WO2019093388A1 - プラズマ式治療装置 - Google Patents

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WO2019093388A1
WO2019093388A1 PCT/JP2018/041390 JP2018041390W WO2019093388A1 WO 2019093388 A1 WO2019093388 A1 WO 2019093388A1 JP 2018041390 W JP2018041390 W JP 2018041390W WO 2019093388 A1 WO2019093388 A1 WO 2019093388A1
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WO
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plasma
detection unit
irradiation
irradiation device
gas
Prior art date
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PCT/JP2018/041390
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English (en)
French (fr)
Inventor
喜重 瀧川
悠 長原
上原　剛
貴也 大下
Original Assignee
積水化学工業株式会社
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Publication date
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    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00—Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C17/00—Devices for cleaning, polishing, rinsing or drying teeth, teeth cavities or prostheses; Saliva removers; Dental appliances for receiving spittle
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/44—Applying ionised fluids

Definitions

  • the present invention relates to a plasma treatment apparatus.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2017-215731, 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 irradiation device may be subjected to an unintended external force (impact force).
  • impact force can be considered as an external force which an irradiation tool receives. Impact force when the irradiation tool falls to the floor or the like; Wire connected to the irradiation tool causes the irradiation tool to move as a pendulum, impact force when the irradiation tool collides with a wall etc; heavy weight on the irradiation tool Impact force when it falls.
  • the tubular dielectric for example, a glass tube
  • the dielectric may be damaged.
  • the tubular dielectric is broken, the dielectric barrier discharge becomes unstable, the strength of the plasma discharged from the irradiation device and the composition of the active gas are affected, and the therapeutic effect may be reduced. Also, fragments of the tubular dielectric resulting from breakage may clog the gas flow path inside the tubular dielectric.
  • the flow rate of the plasma generation gas is reduced to affect the strength of the plasma and the composition of the active gas, which may lower the therapeutic effect.
  • the tubular dielectric is broken due to an external force due to its structure, it is difficult not only to confirm it from the outside, but it is also difficult to change the strength of the plasma and the composition of the active gas. It is not easy to check. Therefore, conventionally, there has been a risk that the treatment may be performed without the user being aware that the treatment effect of the plasma treatment apparatus is decreasing.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to suppress discharge of plasma and active gas in a state where the therapeutic effect is reduced in a plasma treatment apparatus.
  • a plasma treatment apparatus includes an irradiation device having a plasma generation unit, a nozzle for discharging at least one of plasma generated by the plasma generation unit and an active gas generated by the plasma, and the irradiation device. And a detection unit that detects the applied external force.
  • the detection unit detects an external force received by the irradiation device. Therefore, a user such as a doctor can recognize from the detection unit that an external force is applied to the irradiation device. Thereby, for example, after an external force is applied to the irradiation device, it is possible to prevent continued treatment using the irradiation device, etc., and suppress the discharge of plasma and active gas in the state where the treatment effect is reduced. can do.
  • the detection unit may be closer to the plasma generation unit than the nozzle.
  • the detection unit is closer to the plasma generation unit than the nozzle.
  • the external force which the plasma generation part received especially among the irradiation instruments can be accurately detected by the detection part.
  • discharge of plasma or active gas is likely to be affected. Therefore, by accurately detecting the external force received by the plasma generation unit by the detection unit, discharge of plasma or active gas in a state in which the therapeutic effect is reduced can be reliably suppressed.
  • the detection unit may be detachable from the irradiation device.
  • the detection unit is detachable from the irradiation device. Therefore, for example, after the user recognizes that an external force is applied to the irradiation device, the irradiation device is inspected and no abnormality is found in the irradiation device itself, and the detection unit becomes unusable. At any time, the detection unit can be detached from the irradiation device and replaced, and the irradiation device can be reused.
  • the detection unit may change color when the irradiation device receives the external force.
  • the detector discolors when an external force is applied to the irradiation device. Therefore, it is possible to determine whether or not an external force is applied to the irradiation device, for example, simply by visually recognizing the detection unit by the user.
  • the calculation unit calculates the external force based on the detection result of the detection unit. Therefore, based on the calculation result of the calculation unit, the user can determine whether or not an external force is applied to the irradiation device.
  • the present invention it is possible to suppress discharge of plasma and active gas in a state where the therapeutic effect is reduced in the plasma treatment apparatus.
  • 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.
  • 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.
  • 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 plasma generator 12 can be detached from the cowling 2.
  • the plasma generating unit 12 is pulled out of the cowling 2 in the direction of the tube axis O1, for example.
  • the plasma generation portion 12 may be configured such that the plasma generation portion 12 is pulled forward with respect to the body portion 2b Along the direction of the axis O1, the head portion 2a side is the front side, and the body portion 2b side is the rear side).
  • a new plasma generation unit 12 can be attached to the cowling 2.
  • the new plasma generation unit 12 can be inserted into the cowling 2 in the direction of the tube axis O1.
  • 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) received by the irradiation device 10. The detection unit 15 is closer to the plasma generation unit 12 than the nozzle 1. As described above, when an external force is applied to the irradiation tool 10, the tubular dielectric 3 provided in the plasma generation unit 12 collides with the internal electrode 4 disposed therein, and the tubular dielectric 3 is broken. There is. 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 detection unit 15 is detachable from the irradiation device 10. After the detection unit 15 separates the plasma generation unit 12 from the cowling 2, the detection unit 15 is extracted from the inside of the cowling 2 to the outside. Therefore, for example, after the user recognizes that an external force is applied to the irradiation device 10, the irradiation device 10 is inspected and no abnormality is observed in the irradiation device 10 itself, and the detection unit 15 is reused.
  • the detection unit 15 can be detached from the irradiation device 10 and replaced, and the irradiation device 10 can be reused.
  • 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 discolored when an impact acceleration equal to or higher than a predetermined impact acceleration (impact value) is applied, and the discolored state is maintained.
  • the detection unit 15 prevents the color from changing when falling from a height lower than the height (for example, 50 cm) of the treatment table (impact value G: 80 or less).
  • the detecting unit 15 reliably changes color when it falls from a height higher than 1 m (impact value G: 112 or more). That is, the detection unit 15 preferably changes color when the impact value G exceeds 80, and more preferably changes color when the impact value G exceeds 112.
  • V the velocity (collision velocity) V when the object collides with the floor surface (or the surface serving as the reference of height)
  • collision moment acceleration The acceleration at the moment when the object collides with the floor surface (collision moment acceleration) is represented by collision velocity V / collision time.
  • collision time the time for which the object collides with the floor surface
  • the impact value G when the object collides with the floor surface is represented by the collision instantaneous acceleration / gravitational acceleration.
  • IEC 60601-1 15.3.4 drop test to ensure the safety and basic performance of medical electrical devices, “hand-held medical devices have an unacceptable risk due to falling There should be no breakage to cause “,” “in the determination of suitability, from the height used for the test sample, or the height of 1 m, whichever is higher, on a hard wood board placed in concrete Free fall one time each in three different postures that can be taken at the time of normal use.
  • the irradiation instrument 10 may fall from the treatment table (1 m or less in height) when treating the inside of the patient's oral cavity on the treatment table, so the height is 1 m.
  • the irradiation device 10 is surely discolored.
  • the impact value G is a value obtained by dividing the change (acceleration) of the speed from when the object collides to when it stops by the weight acceleration 9.8 (m / sec 2 ).
  • a shock watch (registered trademark) of Shock Watch, Inc.
  • an impact detection tube for example, a tube type of a shock watch (registered trademark)
  • an impact detection indicator for example, MAG 2000 etc. of shock watch (registered trademark) etc.
  • the detection unit 15 can be appropriately designed according to, for example, the strength (size, shape, material, etc.) of the tubular dielectric 3. By appropriately designing the detection unit 15, for example, it is possible to adjust the threshold value of the impact acceleration related to the color change of 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.
  • a transparent resin film is attached to the viewing window 17 in order to prevent the entry of water from the outside.
  • the size (opening area) of the viewing window 17 is the same as the size of the discolored portion of the detection unit 15 or smaller than the size of the discolored portion of the detection unit 15. Thereby, what can be visually recognized through the viewing window 17 is only the color change of the detection unit 15, and the color change of the detection unit 15 can be more accurately visually recognized. Furthermore, the sensitivity of the detection of the external force by the detection unit 15 is such that it responds to a force smaller than the minimum force (impact force) at which the tubular dielectric 3 breaks.
  • 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. Thereby, when the gas in the supply source 70 accommodated in the housing 21 runs out, the supply source 70 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 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 of the plasma generating 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.
  • 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.
  • the supply source is fixed while the solenoid valve 71, the pressure regulator 73, the flow controller 74 and the pressure sensor 72 (hereinafter referred to as "the solenoid valve 71 etc.") are fixed to the housing 21. 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 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 controller 90 calculates the remaining number N of the plasma generation gas.
  • the remaining number N is the remaining number of times that 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 can be calculated from the remaining amount V1 of the gas for plasma generation in the supply source 70.
  • the notification unit 80 notifies the remaining number N of times.
  • 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 may notify the remaining number N by voice. In this case, for example, a speaker or the like can be adopted as the notification unit 80.
  • 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 detection part 15 detects the external force which the irradiation tool 10 received. Therefore, a user such as a doctor can recognize from the detection unit 15 that an external force is applied to the irradiation device 10. Furthermore, when an external force is applied to the irradiation device 10, the tubular dielectric 3 provided in the plasma generation unit 12 collides with the internal electrode 4 disposed therein, and the tubular dielectric 3 is broken. If the detection unit 15 is set so as to detect the external force of a value determined by checking in advance whether or not to do so, the presence or absence of breakage of the tubular dielectric 3 can be determined with high reliability.
  • the detection unit 15 is closer to the plasma generation unit 12 than the nozzle 1. Thereby, the external force which especially the plasma generation part 12 received among the irradiation instruments 10 can be detected with sufficient precision by the detection part 15.
  • FIG. 12 When an external force is applied to the plasma generation unit 12, discharge of plasma or active gas is likely to be affected. Therefore, by accurately detecting the external force received by the plasma generation unit 12 by the detection unit 15, it is possible to reliably suppress the discharge of the plasma or the active gas in the state where the therapeutic effect is reduced.
  • the detection unit 15 is detachable from the irradiation device 10. Therefore, for example, after the user recognizes that an external force is applied to the irradiation device 10, the irradiation device 10 is inspected and no abnormality is observed in the irradiation device 10 itself, and the detection unit 15 is reused. Even when it becomes impossible or the like, the detection unit 15 can be detached from the irradiation device 10 and replaced, and the irradiation device 10 can be reused.
  • the detection unit 15 When an external force is applied to the detection unit 15, the detection unit 15 changes color. Therefore, for example, it is possible to determine whether or not an external force is applied to the irradiation device 10 simply by visually recognizing the detection unit 15 by the user.
  • a detection unit that detects the color change and sends an electric signal to the control unit 90 may be separately provided.
  • the control unit 90 may control the notification unit 80 based on the electrical signal sent from the detection unit, and the notification unit 80 may notify that the external force is input, for example, by a sound such as an alarm.
  • the control unit 90 may stop power supply from the supply unit 20 to the irradiation device 10 based on the electrical signal.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • a sensor that converts an external force into an electric signal can be employed.
  • an acceleration sensor etc. are mentioned, for example.
  • the detection result of the detection unit 15 is sent to the control unit 90, and the control unit 90 calculates an external force based on the detection result.
  • the control unit 90 can detect not only the magnitude of the external force but also the direction of the external force, the time when the external force is input, and the like.
  • the control unit 90 may control the notification unit 80, and the notification unit 80 may notify that the external force is input, for example, by a sound such as an alarm.
  • the control unit 90 may stop the power supply from the supply unit 20 to the irradiation device 10 based on the detection result. In this case, the control unit 90 calculates an external force based on the detection result of the detection unit 15. Therefore, based on the calculation result of the control unit 90, the user can determine whether an external force is applied to the irradiation device 10.
  • the detection unit 15 is not limited to, for example, a configuration that detects a dynamic load such as an impact force as an external force.
  • a configuration for detecting a static load as an external force may be adopted as the detection unit 15.
  • the detection unit 15 may not be detachable from the irradiation device 10. In this case, when the detection unit 15 detects that an external force is applied to the irradiation device 10, the entire irradiation device 10 may be replaced.
  • the detection unit 15 may be closer to the nozzle 1 than the plasma generation unit 12. In this case, the external force received by the nozzle 1 can be accurately detected by the detection unit 15. As a result, for example, the user can recognize the change in the direction of the nozzle 1 caused by the application of the external force.
  • the detection units 15 may be installed at two locations on the nozzle 1 side and the internal electrode 4 side along the longitudinal direction of the irradiation tool 10. In this way, it is possible to more accurately detect that an external force is applied to the plasma generation unit 12. In addition, it is preferable to install an alarm (alarm) notifying the color change in the irradiation device 10 or the supply unit 20 when the detection unit 15 detects an external force received by the irradiation device 10 and discolors. In this way, it is possible to prevent the detection unit 15 from having a color change.
  • the operation switch 9 may be different from the above embodiment.
  • the supply unit 20 may be provided with a foot pedal.
  • 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 notification unit 80 may not be necessary.
  • 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

落下による衝撃力等の意図せぬ外力により管状誘電体が破損し、治療効果が低下した状態では、プラズマや活性ガスの吐出を抑制する、プラズマ式治療装置を提供する。 本発明のプラズマ式治療装置は、プラズマ発生部（１２）と、プラズマ発生部（１２）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（１）と、を有する照射器具（１０）と、照射器具（１０）が受けた衝撃力等の意図せぬ外力を検出する検出部（１５）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２０１７－２１５７３１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
この種のプラズマ式治療装置において、照射器具が意図せぬ外力（衝撃力）を受けることがある。照射器具が受ける外力としては、次のような衝撃力が考えられる。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。
照射器具に、上記のような衝撃力が加えられると、照射器具のプラズマ発生部に備えられた管状誘電体（例えば、ガラス管）と、その内部に配置された内部電極とが衝突し、管状誘電体が破損することがある。管状誘電体が破損すると、誘電体バリア放電が不安定になり、照射器具から吐出されるプラズマの強度や活性ガスの組成に影響が生じ、治療効果が低下する懸念がある。また、破損により生じた管状誘電体の破片が、管状誘電体内部のガス流路内に詰まることがある。ガス流路内に破片が詰まると、プラズマ発生用ガスの流量が低下してプラズマの強度や活性ガスの組成に影響が生じ、治療効果が低下する懸念がある。
しかしながら、プラズマ式治療装置においては、その構造上、外力により管状誘電体が破損した場合であっても、それを外部から確認することは難しいのみならず、プラズマの強度や活性ガスの組成の変化を確認することも容易ではない。したがって、従来、使用者がプラズマ式治療装置による治療効果が低下していることに気づかないまま、治療が行われてしまう虞があった。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、プラズマ式治療装置において、治療効果が低下した状態でのプラズマや活性ガスの吐出を抑制す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、を有する照射器具と、前記照射器具に加えられた外力を検出する検出部と、を備えている。
この場合、検出部が、照射器具が受けた外力を検出する。したがって、照射器具に外力が加えられたことを、例えば医師などの使用者が検出部から認識することができる。これにより、例えば、照射器具に外力が加えられた後に、その照射器具を用いて治療し続けるのを防ぐこと等が可能になり、治療効果が低下した状態でのプラズマや活性ガスの吐出を抑制することができる。
前記検出部は、前記ノズルよりも前記プラズマ発生部に近くてもよい。
この場合、検出部がノズルよりもプラズマ発生部に近い。これにより、照射器具のうち、特にプラズマ発生部が受けた外力を、検出部によって精度良く検出することができる。プラズマ発生部に外力が加えられると、プラズマや活性ガスの吐出に影響が生じ易い。したがって、プラズマ発生部が受けた外力を検出部によって精度良く検出することで、治療効果が低下した状態でのプラズマや活性ガスの吐出を確実に抑制することができる。
前記検出部は、前記照射器具から離脱可能であってもよい。
この場合、検出部が、照射器具から離脱可能である。したがって、例えば、照射器具に外力が加えられたことを使用者が認識した後、照射器具を検査して照射器具そのものの異常がみられない場合であって、検出部が再使用不能となったときなどであっても、検出部を照射器具から離脱させて交換し、照射器具を再利用することができる。
前記検出部は、前記照射器具が前記外力を受けたときに変色してもよい。
この場合、照射器具に外力が加えられたときに検出部が変色する。したがって、例えば使用者が単に検出部を視認すること等により、照射器具に外力が加えられたか否かを判別することができる。
前記検出部の検出結果に基づいて前記外力について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、検出部の検出結果に基づいて外力について演算する。したがって、演算部の演算結果に基づいて、照射器具に外力が加えられたか否かを使用者が判別することができる。
本発明によれば、プラズマ式治療装置において、治療効果が低下した状態でのプラズマや活性ガスの吐出を抑制することができる。
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。 本発明の他の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。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。
プラズマ発生部１２は、カウリング２から離脱可能である。プラズマ発生部１２は、例えば、カウリング２から管軸Ｏ１方向に引き抜かれる。例えば、カウリング２をヘッド部２ａと胴体部２ｂとに分解した後、プラズマ発生部１２が、胴体部２ｂに対して前側に引き抜かれるようにプラズマ発生部１２を構成してもよい（なお、管軸Ｏ１方向に沿ってヘッド部２ａ側を前側、胴体部２ｂ側を後側とする）。
例えば、プラズマ発生部１２が破損した場合などには、カウリング２からプラズマ発生部１２を離脱させた後、新たなプラズマ発生部１２をカウリング２に装着することができる。このとき、新たなプラズマ発生部１２は、カウリング２に対して管軸Ｏ１方向に差し込むことができる。
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が受けた外力（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。上述した通り、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。
検出部１５は、照射器具１０から離脱可能である。検出部１５は、プラズマ発生部１２をカウリング２から離脱させた後、カウリング２内から外部に取り出される。したがって、例えば、照射器具１０に外力が加えられたことを使用者が認識した後、照射器具１０を検査して照射器具１０そのものの異常がみられない場合であって、検出部１５が再使用不能となったときなどであっても、検出部１５を照射器具１０から離脱させて交換し、照射器具１０を再利用することができる。
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。本実施形態では、検出部１５が、所定の衝撃加速度（衝撃値）以上の衝撃加速度が加えられたときに変色し、変色した状態が維持される。検出部１５は、治療台の高さ（例えば、５０ｃｍ）よりも低い高さから落下した場合（衝撃値Ｇ：８０以下）には変色しないようにする。また、検出部１５は、１ｍよりも高い高さから落下した場合（衝撃値Ｇ：１１２以上）には確実に変色するようにする。すなわち、検出部１５は、衝撃値Ｇが８０を超える場合に変色することが好ましく、衝撃値Ｇが１１２を超える場合に変色することがより好ましい。
物体が自由落下した場合、物体が床面（あるいは高さの基準となる面）に衝突する時の速度（衝突速度）Ｖは、Ｖ＝（２ｇｈ）１／２で表される。従って、物体が１ｍの高さから自由落下した場合、物体が床面に衝突する時の速度は、（２×９．８（ｍ／ｓｅｃ２）×１（ｍ））１／２＝４．４（ｍ／ｓｅｃ）である。
物体が床面に衝突する瞬間の加速度（衝突瞬間加速度）は、衝突速度Ｖ／衝突時間で表される。ここで、物体が床面に衝突する時間（衝突時間）を４ｍｓｅｃ（４×１０－３ｓｅｃ）と仮定する。従って、物体が床面に衝突する瞬間の衝突瞬間加速度は、４．４（ｍ／ｓｅｃ）／４×１０－３（ｓｅｃ）＝１１００（ｍ／ｓｅｃ２）である。
物体が床面に衝突する時の衝撃値Ｇは、衝突瞬間加速度／重力加速度で表される。従って、物体が床面に衝突する時の衝撃値Ｇは、１１００（ｍ／ｓｅｃ２）／９．８（ｍ／ｓｅｃ２）＝１１２である。
医療用電気機器の安全性と基本的性能を確保するための、一連の技術規格であるＩＥＣ６０６０１－１の１５．３．４落下試験には、「手持ち型の医療機器は、落下によって受容できないリスクを生じる破損があってはならない。」、「適合性の判断では、試験サンプルに使用する高さ、又は１ｍの高さのいずれかの高い方から、コンクリートに設置した硬い木製の板の上に正常使用時に取ることができる３つの異なる姿勢でそれぞれ一度ずつ自由落下させる。」旨の記載がある。活性ガス照射装置１００を用いた治療では、治療台上にいる患者の口腔内を治療する際、治療台（高さ１ｍ以下）から照射器具１０が落下することが考えられるため、１ｍの高さから落下した場合には、照射器具１０が確実に変色するようにする。
なお、衝撃値Ｇとは、物がぶつかってから止まるまでの速度の変化（加速度）を重量加速度９．８（ｍ／ｓｅｃ２）で除した値のことである。　
検出部１５としては、例えば、ショックウォッチ社のショックウォッチ（登録商標）を採用することができる。なお本実施形態のように、検出部１５が管状の場合、検出部１５として、例えば、衝撃検知チューブ（例えば、ショックウォッチ（登録商標）のチューブタイプ等）などを採用することができる。さらに、衝撃検知チューブに代えて、例えば、衝撃検知ラベル（例えば、ショックウォッチ（登録商標）のラベルタイプ等）や、衝撃検知表示器（例えば、ショックウォッチ（登録商標）のＭＡＧ２０００等）などを採用することができる。
検出部１５は、例えば、管状誘電体３の強度（大きさや形状、材質）などに応じて適宜設計することができる。検出部１５を適宜設計することにより、例えば、検出部１５の変色に関する衝撃加速度の閾値を調節すること等ができる。
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。のぞき窓１７には、外部からの水の浸入を防止するために、透明な樹脂フィルムが貼着されている。また、のぞき窓１７の大きさ（開口している面積）は、検出部１５の変色する部分の大きさと同じか、検出部１５の変色する部分の大きさよりも小さくなっている。これにより、のぞき窓１７を介して視認可能なことは検出部１５の変色のみとなり、より検出部１５の変色を正確に視認することができる。さらに、検出部１５による外力の検出の感度は、管状誘電体３が破損する最低限の力（衝撃力）よりも小さい力に反応する程度である。
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、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。
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。
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、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。
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。
制御部９０は、プラズマ発生用ガスの残回数Ｎを演算する。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回数である。残回数Ｎは、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。
報知部８０は、残回数Ｎを報知する。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。
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、検出部１５が、照射器具１０が受けた外力を検出する。したがって、照射器具１０に外力が加えられたことを、例えば医師などの使用者が検出部１５から認識することができる。さらに、照射器具１０にどの程度の外力が加えられた場合にプラズマ発生部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が破損するかを予め検証して、それによって定めた値の外力を検出するよう検出部１５を設定しておけば、管状誘電体３の破損の有無を高い信頼性をもって判別することができる。これにより、例えば、照射器具１０に外力が加えられた後に、その照射器具１０を用いて治療し続けるのを防ぐこと等が可能になり、治療効果が低下した状態でのプラズマや活性ガスの吐出を抑制することができる。
検出部１５がノズル１よりもプラズマ発生部１２に近い。これにより、照射器具１０のうち、特にプラズマ発生部１２が受けた外力を、検出部１５によって精度良く検出することができる。プラズマ発生部１２に外力が加えられると、プラズマや活性ガスの吐出に影響が生じ易い。したがって、プラズマ発生部１２が受けた外力を検出部１５によって精度良く検出することで、治療効果が低下した状態でのプラズマや活性ガスの吐出を確実に抑制することができる。
検出部１５が、照射器具１０から離脱可能である。したがって、例えば、照射器具１０に外力が加えられたことを使用者が認識した後、照射器具１０を検査して照射器具１０そのものの異常がみられない場合であって、検出部１５が再使用不能となったときなどであっても、検出部１５を照射器具１０から離脱させて交換し、照射器具１０を再利用することができる。
検出部１５に外力が加えられたときに検出部１５が変色する。したがって、例えば、使用者が単に検出部１５を視認すること等により、照射器具１０に外力が加えられたか否かを判別することができる。
なお、前記変色を検知して制御部９０に電気信号を送る検知部を別途設けてもよい。この場合、前記検知部から送られる電気信号に基づいて、制御部９０が報知部８０を制御して、外力が入力されたことを報知部８０が例えばアラーム等の音声により報知してもよい。制御部９０が、前記電気信号に基づいて、供給ユニット２０から照射器具１０への給電を停止させてもよい。
＜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として、外力を電気信号に変換するセンサを採用することが可能である。前記センサとしては、例えば加速度センサ等が挙げられる。この場合、図６に示す活性ガス照射装置１００Ａのように、検出部１５の検出結果を制御部９０に送り、制御部９０が検出結果に基づいて外力について演算する。なお、制御部９０は外力の大きさだけでなく、外力の向きや外力が入力された時刻などを検出することも可能である。また、制御部９０が報知部８０を制御して、外力が入力されたことを報知部８０が例えばアラーム等の音声により報知してもよい。制御部９０が、前記検出結果に基づいて、供給ユニット２０から照射器具１０への給電を停止させてもよい。
この場合、制御部９０が、検出部１５の検出結果に基づいて外力について演算する。したがって、制御部９０の演算結果に基づいて、照射器具１０に外力が加えられたか否かを使用者が判別することができる。
検出部１５は、例えば、衝撃力などの動荷重を外力として検出する構成に限られない。例えば、外力としての静荷重を検出する構成を検出部１５として採用してもよい。
検出部１５が、照射器具１０から離脱不能であってもよい。この場合、照射器具１０に外力が加えられたことを検出部１５が検出したときに、照射器具１０の全体を交換してもよい。
検出部１５が、プラズマ発生部１２よりもノズル１に近くてもよい。この場合、ノズル１が受けた外力を検出部１５によって精度良く検出することができる。その結果、例えば、外力が加えられたことを起因としたノズル１の向きの変化などを使用者が認識することができる。
検出部１５は、照射器具１０の長手方向に沿って、ノズル１側と内部電極４側の２箇所に設置してもよい。このようにすれば、プラズマ発生部１２に外力が加えられたことをより精度良く検出することができる。
また、検出部１５が、照射器具１０が受けた外力を検出し、変色した場合に、変色を知らせる警報器（アラーム）を、照射器具１０や供給ユニット２０に設置することが好ましい。このようにすれば、検出部１５が変色したことを見落とすのを防ぐことができる。
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。
報知部８０がなくてもよい。
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、１００Ａ　　　 活性ガス照射装置

Claims (5)

  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、を有する照射器具と、
    前記照射器具が受けた外力を検出する検出部と、を備えているプラズマ式治療装置。
  2. 前記検出部は、前記ノズルよりも前記プラズマ発生部に近い請求項１に記載のプラズマ式治療装置。
  3. 前記検出部は、前記照射器具から離脱可能である請求項１または２に記載のプラズマ式治療装置。
  4. 前記検出部は、前記照射器具が前記外力を受けたときに変色する請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ式治療装置。
  5. 前記検出部の検出結果に基づいて前記外力について演算する演算部を更に備えている請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ式治療装置。
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