよい。例えば報知部８０として、文字盤および針により形成されるアナログ表示をする構成を採用してもよい。さらに例えば、報知部８０が、色の表示態様や、光の点灯の態様により残回数Ｎを報知してもよい。この場合、例えば、残回数Ｎを複数の段階に予め区分けしておくことが考えられる。すなわち、前記段階ごとに表示色を変更してもよい（例えば、残回数Ｎが十分多いときには青、残回数Ｎが少なくなってきたときには黄、残回数Ｎが残りわずかのときには赤、等）。また、前記段階ごとに点灯、点滅の切り替えをしてもよい（例えば、残回数Ｎが十分多いときには常時点灯、残回数Ｎが少なくなってきたときには周期が長い点滅、残回数Ｎが残りわずかのときには周期が短い点滅、等）。
さらに報知部８０は、音声によって残回数Ｎを報知してもよい。この場合、報知部８０としては、例えばスピーカ等を採用することができる。またこの場合、残回数Ｎを数字で読み上げてもよい。また、残回数Ｎが所定の閾値以下や０になったときに、ブザー音等により報知してもよい。上記のような数字等による残回数Ｎの表示と、音声やブザー音等による残回数Ｎの報知とを組み合わせてもよい。これらを組み合わせることにより、使用者が残回数Ｎをより速やかに認識することができる。
本実施形態のように、使用者が操作スイッチ９を操作したときに、供給源７０からプラズマ発生部１２に一定量のプラズマ発生用ガスが供給される場合には、残時間Ｔを報知することよりも残回数Ｎを報知することの方が使用者の利便性を高めることができる。なお本実施形態と異なり、例えば使用者が操作スイッチ９を押下している間、プラズマ発生用ガスがプラズマ発生部１２に連続的に供給されるような構成の場合には、残回数Ｎを報知することよりも、図６に示す変形例に係る活性ガス照射装置１００Ｂのように、残時間Ｔを報知することの方が使用者の利便性を高めることができる。また、使用者が供給源７０におけるプラズマ発生用ガスの残りのガス圧が分かっても、残回数Ｎが分からない場合には、残時間Ｔを報知する。
なお、制御部９０が電気通信回線に接続可能である場合、残回数Ｎや残時間Ｔが所定の閾値以下となったときに、制御部９０が、電気通信回線を通して新たな供給源７０を発注してもよい。
次に、活性ガス照射装置１００の使用方法を説明する。
例えば医師などの使用者は、照射器具１０を持って移動させ、ノズル１を後述する被照射物に向ける。この状態で操作スイッチ９を押し、供給源７０から照射器具１０に電気及びプラズマ発生用ガスを供給する。
照射器具１０に供給したプラズマ発生用ガスは、管状誘電体３の後端部から管状誘電体３の内空部に流入する。プラズマ発生用ガスは、内部電極４と外部電極５とが対向する位置において電離し、プラズマになる。
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向きに対向している。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。
生じた活性ガスは照射口１ａから吐出される。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体積％～１００体積％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、１Ｌ／ｍｉｎ～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。
交流の周波数が前記上限値未満であれば、発生するプラズマの温度を低く抑えられる。交流の周波数が前記下限値以上であれば、さらに効率的にプラズマを発生できる。
ノズル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、０．０１ｍｍ～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。
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、ヒドロキシルラジカル、一重項酸素、オゾン、過酸化水素、スーパーオキシドアニオンラジカル、一酸化窒素、二酸化窒素、ペルオキシナイトライト、過酸化亜硝酸、三酸化二窒素等を例示できる。活性ガスに含まれる活性種の種類は、例えば、プラズマ発生用ガスの種類等にさらに調節できる。
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、０．１μｍｏｌ／Ｌ～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１ａから液面までの距離を５．０ｍｍとする。活性ガスを照射した前記溶液について、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）法を利用して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、０．１μｍｏｌ／Ｌ～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１ａから液面までの距離を５．０ｍｍとする。活性ガスを照射した前記溶液について、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）法を利用して一重項酸素濃度を測定し、これを一重項酸素密度とする。
照射口１ａから照射する活性ガスの流量は、１Ｌ／ｍｉｎ～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効果を有する。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、１Ｌ／ｍｉｎ～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回～５回、毎回１０秒～１０分、１日～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、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も好適である。
以上説明したような本実施形態に係る活性ガス照射装置１００によれば、報知部８０が、プラズマ発生用ガスの残回数Ｎを報知する。したがって、例えば、使用者が供給源７０を交換するタイミングを容易に理解すること等が可能になり、プラズマ式治療装置１００の利便性を高めることができる。供給源７０は交換式であるため、プラズマ発生用ガスが残った状態で供給源７０を交換すると、プラズマ発生用ガスが無駄になる。本実施形態に係る活性ガス照射装置１００によれば、使用者が供給源７０を交換するタイミングを容易に理解ことができるため、プラズマ発生用ガスを使い切った後、供給源７０を交換することができる。
報知部８０が、残回数Ｎを表示する。したがって、例えば、報知部８０が、残回数Ｎを音声により報知する場合とは異なり、使用者が、プラズマ発生用ガスの残回数Ｎを視認すること等ができる。
制御部９０が、供給源７０におけるプラズマ発生用ガスの残量Ｖ１と、操作スイッチ９の単位操作１回あたりのプラズマ発生用ガスの供給量Ｖ２と、に基づいて、プラズマ発生用ガスの残回数Ｎを演算する。したがって、残回数Ｎの精度を高めることができる。
また、本実施形態に係る活性ガス照射装置１００によれば、プラズマ発生用ガスの漏洩を検知することもできる。例えば、使用前の圧力、使用後の圧力とその日の使用履歴から、供給源７０におけるプラズマ発生用ガスの圧力差を確認することにより、プラズマ発生用ガスの漏洩を検知する。
＜他の実施形態＞
なお、本発明は、上記の実施形態に限定するものではない。
検出部１５がなくてもよい。
操作スイッチ９が、上記の実施形態と異なっていてもよい。例えば、照射器具１０に操作スイッチ９を設けることに代えて、供給ユニット２０に足踏みペダルを設けてもよい。この場合、足踏みペダルを操作部とし、例えば使用者が足踏みペダルを踏んだときに、供給源７０からプラズマ発生用ガスをプラズマ発生部１２に供給する構成を採用すること等ができる。
制御部９０が、供給源７０におけるプラズマ発生用ガスの残量Ｖ１と、操作スイッチ９の単位操作１回あたりのプラズマ発生用ガスの供給量Ｖ２と、に基づかずに残回数Ｎを演算してもよい。例えば、制御部９０が、新品の供給源７０における使用回数Ｎ１を予め記憶しておき、かつ、新品の供給源７０の使用を開始してからの操作スイッチ９の累積操作回数Ｎ２（累積吐出回数）を記憶することで、制御部９０が残回数Ｎを演算する（Ｎ＝Ｎ１－Ｎ２）することもできる。
なお上述のように、供給源７０におけるプラズマ発生用ガスの残量Ｖ１を、圧力センサ７２を利用して測定する方法は（一次圧を圧力センサ７２で監視して残量を算出する方法）は、供給源７０の残量Ｖ１をより正確に把握できるため好ましい。
しかしながら、残量Ｖ１の測定方法は、この方法に限られず、圧力センサ７２を使用せずに、残量Ｖ１を算出しても良い。例えば、制御部９０にて、単位操作が何回行われたかをカウントして、初期ガス量からの引き算にて、残量Ｖ１を算出することが可能である。また、流量コントローラ７４の設定値に稼働時間をかけることで、既に使用したプラズマ発生用ガスの使用量を演算し、この使用量を、新品の供給源７０におけるプラズマ発生用ガスの量から引くことで、残量Ｖ１を算出してもよい。これらの演算は、例えば制御部９０により実施することができる。またこれらの場合、圧力センサ７２を使用しないことで、例えば、供給源７０と圧力レギュレータ７３（レギュレータ）を直接接続する等し、配管７５をシンプルにすることができる。その結果、例えば、供給源７０の交換性を向上させること等ができる。このとき、配管７５の耐圧性を向上させるために、配管７５として金属配管を採用してもよい。
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。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
１　　 ノズル
９　　 操作スイッチ
１０　 照射器具
１２　 プラズマ発生部
１５　 検出部
７０　 供給源
８０　 報知部
９０　 制御部（演算部）
１００、１００Ｂ　　　 活性ガス照射装置

Claims (6)

  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及び前記プラズマによって生じる活性ガスの少なくとも一方を吐出するノズルと、
    前記プラズマ発生部にプラズマ発生用ガスを供給する供給源と、
    使用者が操作したときに、前記供給源から前記プラズマ発生部に一定量の前記プラズマ発生用ガスを供給させる操作部と、
    前記供給源に残存する前記プラズマ発生用ガスによって、前記供給源から前記プラズマ発生部に前記プラズマ発生用ガスを供給することができる残回数を残存情報として報知する報知部と、を備えているプラズマ式治療装置。
  2. 前記供給源におけるプラズマ発生用ガスの残量と、前記操作部の単位操作１回あたりの前記プラズマ発生用ガスの供給量と、に基づいて前記残回数を演算する演算部を更に備えている請求項１に記載のプラズマ式治療装置。
  3. プラズマ発生部と、
    前記プラズマ発生部にて発生したプラズマ及び前記プラズマによって生じる活性ガスの少なくとも一方を吐出するノズルと、
    前記プラズマ発生部にプラズマ発生用ガスを供給する供給源と、
    前記供給源に残存する前記プラズマ発生用ガスによって、前記供給源から前記プラズマ発生部に前記プラズマ発生用ガスを供給することができる残時間を残存情報として報知する報知部と、を備えているプラズマ式治療装置。
  4. 前記供給源におけるプラズマ発生用ガスの残量と、前記供給源から前記プラズマ発生部に単位時間あたりに供給される前記プラズマ発生用ガスの供給量と、に基づいて前記残時間を演算する演算部を更に備えている請求項３に記載のプラズマ式治療装置。
  5. 前記報知部は、前記残存情報を表示する請求項１から４のいずれか１項に記載のプラズマ式治療装置。
  6. 前記供給源は２本以上のボンベからなり、前記２本以上のボンベはそれぞれ異なるプラズマ発生用ガスを前記プラズマ発生部に供給する請求項１から５のいずれか１項に記載のプラズマ式治療装置。
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