WO2022202809A1 - 医療用プラズマ発生装置、医療用照射ガスの生成方法、及び医療用プラズマの照射方法 - Google Patents

医療用プラズマ発生装置、医療用照射ガスの生成方法、及び医療用プラズマの照射方法 Download PDF

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WO2022202809A1
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plasma
irradiation
medical
electrode
gas
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PCT/JP2022/013142
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星 釜我
尊士 鈴木
貴也 大下
Original Assignee
積水化学工業株式会社
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C19/00Dental auxiliary appliances
    • A61C19/06Implements for therapeutic treatment
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/26Plasma torches

Definitions

  • the present invention relates to a medical plasma generator, a method of generating a medical irradiation gas, and a method of irradiating medical plasma.
  • Medical plasma generators are known that perform treatment, sterilization, and the like using plasma or activated species generated by plasma.
  • medical plasma generators for example, medical irradiation gas containing plasma or active species is irradiated to an affected area to promote healing of an abnormality such as a wound.
  • Patent Literature 1 discloses a plasma jet irradiation apparatus for dental treatment.
  • an object of the present invention is to provide a medical plasma generator capable of enhancing the irradiation effect.
  • the present inventors have found that by preheating (preheating) the electrodes of the plasma generating section, the composition of the desired medical irradiation gas can be stabilized from the start of irradiation. In medical applications, it is difficult to introduce a large-sized heating mechanism when preheating the electrodes. Additionally, in medical applications, it is desirable to preheat as quickly as possible.
  • the present invention has been made in view of these circumstances, and has the following aspects.
  • a plasma generator having an electrode; an irradiation port for discharging medical irradiation gas containing plasma generated in the plasma generation unit and/or active species generated by the plasma; a gas supply unit that supplies plasma generation gas to the plasma generation unit; a power supply unit that applies a voltage to the electrode; and a preheating mechanism that heats the electrode before discharging the medical irradiation gas.
  • the preheating mechanism is configured to apply a voltage to the electrode to heat the electrode without supplying the plasma generation gas to the plasma generation unit.
  • Plasma generator for ⁇ 3> issuing an instruction to start applying a voltage from the power supply unit to the electrode, supplying the plasma generation gas from the gas supply unit to the plasma generation unit, and discharging the medical irradiation gas from the irradiation port; having an irradiation operation unit,
  • Plasma generator. ⁇ 4> The medical plasma generator according to ⁇ 3>, wherein the preheating mechanism is configured to operate when a main power supply is turned on.
  • ⁇ 5> The medical plasma generator according to ⁇ 3>, wherein the preheating mechanism is configured to operate when the irradiation operation unit is operated.
  • ⁇ 6> Having a preheating operation part, The medical plasma generator according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the electrode is subjected to the heat treatment based on a signal from the preheating operation section.
  • ⁇ 7> The medical device according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the preheating mechanism is configured to apply heat treatment to the electrode while supplying an inert gas to the plasma generation unit. Plasma generator.
  • ⁇ 8> Any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, having a notification unit that notifies that the electrode is being subjected to the heat treatment or that the heat treatment to the electrode has been completed.
  • ⁇ 10> The method for generating a medical irradiation gas according to ⁇ 9>, wherein the preheating step heats the electrode while supplying the plasma generation gas to the plasma generation unit.
  • the plasma generating gas is an inert gas
  • the preheating step heats the electrode while supplying the inert gas to the plasma generation unit. How to generate .
  • ⁇ 12> The method for generating a medical irradiation gas according to ⁇ 9>, wherein the preheating step heats the electrode without supplying the plasma generation gas to the plasma generation unit.
  • ⁇ 13> The method for generating medical irradiation gas according to any one of ⁇ 9> to ⁇ 12>, wherein the heat treatment applies a voltage to the electrodes.
  • ⁇ 14> The method for generating medical irradiation gas according to any one of ⁇ 9> to ⁇ 13>, wherein the preheating step sets the temperature of the electrode to 25° C. or higher.
  • ⁇ 16> The medical plasma generator according to ⁇ 15>, wherein the preheating mechanism applies a voltage to the electrode to heat the electrode.
  • ⁇ 17> further comprising a simulated irradiated object that applies a voltage to the electrodes to generate plasma when the electrodes are heated, and irradiates both or either of the generated plasma and active species generated by the plasma; 16>, the medical plasma generator.
  • ⁇ 18> Having an irradiation operation unit that adjusts the voltage supplied from the power supply unit to the electrode and issues a voltage adjustment start instruction; Any one of ⁇ 15> to ⁇ 17>, wherein the preheating mechanism is configured to prohibit the irradiation operation unit from giving the start instruction until the electrode is heated by the preheating mechanism.
  • the medical plasma generator according to 1.
  • ⁇ 19> The medical plasma generator according to ⁇ 18>, wherein the preheating mechanism is configured to operate when the irradiation operation unit is operated.
  • ⁇ 20> The medical plasma generator according to any one of ⁇ 18>, wherein the preheating mechanism is configured to operate when a main power supply is turned on.
  • ⁇ 21> The medical plasma generator according to ⁇ 17>, wherein the electrode is configured to move to a position facing the simulated object before the preheating mechanism is activated.
  • ⁇ 22> The medical plasma according to any one of ⁇ 15> to ⁇ 21>, wherein the electrode is configured to move to a position facing the object to be irradiated when the heat treatment of the electrode is completed. Generator.
  • ⁇ 23> Having a preheating operation part, The medical plasma generator according to any one of ⁇ 15> to ⁇ 22>, wherein the electrode is subjected to the heat treatment based on a signal from the preheating operation section.
  • ⁇ 24> Any one of ⁇ 15> to ⁇ 23>, having a notification unit that notifies that the electrode is being subjected to the heat treatment or that the heat treatment to the electrode has been completed. 3. Medical plasma generator according to item 1.
  • ⁇ 25> an irradiation step of applying a voltage to an electrode to generate plasma, and irradiating both or either of the generated plasma and active species generated by the plasma;
  • a method for irradiating medical plasma comprising: ⁇ 26> The medical plasma irradiation method according to ⁇ 25>, wherein the heat treatment applies a voltage to the electrode.
  • ⁇ 27> In the preheating step, a voltage is applied to the electrode to generate plasma when the electrode is subjected to heat treatment, and both or either of the generated plasma and the active species generated by the plasma are irradiated.
  • ⁇ 28> The medical plasma irradiation method according to ⁇ 27>, wherein, in the preheating step, a simulated object is irradiated with the plasma or the active species.
  • ⁇ 29> The medical plasma irradiation method according to any one of ⁇ 25> to ⁇ 28>, wherein the preheating step sets the temperature of the electrode to 25° C. or higher.
  • the irradiation effect can be further enhanced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a first medical plasma generator according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of an irradiation instrument of the first medical plasma generator according to the first embodiment of the present invention
  • 1 is a block diagram of a first medical plasma generator according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of a first medical plasma generator according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a block diagram of a first medical plasma generator according to a second embodiment of the present invention
  • 4 is a block diagram of a first medical plasma generator according to a second embodiment of the present invention
  • 4 is a graph showing the correlation between plasmaark and ESR
  • 4 is a graph showing the correlation between plasmaark and ESR
  • 4 is a graph showing the results of Experimental Example 1.
  • FIG. 7 is a graph showing the results of Experimental Example 2.
  • FIG. 3 is a graph showing the results of Experimental Examples 3-1 to 3-5 and Compar
  • a first medical plasma generator of the present invention discharges a plasma generating part having an electrode, and a medical irradiation gas containing plasma generated by the plasma generating part and/or active species generated by the plasma.
  • a gas supply unit that supplies a plasma generation gas to the plasma generation unit; a power supply unit that applies a voltage to the electrode; and a preheating mechanism that heats the electrode before discharging the medical irradiation gas.
  • plasma is generated by applying a voltage to the electrodes while supplying the plasma generation gas to a plasma generation unit having electrodes, and both the generated plasma and the active species generated by the plasma or an irradiation step of discharging a medical irradiation gas containing either one;
  • the method for generating a medical irradiation gas according to the present invention can be carried out using the first medical plasma generator.
  • a second medical plasma generator of the present invention comprises a plasma generator having an electrode, an irradiation unit for irradiating plasma generated in the plasma generation unit and/or an active species generated by the plasma; a power supply unit for applying a voltage to the electrode; and a preheating mechanism for applying a heat treatment to the electrode.
  • the medical plasma irradiation method of the present invention includes an irradiation step of applying a voltage to an electrode to generate plasma, and irradiating both or either of the generated plasma and active species generated by the plasma, and the irradiation step. and a preheating step of subjecting the electrode to a heat treatment in advance in the preceding stage of the step.
  • the medical plasma irradiation method of the present invention can be carried out by the second medical plasma generator.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A medical plasma generator, a method for generating a medical irradiation gas, and a method for irradiating a medical plasma according to the present invention will be described below with reference to embodiments.
  • the medical plasma generator 100 of this embodiment includes an irradiation device 10, a supply device 20, and a connection cable 30.
  • FIG. An electric supply line 32 , a ground line 34 and a gas line 36 are housed within the connection cable 30 .
  • FIG. 2 is a cross-sectional (longitudinal cross-sectional) view of the surface of the irradiation device 10 along the axis. As shown in FIG. 2 , the irradiation device 10 has a plasma generator 12 .
  • 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 positioned inside the cowling 2 .
  • the cowling 2 includes a cylindrical body portion 2b and a head portion 2a closing the tip of the body portion 2b.
  • the body portion 2b is not limited to a cylindrical shape, and may be a polygonal cylindrical shape such as a rectangular cylinder, a hexagonal cylinder, an octagonal cylinder, or the like.
  • the head portion 2a gradually narrows toward the tip. That is, the head portion 2a in this embodiment is conical.
  • the head portion 2a is not limited to a conical shape, and may be a polygonal pyramid shape such as a square pyramid, a hexagonal pyramid, and an octagonal pyramid.
  • 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 portion 2a.
  • the head portion 2a has therein a first active gas flow path 7 extending in the direction of the tube axis O1.
  • the tube axis O1 is the tube axis of the body portion 2b.
  • the plasma generating section 12 includes a tubular dielectric 3 (dielectric), an internal electrode 4 and an external electrode 5 .
  • Tubular dielectric 3 is a cylindrical member extending in the direction of tube axis O1.
  • the tubular dielectric 3 has therein a gas flow path 6 extending in the direction of the tube axis O1.
  • the plasma-generating gas flows through the gas flow path 6 in the direction of the tube axis O1.
  • the first active gas channel 7 and the gas channel 6 are in communication.
  • 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 internal electrode 4 is separated from the inner surface of the tubular dielectric 3 .
  • a part of the outer peripheral surface of the tubular dielectric 3 is provided with an external electrode 5 along the tubular dielectric 3 .
  • the external electrode 5 is an annular electrode that circles along the outer peripheral surface of the tubular dielectric 3 .
  • Tubular dielectric 3, internal electrode 4, and external electrode 5 are positioned concentrically around tube axis O1.
  • the outer peripheral surface of the internal electrode 4 and the inner peripheral surface of the external electrode 5 face each other with the tubular dielectric 3 interposed therebetween.
  • the internal electrode 4 is connected to an electric supply line 32 .
  • the external electrode 5 is connected to a ground line 34 and electrically grounded.
  • the plasma generation unit 12 of the present embodiment has electrodes facing each other in a direction orthogonal to the flow direction of the plasma generation gas, the present invention is not limited to this.
  • the plasma generating section 12 may be composed of two electrodes facing each other along the flow direction of the plasma generating gas (see Japanese Patent No. 5441066), or may be composed of only one electrode to which a voltage is applied. (See Japanese Patent Application Publication No. 2018-504202).
  • the nozzle 1 includes a pedestal portion 1b that fits into the fitting hole 2c, and an irradiation tube 1c that protrudes from the pedestal portion 1b.
  • the base portion 1b and the irradiation tube 1c are integrated.
  • Nozzle 1 has a second active gas channel 8 in its interior.
  • the nozzle 1 has an irradiation port 1a at its tip.
  • the second active gas channel 8 and the first active gas channel 7 are in communication.
  • a material for the body portion 2b is not particularly limited, but a material having insulating properties is preferable.
  • insulating materials include thermoplastic resins and thermosetting resins.
  • thermoplastic resins include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, and acrylonitrile-butadiene-styrene resin (ABS resin).
  • thermosetting resins include phenol resins, melamine resins, urea resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins, silicone resins, and the like.
  • the size of the body portion 2b is not particularly limited, and can be set to a size that is easy to grip with fingers.
  • the material of the head portion 2a is not particularly limited, and may or may not have insulation.
  • the material of the head portion 2a is preferably a material having excellent wear resistance and corrosion resistance. Metals such as stainless steel can be exemplified as materials having excellent wear resistance and corrosion resistance.
  • the materials of the head portion 2a and the body portion 2b may be the same or different.
  • the size of the head portion 2a can be determined in consideration of the use of the medical plasma generator 100 and the like. For example, when the medical plasma generator 100 is an intraoral treatment instrument, the size of the head portion 2a is preferably such that it can be inserted into the oral cavity.
  • dielectric materials used in known plasma generators can be applied.
  • materials for the tubular dielectric 3 include glass, ceramics, and synthetic resins. It is preferable that the dielectric constant of the tubular dielectric 3 is as high 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 that the distance s, which will be described later, is within a desired range.
  • the internal electrode 4 is not particularly limited as long as it has a shape extending in the tube axis O1 direction.
  • the internal electrode 4 may be, for example, a member having a smooth peripheral surface, or a member having unevenness such as screw threads on the peripheral surface.
  • the outer diameter d of the internal electrode 4 can be appropriately determined in consideration of the use of the medical plasma generator 100 (that is, the size of the irradiation device 10).
  • the outer diameter d is preferably 0.5 to 20 mm, more preferably 1 to 10 mm.
  • the maximum diameter of the external diameters of the internal electrode is defined as the external diameter d. If the outer diameter d is equal to or greater than the above lower limit, the internal electrodes 4 can be easily manufactured.
  • the outer diameter d is equal to or greater than the above lower limit, the surface area of the internal electrode 4 is increased, plasma can be generated more efficiently, and healing and the like can be promoted more effectively. If the outer diameter d is equal to or less than the above upper limit, plasma can be generated more efficiently without making the irradiation device 10 excessively large, and healing and the like can be promoted more effectively.
  • the height 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 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 that can be used for electrodes of known plasma generators can be applied.
  • materials for the internal electrodes 4 include metals such as stainless steel, copper and tungsten, and carbon. All or part of the periphery of the plasma generating section 12 is preferably covered with a heat insulating material.
  • heat insulating materials include glass fiber/resin composite (GFRP), carbon fiber/resin composite (CFRP), glass fiber, cement, mica, and the like as main raw materials.
  • the distance s between the outer surface of the internal electrode 4 and the inner surface of the tubular dielectric 3 is preferably 0.05-5 mm, more preferably 0.1-1 mm. If the distance s is equal to or greater than the above lower limit value, a desired amount of plasma generating gas can flow easily. If the distance s is equal to or less than the above upper limit, plasma can be generated more efficiently and the temperature of the medical irradiation gas can be lowered.
  • the distance s can be obtained by dividing the value obtained by subtracting the outer diameter d of the internal electrode 4 from the inner diameter R of the tubular dielectric 3 by two.
  • 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 generators can be applied.
  • Examples of materials for the external electrodes 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 for the nozzle 1 a material having excellent wear resistance and corrosion resistance is preferable.
  • Metals such as stainless steel can be exemplified as materials having excellent wear resistance and corrosion resistance.
  • the length of the flow path in the irradiation tube 1c of the nozzle 1 (that is, the distance L2) can be appropriately determined in consideration of the use of the medical plasma generator 100 and the like.
  • the opening diameter of the irradiation port 1a is preferably 0.5 to 5 mm, for example. If the opening diameter is equal to or greater than the above lower limit, the pressure loss of the medical irradiation gas can be suppressed. If the opening diameter is equal to or less than the above upper limit, the flow rate of the medical irradiation gas to be irradiated can be increased to promote healing of the affected area.
  • the irradiation tube 1c is bent with respect to the tube axis O1.
  • the angle ⁇ between the tube axis O2 and the tube axis O1 of the irradiation tube 1c can be determined in consideration of the use of the medical plasma generator 100 and the like.
  • the irradiation tube 1c may be straight from the proximal end to the distal end, or may be bent in the middle.
  • the sum of the distance L1 from the tip Q1 of the external electrode 5 to the tip Q2 of the head portion 2a and the distance L2 from the tip Q2 to the irradiation port 1a (that is, the distance from the region where plasma is generated to the irradiation port 1a) is It is appropriately determined in consideration of the size required for the medical plasma generator 100 and the temperature of the surface (irradiated surface) hit by the irradiated medical irradiation gas. If the sum of the distance L1 and the distance L2 is long, the temperature of the irradiated surface can be lowered.
  • the concentration of radicals in the medical irradiation gas can be further increased, and the effects of cleaning, activating, healing, etc. on the irradiated surface can be further enhanced.
  • the tip Q2 is the intersection of the tube axis O1 and the tube axis O2.
  • the supply device 20 includes a power supply section 50, a gas supply section 60, a gas supply source 70, a control section 90, and a housing 21 that accommodates them. Further, the supply device 20 has an irradiation operation section 9 and a preheating operation section 19 .
  • the irradiation operation unit 9 is provided on the upper surface of the housing 21 .
  • Examples of the irradiation operation unit 9 include switches such as a button type switch and a touch panel switch. Note that the irradiation operation unit 9 does not have to be provided on the upper surface of the housing 21 .
  • the irradiation operation unit 9 may be, for example, a foot pedal or the like provided below the supply device 20 or a switch provided on the irradiation device 10 .
  • the format and position of the preheating operation unit 19 are the same as those of the irradiation operation unit 9 .
  • the housing 21 detachably accommodates the gas supply source 70 . Thereby, when the gas in the gas supply source 70 accommodated in the housing 21 runs out, the gas supply source 70 can be replaced.
  • the power supply unit 50 is connected to a power source such as a 100V domestic power source, for example.
  • the power supply unit 50 is connected to the internal electrode 4 of the irradiation device 10 via the electric supply line 32 .
  • the power supply unit 50 is connected to the control unit 90 .
  • the control unit 90 is connected to the irradiation operation unit 9 , the preheating operation unit 19 , the notification unit 22 , the timer 80 and the gas supply unit 60 .
  • the power supply unit 50 switches between starting and stopping the supply of electricity to the electrodes of the plasma generation unit 12 .
  • the power supply unit 50 adjusts the voltage and frequency applied to the electrodes.
  • Examples of the power supply unit 50 include a circuit including an inverter.
  • the preheating operation unit 19 the electric supply line 32, the control unit 90, and the power supply unit 50 constitute a preheating mechanism.
  • the timer 80 sets the irradiation time in the irradiation process described later. Note that the medical plasma generator 100 may not have the timer 80 .
  • the gas supply unit 60 includes a gas pipe 65 that connects the gas supply source 70 and the gas pipe line 36 .
  • the gas pipe 65 is provided with an electromagnetic valve 61, a pressure regulator 63, and a flow rate controller 64 (flow rate adjustment section).
  • the flow controller 64 and the solenoid valve 61 are connected to the control section 90 .
  • the solenoid valve 61 switches between starting and stopping the supply of the plasma generation gas from the gas supply source 70 to the irradiation device 10 by switching between opening and closing.
  • the electromagnetic valve 61 is not configured to adjust the opening degree of the valve, but is configured to only switch between opening and closing.
  • the solenoid valve 61 may be configured to be able to adjust the valve opening degree.
  • a pressure regulator 63 is arranged between the solenoid valve 61 and the gas supply source 70 .
  • the pressure regulator 63 reduces the pressure of the plasma generation gas directed from the gas supply source 70 to the solenoid valve 61 (reduces the pressure of the plasma generation gas).
  • the flow rate controller 64 is arranged between the solenoid valve 61 and the gas pipeline 36 .
  • the flow rate controller 64 adjusts the flow rate (supply amount per unit time) of the plasma generating gas that has passed through the electromagnetic valve 61 .
  • the flow rate controller 64 adjusts the flow rate of the plasma generating gas to, for example, 1 to 10 L/min.
  • a joint 66 is provided at the end of the gas pipe 65 on the side of the gas supply source 70 .
  • a gas supply source 70 is detachably attached to the joint 66 .
  • the gas supply source 70 can be replaced while the gas supply section 60 is fixed to the housing 21 .
  • the common gas supply unit 60 can be used for both the gas supply source 70 before replacement and the gas supply source 70 after replacement.
  • the gas supply unit 60 may be fixed to the gas supply source 70 and detachable from the housing 21 together with the gas supply source 70 .
  • the gas supply source 70 supplies the plasma generation gas to the plasma generation section 12 .
  • the gas supply source 70 is, for example, a pressure-resistant container containing a plasma-generating gas.
  • the gas supply source 70 is detachably attached to the gas supply section 60 arranged inside the housing 21 .
  • the gas supply source 70 may be outside the housing 21 or may be an independent device from the medical plasma generator 100 .
  • the control unit 90 is configured using an information processing device. 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.
  • a CPU Central Processor Unit
  • the control unit 90 operates by executing a program.
  • the gas pipeline 36 is a path for supplying the plasma generation gas from the supply device 20 to the irradiation device 10 .
  • a gas line 36 is connected to the tubular dielectric 3 of the illumination device 10 .
  • the material of the gas pipe line 36 is not particularly limited, and known materials used for gas pipes can be applied.
  • As the material of the gas pipeline 36 for example, a resin pipe, a rubber tube, or the like can be exemplified, and a flexible material is preferable.
  • the electric supply line 32 includes wiring for supplying electricity from the power source to the plasma generating section 12 of the irradiation device 10 .
  • the material of the electric supply line 32 is not particularly limited, and known materials used for electric wiring can be applied.
  • a material of the electric supply line 32 a metal lead wire coated with an insulating material can be exemplified.
  • the medical plasma generator 100 has a notification section 22 .
  • the notification unit 22 may be a member having a visual notification function, or may be a member having an auditory notification function. Examples of members having a visual notification function include touch panel displays and light emitting elements such as LEDs.
  • a member having an auditory notification function includes a sound element such as a buzzer and an alarm.
  • the notification unit 22 may be provided in the supply device 20 , may be provided in the irradiation device 10 , or may be provided independently of the supply device 20 and the irradiation device 10 . Moreover, the medical plasma generator 100 may not have the notification unit 22 .
  • ⁇ Method for generating medical irradiation gas A method for generating a medical irradiation gas according to this embodiment will be described.
  • a user such as a doctor turns on the main power supply of the supply device 20 and sets the irradiation time in the irradiation process with the timer 80 .
  • the user operates the preheating operation section 19 .
  • the control unit 90 prohibits the supply of the plasma generation gas from the gas supply source 70 to the plasma generation unit 12 .
  • control unit 90 operates the power supply unit 50 to start supplying electricity from the power supply to the plasma generation unit 12 of the irradiation device 10, apply voltage to the electrodes of the plasma generation unit 12, and heat the electrodes. A treatment is applied to bring the electrode to an arbitrary temperature (preheating step).
  • the notification unit 22 may notify the user that the heating process for the electrodes has been completed in the preheating step. Alternatively, while the electrode is being heat-treated in the preheating step, the notification unit 22 may inform the user that the preheating step is in progress.
  • the control unit 90 controls the solenoid valve 61, the flow controller 64, and the power supply unit 50 as follows. do.
  • the control unit 90 receives an electric signal from the preheating operation unit 19, the control unit 90 closes the solenoid valve 61 for a predetermined time.
  • the flow rate controller 64 confirms that the flow rate of the plasma generating gas is equal to or less than a predetermined value.
  • the control unit 90 controls the power supply unit 50 to apply voltage to the electrodes of the plasma generation unit 12 .
  • the control unit 90 cancels the closing signal to the electromagnetic valve 61 and activates the notification unit 22. .
  • the control unit 90 controls the solenoid valve 61, the flow rate controller 64, and the power supply unit 50, for example, as follows. While the control unit 90 is receiving an electric signal from the preheating operation unit 19 , the control unit 90 closes the electromagnetic valve 61 . Also, the flow rate controller 64 confirms that the flow rate of the plasma generating gas is equal to or less than a predetermined value. Also, the control unit 90 controls the power supply unit 50 to apply voltage to the electrodes of the plasma generation unit 12 . When the electrode reaches a predetermined temperature or when the voltage application time to the electrode reaches a predetermined time, the control unit 90 cancels the closing signal to the electromagnetic valve 61 and activates the notification unit 22. .
  • the preheating operation unit 19 may be a slide switch or the like to mechanically prohibit operation of the irradiation operation unit 9 during the preheating process. good.
  • the plasma generation gas may be supplied to the plasma generation section 12 during the preheating step.
  • the electrode can reach an arbitrary temperature more quickly.
  • the plasma generating gas is preferably an inert gas.
  • inert gases examples include rare gases (helium, neon, argon, krypton, etc.), nitrogen, and the like.
  • the supply rate of the inert gas is preferably 1 L/min or less, more preferably 0.1 L/min or less.
  • the lower limit of the supply amount is not particularly limited, but may be, for example, 0.001 L/min or more, or 0.005 L/min or more.
  • the inert gas supply rate is preferably 0.001 to 1 L/min, more preferably 0.005 to 0.1 L/min.
  • the amount of inert gas supplied in the preheating step is preferably less than the flow rate of the plasma-generating gas introduced into the tubular dielectric 3 in the irradiation step described later.
  • a unit of volume for example, “L”
  • the temperature reached by the electrodes in the preheating step is, for example, preferably 25°C or higher, more preferably 25 to 365°C, even more preferably 36 to 70°C, and particularly preferably 45 to 55°C. If the attained temperature is equal to or higher than the above lower limit, the temperature of the electrode can be sufficiently increased, and the medical irradiation gas of any composition can be irradiated more reliably. If the attained temperature is equal to or less than the above upper limit, the waiting time until irradiation with the medical irradiation gas can be further shortened. If the reaching temperature is equal to or less than the above upper limit, the temperature of the handle portion of the irradiation section can be kept at 50° C. or less, and the burden on the user can be reduced.
  • the heat treatment time (preheating time) in the preheating step is appropriately determined according to the voltage applied to the electrodes, and is preferably 1 to 150 seconds, more preferably 1 to 10 seconds, and 1 to 4 seconds. More preferred. If the preheating time is equal to or longer than the above lower limit, the temperature of the electrode can be sufficiently increased, and the medical irradiation gas of any composition can be irradiated more reliably. If the preheating time is equal to or less than the above upper limit, the waiting time until irradiation with the medical irradiation gas can be shortened. The longer the preheating time, the higher the temperature of the electrode can be maintained even after the irradiation step described later.
  • the preheating time may be set in advance to a time during which an arbitrary set temperature can be reached, or may be a time required to reach an arbitrary temperature after measuring the temperature of the electrode. If the time required to reach an arbitrary set temperature is set in advance, the control unit 90 applies the voltage to the electrodes in the preheating step for the preset time.
  • the irradiation device 10 may be provided with a thermometer. Further, if it takes a long time to complete the irradiation process after the preheating process, the temperature of the electrode decreases with the passage of time.
  • the control unit 90 may prohibit discharge of the medical irradiation gas until the preheating process is newly completed.
  • the voltage applied to the electrodes in the preheating step is not particularly limited, but is preferably equal to or higher than the applied voltage (irradiation voltage) in the irradiation step described later, for example. If the applied voltage is within the above range, the temperature of the electrode can be increased more quickly.
  • the frequency of the alternating current applied between the internal electrode 4 and the external electrode 5 in the preliminary irradiation step is preferably 0.5 kHz or more and 30 kHz or less, more preferably 5 kHz or more and 30 kHz or less, and even more preferably 10 kHz or more and 30 kHz or less. When the frequency of the alternating current is equal to or higher than the lower limit, the electrodes can be heated more quickly. When the frequency of the alternating current is equal to or lower than the upper limit, excessive rise in electrode temperature can be suppressed.
  • the control unit 90 cancels the stoppage of the supply of the plasma generation gas to the plasma generation unit 12 .
  • the control unit 90 activates the timer 80 to generate plasma in the plasma generation unit 12 of the irradiation device 10 from the gas supply source 70 through the gas supply unit 60 and the gas pipeline 36 . gas is supplied, the voltage supplied to the plasma generation unit 12 is adjusted, and the voltage is applied to the electrodes.
  • the plasma generation gas supplied to the plasma generation part 12 flows into the inner space of the tubular dielectric 3 from the rear of the tubular dielectric 3 .
  • the plasma-generating gas is ionized at the position where the voltage-applied internal electrode 4 and the external electrode 5 face each other, and becomes plasma.
  • the plasma generation section 12 immediately generates plasma of a desired intensity.
  • the internal electrode 4 and the external electrode 5 face each other in a direction perpendicular to the direction in which the plasma generating gas flows.
  • Plasma generated at a position where the outer peripheral surface of the internal electrode 4 and the inner peripheral surface of the external electrode 5 face each other flows through the gas channel 6, the first active gas channel 7, and the second active gas channel 8. are circulated in this order.
  • the plasma flows while changing the gas composition, and becomes a medical irradiation gas containing active species such as radicals.
  • the generated medical irradiation gas is discharged from the irradiation port 1 a of the nozzle 1 .
  • the ejected medical irradiation gas further activates part of the gas in the vicinity of the irradiation port 1a to generate active species.
  • the object to be irradiated is irradiated with a medical irradiation gas containing these active species.
  • the temperature of the electrode is preliminarily raised in the preheating step, and plasma of a desired intensity is immediately generated when the irradiation operation unit 9 is operated. Therefore, when the irradiation operation unit 9 is operated, the medical irradiation gas having a desired composition can be discharged immediately.
  • the control unit 90 controls at least one of supply of the plasma generation gas to the plasma generation unit 12 and supply of electricity to the plasma generation unit 12.
  • the supply of electricity to the plasma generation unit 12 that is, the application of voltage to the electrodes
  • the supply of plasma generation gas to the plasma generation unit 12 are stopped, and the instruction from the irradiation operation unit 9 is stopped. is preferred.
  • the control unit 90 controls the electromagnetic valve 61, the flow controller 64, the timer 80, and the power supply unit as follows. 50 controls.
  • the control unit 90 receives an electric signal from the irradiation operation unit 9
  • the control unit 90 opens the solenoid valve 61 and causes the flow rate controller 64 to adjust the flow rate of the plasma generation gas that has passed through the solenoid valve 61 .
  • the control unit 90 controls the power supply unit 50 to apply voltage to the electrodes of the plasma generation unit 12 .
  • the control unit 90 starts the timer 80 .
  • the controller 90 receives a signal from the timer 80 and either closes the electromagnetic valve 61 or stops applying voltage to the electrodes of the plasma generator 12 .
  • the controller 90 receives a signal from the timer 80 and either closes the electromagnetic valve 61 or stops applying voltage to the electrodes of the plasma generator 12 .
  • the control unit 90 controls, for example, the electromagnetic valve 61, the flow controller 64, the timer 80, and the power supply as follows. control unit 50; While the control unit 90 is receiving an electric signal from the irradiation operation unit 9 , the control unit 90 opens the electromagnetic valve 61 and causes the flow rate controller 64 to adjust the flow rate of the plasma generation gas that has passed through the electromagnetic valve 61 . Also, the control unit 90 controls the power supply unit 50 to apply voltage to the electrodes of the plasma generation unit 12 . Also, the control unit 90 starts the timer 80 .
  • the control unit 90 closes the electromagnetic valve 61 or stops applying voltage to the electrodes of the plasma generation unit 12 .
  • the control unit 90 closes the electromagnetic valve 61 or stops applying voltage to the electrodes of the plasma generation unit 12 .
  • medical irradiation gas having a predetermined composition is discharged from the irradiation port 1a.
  • gases to be supplied include rare gases (helium, neon, argon, krypton, etc.), nitrogen, oxygen, air, etc.
  • a gas for plasma generation may also be used.
  • the dew point temperature of the supplied gas under pressure in the pipe is preferably ⁇ 20° C. or lower, more preferably ⁇ 40° C. or lower, further preferably ⁇ 60° C. or lower. Although the lower limit is not particularly limited, it is -80°C or higher, for example.
  • the dew point temperature is preferably -80 to -20°C, more preferably -80 to -40°C, even more preferably -80 to -60°C.
  • the gas supply rate is preferably 0.01 to 5 L/min, more preferably 0.05 to 3 L/min, even more preferably 0.1 to 1 L/min.
  • Examples of the object to be irradiated include cells, living tissue, living organisms, and the like.
  • Examples of biological tissue include organs (internal organs, etc.), epithelial tissue covering the body surface and the inner surface of body cavities, periodontal tissue (gingiva, alveolar bone, periodontal ligament, cementum, etc.), teeth, bones, and the like.
  • Examples of diseases and symptoms that can be treated by irradiation with a medical irradiation gas include oral diseases such as gingivitis and periodontal disease, and skin wounds.
  • Examples of living organisms include mammals (humans, dogs, cats, pigs, etc.), birds, fish, and the like.
  • the plasma generating gas examples include rare gases (helium, neon, argon, krypton, etc.), nitrogen, oxygen, air, and the like. These gases may be used singly or in combination of two or more.
  • the plasma generating gas preferably contains nitrogen as a main component.
  • containing nitrogen as a main component means that the content of nitrogen in the plasma generating gas is more than 50% by volume. That is, the nitrogen content in the plasma generating gas is preferably more than 50% by volume, more preferably 70% by volume or more, still more preferably 80 to 100% by volume, and particularly preferably 90 to 100% by volume.
  • gas components other than nitrogen in the plasma generating gas include oxygen and rare gases.
  • the oxygen concentration of the plasma generating gas is preferably 1% by volume or less. Generation of ozone can be reduced as oxygen concentration is below an upper limit.
  • the flow rate of the plasma generation gas introduced into the tubular dielectric 3 in the irradiation step is preferably 1 to 10 L/min, more preferably 2 to 10 L/min, and even more preferably 3 to 10 L/min.
  • the flow rate of the plasma generating gas introduced into the tubular dielectric 3 is equal to or higher than the above lower limit, it is easy to suppress the temperature rise of the irradiated surface of the irradiated object. If the flow rate of the plasma generating gas is set to the above upper limit value or less, the voltage applied to the electrodes can be further lowered.
  • the AC voltage applied between the internal electrode 4 and the external electrode 5 in the irradiation step is preferably 1 kVpp or more and 20 kVpp or less, more preferably 5 kVpp or more and 20 kVpp or less.
  • Vpp Volt peak to peak
  • the unit "Vpp (Volt peak to peak)" representing the AC voltage is the potential difference between the highest value and the lowest value of the AC voltage waveform.
  • the frequency of the alternating current applied between the internal electrode 4 and the external electrode 5 in the irradiation step is preferably 0.5 kHz or more and 30 kHz or less, more preferably 5 kHz or more and 30 kHz or less, and even more preferably 10 kHz or more and 30 kHz or less.
  • the frequency of the alternating current is equal to or lower than the upper limit, the temperature of the generated plasma can be kept low. Plasma can be generated more efficiently when the frequency of the alternating current is equal to or higher than the lower limit.
  • the time for irradiating the medical irradiation gas in the irradiation step is determined in consideration of the composition of the medical irradiation gas, and is preferably 5 seconds to 10 minutes, more preferably 15 seconds to 60 seconds.
  • the irradiation time may be set each time the irradiation step is performed, or the control unit 90 controls at least one of the supply of electricity and the supply of the plasma generation gas to the plasma generation unit 12 based on a preset time. You can stop.
  • the preheating time of the preheating step (second preheating step) for the second irradiation step can be determined. Therefore, the preheating time of the second preheating step may be the same as or shorter than the preheating time of the preheating step (first preheating step) for the first irradiation step.
  • the first irradiation step may also serve as the second preheating step.
  • the second preheating step may be automatically started after a certain period of time has passed since the first irradiation step.
  • the fixed time can be appropriately determined depending on the application, and examples thereof include 1 to 3 minutes, 1 to 10 minutes, and the like.
  • the temperature of the medical irradiation gas irradiated from the irradiation port 1a of the nozzle 1 is preferably 100°C or lower, more preferably 60°C or lower, and even more preferably 40°C or lower.
  • the temperature of the medical irradiation gas irradiated from the irradiation port 1a of the nozzle 1 is equal to or lower than the above upper limit, the temperature of the irradiated surface can be easily reduced to 40° C. or lower.
  • the temperature of the irradiated surface By setting the temperature of the irradiated surface to 40° C. or lower, even if the irradiated portion is an affected area, irritation to the affected area can be reduced.
  • the lower limit of the temperature of the medical irradiation gas irradiated from the irradiation port 1a of the nozzle 1 is not particularly limited, and is 10° C., for example.
  • the temperature of the medical irradiation gas is a value obtained by measuring the temperature of the medical irradiation gas at the irradiation port 1a with a thermocouple, fiber thermometer, or the like.
  • the distance (irradiation distance) from the irradiation port 1a to the surface to be irradiated is preferably 1.0 to 20 mm, for example.
  • the irradiation distance is equal to or greater than the above lower limit, the temperature of the surface to be irradiated can be lowered, and the irritation to the surface to be irradiated can be further alleviated.
  • the irradiation distance is equal to or less than the above upper limit, effects such as healing can be further enhanced.
  • the temperature of the irradiated surface at a distance of 1 mm or more and 20 mm or less from the irradiation port 1a is preferably 40° C. or less.
  • the temperature of the surface to be irradiated is 40° C. or less, irritation to the surface to be irradiated can be reduced.
  • the lower limit of the temperature of the surface to be irradiated is not particularly limited, it is 10° C., for example.
  • the temperature of the surface to be irradiated depends on the AC voltage applied between the internal electrode 4 and the external electrode 5, the discharge amount of the medical irradiation gas to be irradiated, and the tip Q1 of the region where the internal electrode 4 and the external electrode 5 face each other. to the irradiation port 1a.
  • the temperature of the irradiated surface can be measured using a thermocouple, radiation thermometer, fiber thermometer, or the like.
  • Active species contained in medical irradiation gases include hydroxyl radicals, singlet oxygen, ozone, hydrogen peroxide, superoxide anion radicals, nitric oxide, nitrogen dioxide, peroxynitrite, peroxynitrite, and dinitrogen trioxide. etc. can be exemplified.
  • the type of active species contained in the medical irradiation gas can be adjusted by, for example, the type of plasma generating gas.
  • the hydroxyl radical concentration (radical concentration) in the medical irradiation gas is preferably 0.1 to 300 ⁇ mol/L, more preferably 0.1 to 100 ⁇ mol/L, and even more preferably 0.1 to 50 ⁇ mol/L.
  • the radical concentration is equal to or higher than the above lower limit, it is easy to facilitate the purification, activation, or healing of abnormalities in the object to be irradiated selected from cells, living tissue, and living organisms. If the radical concentration is equal to or less than the above upper limit, irritation to the surface to be irradiated can be reduced.
  • a radical concentration can be measured, for example, by the following method. 0.4 mL of a 0.2 mol/L solution of DMPO (5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide) is irradiated with a medical irradiation gas for 60 seconds. At this time, the distance from the irradiation port 1a to the liquid surface is set to 4.0 mm. The hydroxyl radical concentration of the solution irradiated with the medical irradiation gas is measured using the electron spin resonance (ESR) method, and this is defined as the radical concentration.
  • ESR electron spin resonance
  • the concentration of singlet oxygen (singlet oxygen concentration) in the medical irradiation gas is preferably 0.1 to 300 ⁇ mol/L, more preferably 0.1 to 100 ⁇ mol/L, and even more preferably 0.1 to 50 ⁇ mol/L. .
  • the singlet oxygen concentration is equal to or higher than the above lower limit, it is easy to facilitate the purification, activation, or healing of abnormalities of irradiated objects such as cells, living tissues, and living organisms.
  • stimulation to the irradiated surface can be reduced.
  • Singlet oxygen concentration can be measured, for example, by the following method. 0.4 mL of a 0.1 mol/L solution of TPC (2,2,5,5-tetramethyl-3-pyrroline-3-carboxamide) is irradiated with a medical irradiation gas for 60 seconds. At this time, the distance from the irradiation port 1a to the liquid surface is set to 4.0 mm. The singlet oxygen concentration of the solution irradiated with the medical irradiation gas is measured using the electron spin resonance (ESR) method, and this is defined as the singlet oxygen concentration.
  • ESR electron spin resonance
  • the concentration of active species in the medical irradiation gas at each irradiation time is C 1 , C 2 , C 3 , C 4 .
  • the interval between each irradiation is, for example, 60 seconds.
  • the active species concentration in the medical irradiation gas at each irradiation time is C 1 ', C 2 ', C 3 ', C 4 ', C 5 ', C 1 '/C 5 ' is preferably 0.8 to 1, more preferably 0.9 to 1, and 0.95 to 1 More preferred. That C 1 ′/C 5 ′ is equal to or greater than the lower limit value means that the concentration of active species contained in the medical irradiation gas is stable.
  • the interval of each irradiation is the same as C 1 to C 5 above.
  • the flow rate of the medical irradiation gas discharged from the irradiation port 1a is preferably 1 to 10 L/min.
  • the flow rate of the medical irradiation gas discharged from the irradiation port 1a is equal to or higher than the above lower limit, the effect of the medical irradiation gas acting on the surface to be irradiated can be sufficiently enhanced.
  • the flow rate of the medical irradiation gas discharged from the irradiation port 1a is equal to or less than the upper limit value, it is possible to prevent the temperature of the surface to be irradiated from the medical irradiation gas from excessively increasing. In addition, rapid drying of the illuminated surface can be prevented if the illuminated surface is wet.
  • the flow rate of the medical irradiation gas discharged from the irradiation port 1 a can be adjusted by the supply amount of the plasma generation gas to the plasma generation section 12 .
  • the medical irradiation gas generated by the medical plasma generator 100 has the effect of promoting the healing of wounds and abnormalities.
  • the irradiated portion can be cleaned, revitalized, or healing of the irradiated portion can be promoted.
  • irradiating with medical irradiation gas for the purpose of promoting the healing of injuries or abnormalities, there are no particular restrictions on the frequency of irradiation, the number of times of irradiation, and the duration of irradiation.
  • irradiation conditions such as 1 to 5 times a day, 10 seconds to 10 minutes each time, 1 to 30 days, etc. It is preferable from the viewpoint of promoting
  • the temperature of the electrode at the start of use is usually about room temperature.
  • the intensity of the plasma does not increase, and the type or content of the generated active species differs from the desired composition. Therefore, at the beginning of the irradiation process, the medical irradiation gas does not have the desired composition.
  • the medical plasma generator of this embodiment since it has a preheating mechanism, it is possible to quickly discharge medical irradiation gas having a desired composition in the irradiation step.
  • the medical plasma generator of the present embodiment prohibits an instruction to start discharge of the medical irradiation gas during the heat treatment of the electrodes by the preheating mechanism, so that the electrodes can be more reliably heated in the preheating process. .
  • the medical plasma generator of the present embodiment since the preheating step is included, the medical irradiation gas having a desired composition can be quickly discharged in the irradiation step.
  • the medical plasma generator 100a of this embodiment includes an irradiation device 10, a supply device 20a, and a connection cable 30.
  • FIG. The first medical plasma generator 100a according to the second embodiment differs from the first medical plasma generator 100 according to the first embodiment in that it has a supplier 20a instead of the supplier 20. .
  • the supply device 20a has an irradiation operation section 9a instead of the irradiation operation section 9 and the preheating operation section 19 of the supply device 20 in the first embodiment.
  • the irradiation operation unit 9a in this embodiment has both the function of the irradiation operation unit 9 and the function of the preheating operation unit 19 in the first embodiment.
  • the irradiation operation unit 9a, the electric supply line 32, the control unit 90, and the power supply unit 50 constitute a preheating mechanism.
  • the irradiation operation unit 9a is the same as the irradiation operation unit 9 in the first embodiment.
  • a method for generating a medical irradiation gas will be described.
  • the user turns on the main power supply of the supply device 20a and sets the irradiation time in the irradiation step with the timer 80.
  • the control unit 90 stops supplying the plasma generation gas from the gas supply source 70 to the plasma generation unit 12 .
  • the control unit 90 operates the power supply unit 50 to start supplying electricity from the power supply to the plasma generation unit 12 of the irradiation device 10, apply voltage to the electrodes of the plasma generation unit 12, and heat the electrodes.
  • the notification unit 22 may notify the user that the heating process for the electrodes has been completed in the preheating step. Alternatively, during the preheating step, the notification unit 22 may notify the user that the heat treatment is being performed.
  • the control unit 90 activates the timer 80 to supply gas from the gas supply source 70.
  • a plasma generating gas is supplied to the plasma generation unit 12 of the irradiation device 10 via the unit 60 and the gas pipeline 36, the voltage supplied to the plasma generation unit 12 is adjusted, and the voltage is applied to the electrodes.
  • the control unit 90 controls at least one of supply of the plasma generation gas to the plasma generation unit 12 and supply of electricity to the plasma generation unit 12.
  • the supply of electricity to the plasma generation unit 12 that is, the application of voltage to the electrodes
  • the supply of plasma generation gas to the plasma generation unit 12 are stopped, and the instruction from the irradiation operation unit 9a is stopped. is preferred.
  • the control unit 90 performs the preheating step and the irradiation step in this order based on the signal from the operation of the irradiation operation unit 9a.
  • the control unit 90 does not have to have the function of controlling the preheating step (applying voltage to the electrodes without supplying the gas for plasma generation).
  • the user operates the irradiation operation unit 9a to carry out the preheating step so that the medical irradiation gas having the desired composition can be irradiated (that is, the state in which the temperature of the electrode of the plasma generation unit is increased). ).
  • the nozzle 1 of the irradiation instrument 10 is directed toward the object to be irradiated, and the irradiation operation section 9a is operated again to discharge the medical irradiation gas.
  • the temperature reached by the electrodes in the preheating step of this embodiment is the same as the temperature reached in the first embodiment.
  • the preheating time of this embodiment is the same as the preheating time of the first embodiment.
  • the applied voltage to the electrodes in the preheating step of this embodiment is the same as the applied voltage in the first embodiment.
  • the frequency of the alternating current applied to the electrodes of the plasma generating section 12 in the preheating step of this embodiment is the same as the frequency in the first embodiment.
  • the voltage applied to the electrodes of the plasma generation unit 12 in the irradiation step of this embodiment is the same as the voltage in the first embodiment.
  • the frequency of the alternating current applied to the electrodes of the plasma generating section 12 in the irradiation step of this embodiment is the same as the frequency in the first embodiment.
  • the irradiation time of the medical irradiation gas in the irradiation step is the same as the irradiation time in the first embodiment.
  • the temperature of the medical irradiation gas irradiated from the irradiation port 1a of the nozzle 1 is the same as the temperature of the medical irradiation gas in the first embodiment.
  • the irradiation distance in this embodiment is the same as the irradiation distance in the first embodiment.
  • the temperature of the irradiated surface at a distance of 1 mm or more and 10 mm or less from the irradiation port 1a in this embodiment is the same as the temperature of the irradiated surface in the first embodiment.
  • the active species contained in the medical irradiation gas of this embodiment are the same as the active species of the first embodiment.
  • the radical concentration in the medical irradiation gas of this embodiment is the same as the radical concentration of the first embodiment.
  • the singlet oxygen concentration in the medical irradiation gas of this embodiment is the same as the singlet oxygen concentration of the first embodiment.
  • the preferred range of C 1 ′/C 5 ′ in the medical irradiation gas of this embodiment is the same as in the first embodiment.
  • the flow rate of the medical irradiation gas discharged from the irradiation port 1a in this embodiment is the same as the flow rate of the medical irradiation gas in the first embodiment.
  • the preheating process and the irradiation process can be performed by operating only the irradiation operation unit.
  • the medical plasma generator 100b of this embodiment includes a plasma generator 23, a supply device 26, an electric supply line 33, and a ground line 35. As shown in FIG. Although the ground line is directly connected to the ground (ground plane) in FIG.
  • the plasma generating section 23 has a high voltage electrode 24 and a ground electrode 25 .
  • the high voltage electrode 24 is a member extending in the direction of the high voltage electrode axis O3.
  • the shape of the high-voltage electrode 24 is not particularly limited, and examples thereof include a plate shape and a needle shape. All or part of the surface of the high-voltage electrode 24 other than the portion connected to the electric supply line 33 and the surface facing the object to be processed is preferably covered with a heat insulating material.
  • the heat insulating material the heat insulating material described in the first medical plasma generator can be used.
  • the high voltage electrode 24 is preferably movable so that its position can be changed.
  • the shape of the ground electrode 25 is not particularly limited, and a flat plate is exemplified.
  • the high voltage electrode 24 is separated from the ground electrode 25 .
  • the high voltage electrode 24 and the ground electrode 25 face each other.
  • the high voltage electrode 24 is connected to an electric supply line 33 .
  • the ground electrode 25 is connected to an electric supply line 33 .
  • the ground electrode 25 is connected to a ground line 35 and electrically grounded.
  • the outer diameter d1 of the high-voltage electrode 24 can be appropriately determined in consideration of the use of the medical plasma generator 100b (the size of the object to be irradiated).
  • the outer diameter d1 may be, for example, 0.05-100 mm or 0.1-10 mm.
  • the material of the high-voltage electrode 24 is not particularly limited as long as it is a conductive material, and examples thereof include the materials exemplified for the internal electrode 4 described above.
  • the material of the ground electrode 25 is not particularly limited as long as it is a conductive material, and examples thereof include the materials exemplified for the external electrode 5 described above.
  • the distance L3 between the high voltage electrode 24 and the ground electrode 25 is preferably 0.01 to 20 mm, more preferably 0.05 to 10 mm. Plasma can be stably generated when the distance L3 is equal to or greater than the above lower limit. Plasma can be generated at a lower voltage if the distance L3 is equal to or less than the upper limit. The distance L3 can be adjusted by changing the position of the high voltage electrode 24. FIG.
  • the plasma generating section 23 does not have to have the ground electrode 25 . If the ground electrode 25 is not provided, an object to be irradiated may be placed between the high-voltage electrode 24 and the ground (ground plane).
  • the plasma generation unit 23 has an installation table (not shown) on which the object to be irradiated is installed between the high-voltage electrode 24 and the ground (ground plane).
  • the distance between the high-voltage electrode 24 and the object to be irradiated is preferably 0.01 to 20 mm, more preferably 0.1 to 10 mm, so that active particles generated by plasma reach the surface to be irradiated.
  • the second medical plasma generator of the present invention preferably has a simulated object to be irradiated which is used in the preheating step described later.
  • the term “pseudo-irradiated object” means an inorganic and/or organic substance that is not to be processed by the medical plasma generator and is used in the preheating step.
  • the pseudo irradiated object may be the ground electrode 25 itself, but it is preferably placed between the high-voltage electrode 24 and the ground electrode 25 , and is placed above the ground electrode 25 . is more preferable.
  • the pseudo irradiated object may be arranged on a ground electrode provided separately from the ground electrode 25 .
  • the pseudo irradiated object When the pseudo irradiated object is placed on the ground electrode 25 or on the ground electrode 25 provided separately from the ground electrode 25, it is preferable to place it via a dielectric such as ceramic from the viewpoint of electrode protection.
  • the pseudo irradiated object is preferably positioned between the high voltage electrode 24 and the ground (ground plane).
  • an installation table (not shown) for installing the dummy object to be irradiated may be provided between the high-voltage electrode 24 and the ground (ground plane). It is preferable that the dummy irradiated object or the installation table be movable so that its position can be changed.
  • Feeder 26 is substantially the same as feeder 20 or feeder 20a described above. Hereinafter, differences between the feeder 26 and the feeders 20 and 20a will be described with reference to FIGS.
  • the configuration other than the differences described below can be the same as the supply device 20 or the supply device 20a, except that the irradiation device 10 is read as the plasma generator 23 and the electric supply line 32 is read as the electric supply line 33.
  • the supply device 26 may or may not have the gas supply section 60, the gas supply source 70, and the gas pipeline 36 in FIGS.
  • the power supply unit 50 is connected to the high voltage electrode 24 and the ground electrode 25 of the plasma generation unit 23 via the electric supply line 33 .
  • the power supply section 50 is connected to the high voltage electrode 24 of the plasma generating section 23 via the electric supply line 33 .
  • the preheating operation unit 19 the electric supply line 33 (the electric supply line 32 in FIG. 3), the control unit 90, and the power supply unit 50 constitute a preheating mechanism.
  • the irradiation operation section 9a, the electricity supply line 33 (the electricity supply line 32 in FIG. 5), the control section 90, and the power supply section 50 constitute a preheating mechanism.
  • a method for irradiating medical plasma according to this embodiment will be described. Specifically, a medical plasma irradiation method in the case where the supply device 26 in the second plasma irradiation apparatus corresponds to the supply device 20 will be described.
  • the user turns on the main power source of the feeder 26 and sets the irradiation time in the irradiation step with the timer 80 .
  • the user operates the preheating operation section 19 .
  • the control unit 90 operates the power supply unit 50 to start supplying electricity from the power source to the plasma generation unit 23, and apply voltage to the electrodes of the plasma generation unit 23.
  • the electrode is heated to an arbitrary temperature (preheating step).
  • the notification unit 22 may notify the user that the heating process for the electrodes has been completed in the preheating step.
  • the notification unit 22 may inform the user that the preheating step is in progress. In the preheating step, it is not necessary to place an object to be irradiated in the plasma generating section 23 (specifically, between the high-voltage electrode 24 and the ground electrode 25).
  • ground electrode 25 On the ground electrode 25 or on a ground electrode different from the ground electrode 25 (hereinafter, the ground electrode 25 and the ground electrodes other than the ground electrode 25 are also collectively referred to as "ground electrodes, etc.”), a pseudo irradiated object is preferably installed.
  • a conductive material may be used as the pseudo irradiated object, a dielectric such as ceramic, glass, or resin is preferable. By installing a dielectric dummy object to be irradiated, the intensity of the discharge is weakened, and wear of the high-voltage electrode can be suppressed.
  • a simulated object to be irradiated is installed on the installation table described above.
  • the dummy object to be irradiated may be set manually.
  • the preheating operation unit 19 is operated, and the control unit 90 receives a signal from the preliminary heating operation unit 19 to operate the movable dummy object to be irradiated. It may be done by It is preferable to install the dummy object to be irradiated before preheating.
  • the control unit 90 operates the preheating operation unit 19, and receives a signal from the preheating operation unit 19.
  • the control unit 90 moves the movable high voltage electrode 24 so that the pseudo irradiation object is sandwiched between the pseudo irradiation object. It may be moved to a position facing a grounded ground electrode or the like (including a ground plane).
  • the shape of the simulated object to be irradiated is not particularly limited, but the area of the surface of the object to be irradiated facing the high voltage electrode 24 and the ground electrode is larger than the area of the surface facing the high voltage electrode 24 and the ground electrode. is preferred.
  • the distance between the high-voltage electrode 24 and the pseudo irradiated object is preferably 0.1 to 10 mm, more preferably 0.5 to 5 mm, even more preferably 1 to 3 mm.
  • the control unit 90 controls the power supply unit 50 as follows.
  • the control unit 90 controls the power supply unit 50 to apply voltage to the electrodes of the plasma generation unit 23 .
  • a movable pseudo-irradiated object may be operated to move the pseudo-irradiated object between the high-voltage electrode 24 and the ground electrode (or ground plane).
  • the movable high-voltage electrode 24 may be moved to a position facing a grounded electrode or the like (including a ground plane) to which the dummy irradiated object is grounded with the dummy irradiated object interposed therebetween.
  • the controller 90 activates the notification unit 22 .
  • the control unit 90 controls the power supply unit 50 as follows, for example. While the control unit 90 is receiving an electric signal from the preheating operation unit 19 , the control unit 90 controls the power supply unit 50 to apply voltage to the electrodes of the plasma generation unit 23 . At this time (or before the application), a movable simulated irradiated object may be operated to move the simulated irradiated object between the high-voltage electrode 24 and the ground electrode 25 (or the ground plane).
  • the movable high-voltage electrode 24 may be moved to a position facing a grounded electrode or the like (including a ground plane) to which the dummy irradiated object is grounded with the dummy irradiated object interposed therebetween.
  • the controller 90 activates the notification unit 22 .
  • the temperature reached by the electrode in the preheating step is, for example, preferably 25°C or higher, more preferably 25°C to 365°C, and even more preferably 36°C to 70°C. If the attained temperature is equal to or higher than the above lower limit, the temperature of the electrode can be sufficiently increased, and the medical plasma of any composition can be irradiated more reliably. If the attained temperature is equal to or lower than the above upper limit, the waiting time until medical plasma irradiation can be shortened.
  • the heat treatment time (preheating time) in the preheating step is appropriately determined according to the voltage applied to the electrodes, and is preferably 1 to 150 seconds, more preferably 1 to 10 seconds, and 1 to 4 seconds. More preferred. If the preheating time is equal to or longer than the above lower limit, the temperature of the electrode can be sufficiently increased, and the medical plasma of any composition can be irradiated more reliably. If the preheating time is equal to or less than the above upper limit, the waiting time until medical plasma irradiation can be shortened. The longer the preheating time, the higher the temperature of the electrode can be maintained even after the irradiation step described later. For this reason, if the preheating time is lengthened, the subsequent irradiation process can be performed with time.
  • the preheating time may be set in advance to a time during which an arbitrary set temperature can be reached, or may be a time required to reach an arbitrary temperature after measuring the temperature of the electrode. If the time required to reach an arbitrary set temperature is set in advance, the control unit 90 applies the voltage to the electrodes in the preheating step for the preset time.
  • a thermometer may be provided in the plasma generating section 23 . Further, if it takes a long time to complete the irradiation process after the preheating process, the temperature of the electrode decreases with the passage of time.
  • the temperature of the electrode has not reached the predetermined temperature (i.e., the state is not suitable for generating medical plasma). may be notified to the user by the notification unit 22 .
  • the AC voltage applied between the high voltage electrode 24 and the ground electrode 25 in the preheating step is preferably 1 kVpp or more and 40 kVpp or less, more preferably 3 kVpp or more and 30 kVpp or less.
  • the AC voltage to be applied is equal to or less than the above upper limit, it is possible to suppress the wear and tear of the electrodes and the pseudo irradiated object. If the applied AC voltage is equal to or higher than the above lower limit, discharge may occur.
  • the frequency of the alternating current applied between the internal electrode 4 and the external electrode 5 in the preliminary irradiation step is preferably 0.5 kHz or more and 1 MHz or less, more preferably 5 kHz or more and 500 kHz or less, and even more preferably 10 kHz or more and 300 kHz or less.
  • the frequency of the alternating current is equal to or higher than the lower limit, the electrodes can be heated more quickly.
  • the frequency of the alternating current is equal to or lower than the upper limit, excessive rise in electrode temperature can be suppressed.
  • the user places the object to be irradiated on the ground electrode 25 after completing the preheating step.
  • the object to be irradiated may be placed on the ground electrode 25 in advance.
  • the dummy irradiated object is replaced with the irradiated object.
  • the movable high-voltage electrode 24 is opposed to the ground electrode on which the object to be irradiated is arranged with the object to be irradiated interposed therebetween. You can move it to a position.
  • the object to be irradiated is installed on the installation table described above.
  • the simulated object to be irradiated on the installation table is replaced with the object to be irradiated.
  • the movable high-voltage electrode 24 may be moved to a position facing the ground surface with the object to be irradiated interposed therebetween. This replacement of the simulated irradiated object with the irradiated object may be performed manually.
  • the control unit 90 receives a signal from the irradiation operation unit 9 to operate the irradiation operation unit 9 described later, and the control unit 90 receives a signal from the irradiation operation unit 9. It may be performed by operating the irradiation object and the movable irradiation object (or the movable installation table to which the irradiation object is grounded). Further, when the object to be irradiated and the pseudo-irradiated object are installed on separate ground electrodes or on separate installation tables, the high-voltage electrode 24 may be moved manually. , and the control unit 90 receiving a signal from the irradiation operation unit 9 operates the movable high-voltage electrode 24 .
  • the control unit 90 activates the timer 80 and supplies the plasma to the plasma generation unit 23. Adjust the voltage and apply voltage to the electrodes. It should be noted that during the above-described replacement of the dummy irradiated object with the irradiated object or during the movement of the movable high-voltage electrode 24, voltage application to the electrode is temporarily stopped, and the replacement or movement of the high-voltage electrode 24 is After completion, the voltage supplied to the plasma generator 23 may be adjusted to apply voltage to the electrodes.
  • the gas existing between the high-voltage electrode 24 and the ground electrode 25 is ionized at the position where the voltage-applied high-voltage electrode 24 and the ground electrode 25 face each other and becomes plasma.
  • the plasma generation unit 23 immediately generates plasma of a desired intensity when the irradiation operation unit 9 is operated.
  • the plasma generated in this manner is applied to an object placed between the high-voltage electrode 24 and the ground electrode 25 .
  • the temperature of the electrode is preliminarily raised in the preheating step, and plasma of a desired intensity is immediately generated when the irradiation operation unit 9 is operated. Therefore, when the irradiation operation unit 9 is operated, medical plasma having a desired composition can be immediately irradiated.
  • the control unit 90 stops the supply of electricity to the plasma generation unit 23 to end the medical plasma irradiation (irradiation process). At this time, it is preferable to stop the supply of electricity to the plasma generation unit 23 (that is, the application of voltage to the electrodes) and stop the instruction from the irradiation operation unit 9 .
  • the control unit 90 controls the timer 80 and the power supply unit 50, for example, as follows.
  • the control unit 90 receives an electric signal from the irradiation operation unit 9, the control unit 90 controls the power supply unit 50, adjusts the voltage supplied to the plasma generation unit 23, and applies the voltage to the electrodes.
  • the control unit 90 starts the timer 80 .
  • the controller 90 receives a signal from the timer 80 and stops applying voltage to the electrodes of the plasma generator 23 .
  • the control unit 90 controls the timer 80 and the power supply unit 50 as follows, for example. While the control unit 90 is receiving an electric signal from the irradiation operation unit 9, the control unit 90 controls the power supply unit 50 to adjust the voltage supplied to the plasma generation unit 23 and apply the voltage to the electrodes. Also, the control unit 90 starts the timer 80 . When the operation of the irradiation operation unit 9 is stopped, the control unit 90 stops applying voltage to the electrodes of the plasma generation unit 23 . As a result, medical plasma having a predetermined composition is irradiated while the user is operating the irradiation operation unit 9 .
  • Examples of the object to be irradiated include the above-described cells, living tissue, living organisms, and the like.
  • the object to be irradiated is preferably a cell.
  • Cells include, for example, animal cells including humans, animal individuals other than humans, cells collected from human individuals, cells within human individuals, human individuals, plant cells, microbial cells, and the like. A single type of these target cells may be used, or a mixture of two or more types may be used.
  • non-human animal cells and plant cells include cells existing in individuals, cells existing in tissues, cells collected from individuals or tissues, and cells collected from individuals or tissues. and cultured cells.
  • the cells used in the present invention include prokaryotic cells such as Escherichia coli, actinomycetes, and Bacillus subtilis, yeast, non-human animal cells, and cells collected from human individuals. , cells contained in human individuals, and eukaryotic cells such as plant cells.
  • the cells used in the present invention include those with a lipid bilayer structure such as erythrocyte ghosts and liposomes.
  • the term "medical use” as used herein refers not only to cleaning, activating, and curing diseases caused by irradiation of living tissue or living organisms, and healing wounds, but also to promote cell growth, gene transfer, etc. cell processing is also included.
  • gene-introduced cells not only when they are used for regenerative medicine (assuming that they are returned to human individuals), but also for pharmaceutical research and development (not premised that they are returned to human individuals). is also used. That is, the term “medical use” in the present specification means a wide range of medical uses including research and development of pharmaceuticals.
  • Examples of the atmosphere of the plasma generating section 23 include rare gases (helium, neon, argon, krypton, etc.), nitrogen, oxygen, and air. These gases may be used singly or in combination of two or more.
  • the plasma generation unit 23 can be may be supplied with gas.
  • the gas supply method is the same as the method for generating the medical irradiation gas described above.
  • the AC voltage applied between the high-voltage electrode 24 and the ground electrode 25 in the irradiation step is preferably 1 kVpp or more and 40 kVpp or less, more preferably 3 kVpp or more and 30 kVpp or less. If the AC voltage to be applied is equal to or less than the upper limit, supply of excessively strong plasma can be suppressed. When the AC voltage to be applied is equal to or higher than the above lower limit, plasma can be generated more efficiently.
  • the frequency of the alternating current applied between the high-voltage electrode 24 and the ground electrode 25 in the irradiation step is preferably 0.5 kHz or more and 1 MHz or less, more preferably 5 kHz or more and 500 kHz or less, and even more preferably 10 kHz or more and 300 kHz or less. If the frequency of the alternating current is equal to or lower than the upper limit, stimulation by excessively strong plasma can be suppressed. Plasma can be generated more efficiently when the frequency of the alternating current is equal to or higher than the lower limit.
  • the time (irradiation time) for irradiating the medical plasma in the irradiation step is determined in consideration of the composition of the medical plasma, and is preferably 10 seconds to 10 minutes, more preferably 15 seconds to 60 seconds.
  • the irradiation time may be set each time the irradiation process is performed, or the control unit 90 may stop the supply of electricity to the plasma generation unit 23 based on a preset time.
  • the preheating time of the preheating step (second preheating step) for the second irradiation step can be determined. Therefore, the preheating time of the second preheating step may be the same as or shorter than the preheating time of the preheating step (first preheating step) for the first irradiation step.
  • the first irradiation step may also serve as the second preheating step.
  • the second preheating step may be automatically started after a certain period of time has passed since the first irradiation step.
  • the fixed time can be appropriately determined depending on the application, and examples thereof include 1 to 3 minutes, 1 to 10 minutes, and the like.
  • the temperature of the high voltage electrode 24 in the irradiation step is, for example, preferably 25°C or higher, more preferably 25 to 365°C, and even more preferably 36 to 70°C. If the temperature is equal to or higher than the above lower limit, medical plasma of any composition can be irradiated more reliably.
  • the temperature of the object to be irradiated in the irradiation step is preferably 80°C or lower, more preferably 60°C or lower, and even more preferably 40°C or lower.
  • the temperature of the object to be irradiated is equal to or lower than the above upper limit, thermal damage to the object to be irradiated can be suppressed.
  • the distance (irradiation distance) from the high voltage electrode 24 to the surface to be irradiated is, for example, preferably 0.01 to 20 mm, more preferably 0.1 to 10 mm. When the irradiation distance is within the above range, the active particles generated by the plasma easily reach the object to be irradiated.
  • Active species contained in the atmosphere of the plasma generation unit 23 include hydroxyl radicals, singlet oxygen, ozone, hydrogen peroxide, superoxide anion radicals, nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, peroxynitrite, peroxynitrite, trioxide. Nitrogen and the like can be exemplified.
  • the type of active species contained in the atmosphere of the plasma generating section 23 can be adjusted by, for example, the type of ambient or supplied gas, the intensity of plasma, and the like.
  • the interval between each irradiation is, for example, 60 seconds.
  • C 1 ′/C 5 ′ is preferably 0.8 to 1, more preferably 0.9 to 1, even more preferably 0.95 to 1. That C 1 ′/C 5 ′ is equal to or greater than the lower limit value means that the concentration of active species is stable.
  • the interval of each irradiation is the same as C 1 to C 5 above.
  • the medical plasma generated by the medical plasma generator 100 has the effect of promoting the healing of wounds and abnormalities. By irradiating cells, biological tissues, or living organisms with medical plasma, it is possible to cleanse, revitalize, or promote healing of the irradiated portion.
  • ⁇ Medical plasma irradiation method 2> A medical plasma irradiation method according to another embodiment will be described. Specifically, a medical plasma irradiation method in the case where the supply device 26 in the second plasma irradiation apparatus is a supply device corresponding to the supply device 20a will be described. The user turns on the main power source of the feeder 26 and sets the irradiation time in the irradiation step with the timer 80 . Next, the user operates the irradiation operation section 9a.
  • the control unit 90 Upon receiving the signal from the irradiation operation unit 9a, the control unit 90 operates the power supply unit 50 to start supplying electricity from the power source to the plasma generation unit 23 of the irradiation device 10, and apply voltage to the electrodes of the plasma generation unit 23. The voltage is applied to heat the electrodes to an arbitrary temperature (preheating step).
  • the notification unit 22 may notify the user that the heating process for the electrodes has been completed in the preheating step. Alternatively, during the preheating step, the notification unit 22 may notify the user that the heat treatment is being performed. As in the medical plasma irradiation method 1, it is preferable to use a simulated object in the preheating step.
  • the placement of the simulated object to be irradiated may be performed manually. may be performed by operating a movable pseudo irradiated object. It is preferable to install the dummy object to be irradiated before preheating. Also, at this time, it is preferable that the control section 90 that operates the irradiation operation section 9a and receives a signal from the irradiation operation section 9a moves the movable high-voltage electrode 24 to an appropriate position. Note that preheating may be started simultaneously with the installation of the dummy object to be irradiated and the adjustment of the position of the high-voltage electrode 24 .
  • the user places the object to be irradiated on the ground electrode 25 after completing the preheating process.
  • the dummy irradiated object is replaced with the irradiated object.
  • This replacement of the simulated object to be irradiated with the object to be irradiated may also be performed manually. It may be performed by moving the object and the movable irradiation object (or the movable installation table to which the irradiation object is grounded).
  • the control unit 90 After the electrode reaches an arbitrary temperature, or after the time has elapsed for the electrode to reach an arbitrary temperature, following the preheating step, the control unit 90 operates the timer 80 to supply the plasma generation unit 23 Adjust the voltage and apply voltage to the electrodes.
  • the control unit 90 stops the supply of electricity to the plasma generation unit 23 to end the medical plasma irradiation (irradiation process). At this time, it is preferable to stop the supply of electricity to the plasma generation unit 23 (that is, the application of voltage to the electrodes) and stop the instruction from the irradiation operation unit 9a.
  • the control unit 90 performs the preheating step and the irradiation step in this order based on the signal generated by the operation of the irradiation operation unit 9a.
  • the user operates the irradiation operation unit 9a to carry out the preheating step so that the medical plasma having the desired composition can be irradiated (that is, the temperature of the electrode of the plasma generation unit is increased). and Thereafter, an object to be irradiated is placed on the ground electrode 25, and the irradiation operation unit 9a is operated again to discharge medical plasma.
  • the temperature reached by the electrode in the preheating step of the present embodiment is the same as the temperature reached in the medical plasma irradiation method 1 .
  • the preheating time of the present embodiment is the same as the preheating time of the medical plasma irradiation method 1 .
  • the applied voltage to the electrodes in the preheating step of this embodiment is the same as the applied voltage in the medical plasma irradiation method 1 .
  • the frequency of the alternating current applied to the electrodes of the plasma generator 23 in the preheating step of the present embodiment is the same as the frequency in the medical plasma irradiation method 1 .
  • the voltage applied to the electrodes of the plasma generation unit 23 in the irradiation step of the present embodiment is the same as the voltage in the medical plasma irradiation method 1 .
  • the frequency of the alternating current applied to the electrodes of the plasma generator 23 in the irradiation step of the present embodiment is the same as the frequency in the medical plasma irradiation method 1 .
  • the irradiation time of the medical plasma in the irradiation step is the same as the irradiation time in the irradiation method 1 of the medical plasma.
  • the temperature of the high voltage electrode 24 in the irradiation step is the same as the temperature of the high voltage electrode 24 in the irradiation step in the medical plasma irradiation method 1 .
  • the temperature of the object to be irradiated in the irradiation step is the same as the temperature of the object to be irradiated in the irradiation step in the irradiation method 1 for medical plasma.
  • the distance from the high-voltage electrode 24 to the surface to be irradiated in this embodiment is the same as the distance from the high-voltage electrode 24 to the surface to be irradiated in the medical plasma irradiation method 1 .
  • the active species contained in the atmosphere of the plasma generation unit 23 in the medical plasma irradiation of this embodiment are the same as the active species in the medical plasma irradiation method 1 .
  • the preferred range of C 1 ′/C 5 ′ described above in the medical plasma irradiation of this embodiment is the same as in the medical plasma irradiation method 1 .
  • the preheating process and the irradiation process can be performed by operating only the irradiation operation unit.
  • the preheating step is performed by applying a voltage to the electrodes of the plasma generation section.
  • a heating wire may be arranged in the vicinity of the electrode of the plasma generating portion, and the electrode of the plasma generating portion may be heat-treated by energizing the heating wire.
  • a high-temperature gas for example, 100° C.
  • the plasma generation section may be heat-treated with this high-temperature gas.
  • a high-temperature gas generating source includes, for example, a combination of a Peltier device and a gas supply unit.
  • the plasma generating portion may be heat-treated by a socket equipped with a heating mechanism.
  • the plasma generating section may be heated by heating a space including the plasma generating section with a heating device.
  • the preheating process is started by operating the irradiation operation section or the preheating operation section in the feeder, but the present invention is not limited to this.
  • it may be a mechanism that starts the preheating process when the main power supply is turned on.
  • heating of the socket and the heating device may be started when the main power is turned on.
  • the controller closes the electromagnetic valve.
  • the power supply unit is controlled to apply a voltage to the electrodes of the plasma generation unit. When the electrode reaches a predetermined temperature, or when the voltage application time to the electrode reaches a predetermined time, the control unit cancels the signal to close the electromagnetic valve and activates the notification unit.
  • the medical plasma generator has the reporting unit, but the medical plasma generator of the present invention may not have the reporting unit.
  • a plasma indicator such as Plasmark (trade name, Sakura Crepas Co., Ltd.) may be used to check whether the heat treatment in the preheating step is sufficient.
  • a plasma indicator irradiates a medical irradiation gas to color it, and measures the total amount of active species in the medical irradiation gas according to the degree of coloring.
  • FIG. 6 and 7 are graphs showing the correlation between Plasmark (manufactured by Sakura Crepas Co., Ltd.) and ESR measurement.
  • FIG. 6 is a graph in which the vertical axis represents the singlet oxygen concentration obtained by ESR measurement, and the horizontal axis represents the output value ⁇ E * ab of the plasmak.
  • FIG. 7 is a graph in which the vertical axis represents the hydroxyl radical concentration obtained by ESR measurement, and the horizontal axis represents the output value ⁇ E * ab of the Plasmaque.
  • the conditions for measuring plasmak and ESR are as follows.
  • ⁇ Plasmark> ⁇ Distance from irradiation port to Plasmaque: 5 mm. - Applied voltage: 7.5 kVpp. - Frequency of alternating current: 20 kHz. - Irradiation time: 60 seconds.
  • ⁇ ESR> Distance to the liquid surface of the well: 4.0 mm. - Applied voltage: 7.5 kVpp. - Frequency of alternating current: 20 kHz. - Irradiation time: 60 seconds.
  • one aspect of the medical plasma generator of the present invention includes a plasma generating section having an electrode, and a plasma generated by the plasma generating section and/or an active species generated by the plasma.
  • an irradiation port for discharging gas for discharging gas
  • a gas supply unit for supplying plasma generation gas to the plasma generation unit for supplying plasma generation gas to the plasma generation unit
  • a power supply unit for applying voltage to the electrode for applying voltage to the electrode
  • an irradiation gas for medical use having an arbitrary composition.
  • a preheating mechanism for performing heat treatment Therefore, in this medical plasma generator, the electrode is heated in advance, and the medical irradiation gas having a desired composition can be stably discharged from the beginning of the irradiation process.
  • the preheating mechanism applies a voltage to the electrode to heat the electrode without supplying the plasma generation gas to the plasma generation unit. Therefore, this medical plasma generator can reduce the consumption of the plasma generating gas. Moreover, in this medical plasma generator, waste heat can be suppressed by not supplying the plasma generation gas when heating the electrodes. Therefore, the preheating time can be shortened.
  • One aspect of the medical plasma generator of the present invention is to apply a voltage from a power supply unit to an electrode, supply a plasma generation gas from a gas supply unit to a plasma generation unit, and discharge a medical irradiation gas from an irradiation port. and the preheating mechanism prohibits the irradiation operation part from issuing the start instruction until the electrode is heated by the preheating mechanism. Therefore, this medical plasma generator can prevent discharge of medical irradiation gas that does not satisfy the desired composition.
  • the preheating mechanism operates when the main power is turned on, so a new operation for preheating can be omitted.
  • the preheating mechanism is activated when the irradiation operation unit is operated, so this medical plasma generator can omit a new operation for preheating.
  • One aspect of the medical plasma generator of the present invention has a preheating operation section, and heats the electrode based on a signal from the preheating operation section. Therefore, the user of this medical plasma generator can easily distinguish between the preheating process and the irradiation process.
  • One aspect of the medical plasma generator of the present invention has a notification unit that notifies that the electrodes are being heat-treated or that the heat-treatment of the electrodes has been completed. Therefore, the user of this medical plasma generator can easily recognize that the heating process for the electrodes has been completed.
  • a plasma generating gas is supplied to a plasma generating unit having an electrode, a voltage is applied to the electrode to generate plasma, and the generated plasma and the activation generated by the plasma
  • the method includes an irradiation step of discharging a medical irradiation gas containing both or either one of the seeds in an arbitrary composition, and a preheating step of preheating the electrode prior to the irradiation step. Therefore, in this method of generating a medical irradiation gas, the electrodes are heated in advance, and the medical irradiation gas having a desired composition can be stably discharged from the beginning of the irradiation process.
  • One aspect of the method for generating a medical irradiation gas according to the present invention includes a preheating step of heating an electrode while supplying a plasma generation gas to a plasma generation unit. Therefore, in this method of generating a medical irradiation gas, a preheating step is performed even in a conventional medical plasma generator, and a medical irradiation gas having a desired composition can be stably discharged from the beginning of the irradiation step. Further, in this method for generating a medical irradiation gas, since the plasma generation gas is supplied in the preheating step, deterioration of the electrodes can be suppressed.
  • One aspect of the method for generating a medical irradiation gas according to the present invention has a preheating step of heating the electrode without supplying the plasma generation gas to the plasma generation unit. Therefore, this method for generating a medical irradiation gas can reduce the consumption of the plasma generation gas. In addition, in this method for generating medical irradiation gas, waste heat can be suppressed by not supplying plasma generation gas in the preheating step. Therefore, the preheating time can be shortened.
  • One aspect of the method for generating medical irradiation gas of the present invention has a preheating step of heating the electrodes by applying a voltage to the electrodes. Therefore, according to this method for generating medical irradiation gas, the preheating step can be performed without requiring a new heater.
  • One aspect of the method for generating medical irradiation gas of the present invention has a preheating step of setting the temperature of the electrode to 25°C or higher. Therefore, according to this method for generating a medical irradiation gas, the medical irradiation gas can be discharged with a more stable composition from the beginning of the irradiation process.
  • the medical plasma generator of the present invention is suitably used for cleaning biological tissue and activating biological tissue. Effects such as sterilization and washing are expected in the cleaning of living tissue. In the activation of biological tissue, tissue activation effects such as promotion of cell migration are expected.
  • the medical plasma generator of the present invention is particularly useful as an intraoral treatment instrument and a dental treatment instrument.
  • the medical plasma generator of the present invention is also suitable as an instrument for animal treatment.
  • the medical plasma generator of this embodiment is also suitable for cell culture promotion and molecule introduction in a petri dish.
  • Example 1 After measuring the electrode temperature before irradiation, the process of immediately irradiating for 30 seconds and leaving for 60 seconds is regarded as one cycle of the irradiation test. The results are shown in FIG.
  • the irradiation conditions were as follows. The electrode temperature was measured with a thermocouple positioned between the internal electrode and the tubular dielectric. ⁇ Irradiation conditions> ⁇ Distance from the irradiation port to Plasmaque: 2 mm. - Applied voltage: 7.5 kVpp. - Frequency of alternating current: 20 kHz.
  • FIG. 8 is a graph in which the horizontal axis represents the electrode temperature and the vertical axis represents the plasma arc output value ⁇ E * ab. As shown in FIG. 8, it was found that ⁇ E * ab increased (that is, the active species concentration in the generated medical irradiation gas increased) as the electrode temperature increased.
  • Example 2 The electrode temperature immediately after the preheating step was measured in the same manner as in Example 1, with the preheating time set to 0, 1, 2, 3, 4, 5, and 10 seconds. The results are shown in FIG. ⁇ Irradiation conditions> - Applied voltage: 7.5 kVpp. - Frequency of alternating current: 20 kHz.
  • FIG. 9 is a graph in which the horizontal axis represents the preheating time and the vertical axis represents the electrode temperature. As shown in FIG. 9, the longer the preheating time, the higher the electrode temperature.
  • the time of the preheating step is the time shown in Table 1, and the preheating step (7.5 kVpp, 20 kHz) ⁇ irradiation step 30 seconds (7.5 kVpp, 20 kHz, gas flow rate 3 L / min) ⁇ left at room temperature for 60 seconds is set as one cycle, A 5-cycle irradiation test was performed. At the irradiation step of each cycle, the Plasmaque was irradiated with a medical irradiation gas and the value of ⁇ E * ab was measured. The results are shown in FIG. Also, the CV value and rate of change of ⁇ E * ab in 5 cycles were calculated, and these results are shown in Table 1.
  • CV values are calculated from the standard deviation of ⁇ E * ab over 5 cycles and the mean value of ⁇ E * ab over 5 cycles. Specifically, it is a value calculated by the formula (standard deviation/average value) ⁇ 100.
  • a larger CV value means a larger variation. That is, it indicates that the active species concentration is not stable.
  • the rate of change is the initial (first cycle) ⁇ E * ab value (that is, the initial value ) and the average ⁇ E * ab value (that is, 3 calculated from the average value after the cycle). Specifically, it is a value calculated by the formula ((average value/initial value after 3 cycles) ⁇ 1) ⁇ 100.
  • a larger rate of change means a larger difference between the active species concentration at the time of the first cycle and the average value of the active species concentrations after the third cycle. That is, it can be said that the higher the rate of change, the lower the active species concentration at the time of one cycle.
  • the ⁇ E * ab of the first and second irradiation times of Examples 3-1 to 3-5 with preheating are all the same as the ⁇ E* ab of Comparative Example 3 of the first and second irradiation times. was higher than In addition, the CV values and rate of change of Examples 3-1 to 3-5 were smaller than the CV value and rate of change of Comparative Example 3. From these results, it was found that, compared with Comparative Example 3, Examples 3-1 to 3-5 can generate a medical irradiation gas containing active species at a high concentration from the beginning of the irradiation process.

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Abstract

本発明は、電極を有するプラズマ発生部と、前記プラズマ発生部で生じたプラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を含む医療用照射ガスを吐出する照射口(1a)と、前記プラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給部と、前記電極に電圧を印加する給電部と、前記医療用照射ガスを吐出する前に、前記電極に加熱処理を施す予備加熱機構と、を有する医療用プラズマ発生装置に関する。

Description

医療用プラズマ発生装置、医療用照射ガスの生成方法、及び医療用プラズマの照射方法
 本発明は、医療用プラズマ発生装置、医療用照射ガスの生成方法、及び医療用プラズマの照射方法に関する。
 本願は、2021年3月25日に、日本に出願された特願2021-051333号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 プラズマ、又はプラズマにより生成された活性種を用いて、治療や殺菌等を行う医療用プラズマ発生装置が知られている。医療用プラズマ発生装置においては、例えば、プラズマ又は活性種を含む医療用照射ガスを患部に照射して、創傷等の異常の治癒の促進を図っている。
 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。
日本国特開2013-128681号公報
 ところで、医療用プラズマ発生装置においては、医療用照射ガスを照射する効果(創傷の治癒等)を高めるためには、医療用照射ガス中のプラズマの強度を適切にし、又は、医療用照射ガスの組成(活性種の種類と濃度)を適切にする必要がある。そして、照射開始時から医療用照射ガスの組成のバラつきを低減し、医療用照射ガスを照射している間、所望の組成を安定して供給することで、医療用照射ガスの照射効果をより高めたいという要望がある。
 そこで、本発明は、照射効果をより高められる医療用プラズマ発生装置の提供を目的とする。
 本発明者らは、プラズマ発生部の電極を予め加熱すること(予備加熱)で、照射開始時から所望する医療用照射ガスの組成を安定できるという知見を得た。医療用途においては、電極を予め加熱するに際し、大型の加熱機構を導入しにくい。加えて、医療用途においては、予備加熱はできるだけ短時間で行うことが望まれる。
 本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、以下の態様を有する。
<1>
 電極を有するプラズマ発生部と、
 前記プラズマ発生部で生じたプラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を含む医療用照射ガスを吐出する照射口と、
 前記プラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給部と、
 前記電極に電圧を印加する給電部と、
 前記医療用照射ガスを吐出する前に、前記電極に加熱処理を施す予備加熱機構と、を有する、医療用プラズマ発生装置。
<2>
 前記予備加熱機構は、前記プラズマ発生部に前記プラズマ生成用ガスを供給せずに、前記電極に電圧を印加して、前記電極を加熱するように構成されている、<1>に記載の医療用プラズマ発生装置。
<3>
 前記給電部から前記電極への電圧の印加と、前記ガス供給部から前記プラズマ発生部への前記プラズマ生成用ガスの供給と、前記照射口から前記医療用照射ガスの吐出との開始指示を発する照射操作部を有し、
 前記予備加熱機構は、前記予備加熱機構によって前記電極が加熱されるまでの間、前記照射操作部による前記開始指示を禁ずるように構成されている、<1>又は<2>に記載の医療用プラズマ発生装置。
<4>
 前記予備加熱機構は、主電源をオンにした時に作動するように構成されている、<3>に記載の医療用プラズマ発生装置。
<5>
 前記予備加熱機構は、前記照射操作部を操作した時に作動するように構成されている、<3>に記載の医療用プラズマ発生装置。
<6>
 予備加熱操作部を有し、
 前記予備加熱操作部からの信号に基づき、前記電極に前記加熱処理を施すように構成されている、<1>又は<2>に記載の医療用プラズマ発生装置。
<7>
 前記予備加熱機構は、前記プラズマ発生部に不活性ガスを供給しつつ、前記電極に加熱処理を施すように構成されている、<1>~<6>のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
<8>
 前記電極への前記加熱処理を施している状態であるか、又は前記電極への前記加熱処理を終了した状態であることを通知する報知部を有する、<1>~<7>のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
<9>
 電極を有するプラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給しつつ前記電極に電圧を印加してプラズマを生じさせ、生じた前記プラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を含む医療用照射ガスを吐出する照射工程と、
 前記照射工程の前段で、予め前記電極に加熱処理を施す予備加熱工程と、を有する、医療用照射ガスの生成方法。
<10>
 前記予備加熱工程は、前記プラズマ発生部に前記プラズマ生成用ガスを供給しつつ、前記電極に加熱処理を施す、<9>に記載の医療用照射ガスの生成方法。
<11>
 前記プラズマ生成用ガスは不活性ガスであり、前記予備加熱工程は、前記プラズマ発生部に前記不活性ガスを供給しつつ、前記電極に加熱処理を施す、<10>に記載の医療用照射ガスの生成方法。
<12>
 前記予備加熱工程は、前記プラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給せずに前記電極に加熱処理を施す、<9>に記載の医療用照射ガスの生成方法。
<13>
 前記加熱処理は、前記電極に電圧を印加する、<9>~<12>のいずれか一項に記載の医療用照射ガスの生成方法。
<14>
 前記予備加熱工程は、前記電極の温度を25℃以上とする、<9>~<13>のいずれか一項に記載の医療用照射ガスの生成方法。
<15>
 電極を有するプラズマ発生部と、
 前記プラズマ発生部で生じたプラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を照射する照射部と、
 前記電極に電圧を印加する給電部と、
 前記プラズマまたは前記活性種を照射する前に、前記電極に加熱処理を施す予備加熱機構と、を有する、医療用プラズマ発生装置。
<16>
 前記予備加熱機構は、前記電極に電圧を印加して、前記電極を加熱する、<15>に記載の医療用プラズマ発生装置。
<17>
 前記電極に電圧を印加して、前記電極を加熱する時にプラズマを生じさせ、生じた前記プラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を照射する擬似被照射物をさらに有する、<16>に記載の医療用プラズマ発生装置。
<18>
 前記給電部から前記電極への供給電圧を調整する、電圧の調整開始指示を発する照射操作部を有し、
 前記予備加熱機構は、前記予備加熱機構によって前記電極が加熱されるまでの間、前記照射操作部による前記開始指示を禁ずるように構成されている、<15>~<17>のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
<19>
 前記予備加熱機構は、前記照射操作部を操作した時に作動するように構成されている、<18>に記載の医療用プラズマ発生装置。
<20>
 前記予備加熱機構は、主電源をオンにした時に作動するように構成されている、<18>のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
<21>
 前記予備加熱機構が作動する前に、前記電極は前記擬似被照射物と対向する位置に移動するように構成されている、<17>に記載の医療用プラズマ発生装置。
<22>
 前記電極への前記加熱処理を終了した時に、前記電極は被照射物と対向する位置に移動するように構成されている、<15>~<21>のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
<23>
 予備加熱操作部を有し、
 前記予備加熱操作部からの信号に基づき、前記電極に前記加熱処理を施すように構成されている、<15>~<22>のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
<24>
 前記電極への前記加熱処理を施している状態であるか、又は前記電極への前記加熱処理を終了した状態であることを通知する報知部を有する、<15>~<23>のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
<25>
 電極に電圧を印加してプラズマを生じさせ、生じた前記プラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を照射する照射工程と、
 前記照射工程の前段で、予め前記電極に加熱処理を施す予備加熱工程と、
を有する、医療用プラズマの照射方法。
<26>
 前記加熱処理は、前記電極に電圧を印加する、<25>に記載の医療用プラズマの照射方法。
<27>
 前記予備加熱工程において、前記電極に電圧を印加して、前記電極に加熱処理を施す時にプラズマを生じさせ、生じた前記プラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を照射する、<26>に記載の医療用プラズマの照射方法。
<28>
 前記予備加熱工程において、擬似被照射物に前記プラズマまたは前記活性種を照射する、<27>に記載の医療用プラズマの照射方法。
<29>
 前記予備加熱工程は、前記電極の温度を25℃以上とする、<25>~<28>のいずれか一項に記載の医療用プラズマの照射方法。
 本発明の医療用プラズマ発生装置によれば、照射効果をより高められる。
本発明の第一の実施形態に係る第一の医療用プラズマ発生装置の模式図である。 本発明の第一の実施形態に係る第一の医療用プラズマ発生装置の照射器具の部分断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る第一の医療用プラズマ発生装置のブロック図である。 本発明の第二の実施形態に係る第一の医療用プラズマ発生装置の模式図である。 本発明の第二の実施形態に係る第一の医療用プラズマ発生装置のブロック図である。 プラズマークとESRとの相関性を示すグラフである。 プラズマークとESRとの相関性を示すグラフである。 実験例1の結果を示すグラフである。 実験例2の結果を示すグラフである。 実験例3-1~3-5、比較例3の結果を示すグラフである。 本発明の第二の医療用プラズマ発生装置の模式図である。
 本発明の第一の医療用プラズマ発生装置は、電極を有するプラズマ発生部と、プラズマ発生部で生じたプラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を含む医療用照射ガスを吐出する照射口と、プラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給部と、電極に電圧を印加する給電部と、医療用照射ガスを吐出する前に、電極に加熱処理を施す予備加熱機構とを有する。
 本発明の医療用照射ガスの生成方法は、電極を有するプラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給しつつ電極に電圧を印加してプラズマを生じ、生じたプラズマ及びプラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を含む医療用照射ガスを吐出する照射工程と、照射工程の前段で、予め電極に加熱処理を施す予備加熱工程と、を有する。本発明の医療用照射ガスの生成方法は、第一の医療用プラズマ発生装置により実施することができる。
 本発明の第二の医療用プラズマ発生装置は、電極を有するプラズマ発生部と、
 前記プラズマ発生部で生じたプラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を照射する照射部と、前記電極に電圧を印加する給電部と、前記プラズマまたは前記活性種を照射する前に、前記電極に加熱処理を施す予備加熱機構と、を有する。
 本発明の医療用プラズマの照射方法は、電極に電圧を印加してプラズマを生じ、生じた前記プラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を照射する照射工程と、前記照射工程の前段で、予め前記電極に加熱処理を施す予備加熱工程と、を有する。本発明の医療用プラズマの照射方法は、第二の医療用プラズマ発生装置により実施することができる。
 以下、本発明の医療用プラズマ発生装置、医療用照射ガスの生成方法、及び医療用プラズマの照射方法について、実施形態を挙げて説明する。
<第一の医療用プラズマ発生装置の第一の実施形態>
 本発明の第一の実施形態に係る第一の医療用プラズマ発生装置について、図面を参照して説明する。
 図1~3に示すように、本実施形態の医療用プラズマ発生装置100は、照射器具10と、供給器20と、接続ケーブル30と、を備える。接続ケーブル30内には、電気供給線32と、接地線34と、ガス管路36と、が収容されている。
 図2は、照射器具10における軸線に沿う面の断面(縦断面)図である。
 図2に示すように、照射器具10は、プラズマ発生部12を有する。
 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。
 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。本実施形態において、プラズマ生成用ガスは、ガス流路6内を管軸O1方向に通流する。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、管状誘電体3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。
 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。
 内部電極4は、電気供給線32に接続されている。
 外部電極5は、接地線34に接続され、電気的に接地されている。
 なお、本実施形態のプラズマ発生部12は、プラズマ生成用ガスの流れ方向に直交する方向に対向する電極を有するが、本発明はこれに限定されない。プラズマ発生部12は、プラズマ生成用ガスの流れ方向に沿って対向する2つの電極で構成されていてもよいし(特許第5441066号公報参照)、電圧が印加される電極を1つのみ有する構成でもよい(特表2018-504202号公報参照)。
 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、医療用プラズマ発生装置100の用途等を勘案して決定できる。例えば、医療用プラズマ発生装置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、公知のプラズマ発生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の誘電率は高いほど好ましい。
 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方向に延びる形状であれば特に限定されない。内部電極4は、例えば、周面が平滑な部材でもよいし、周面にネジ山等の凹凸を有する部材でもよい。
 内部電極4の外径dは、医療用プラズマ発生装置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。医療用プラズマ発生装置100が口腔内用治療器具である場合、外径dは、0.5~20mmが好ましく、1~10mmがより好ましい。内部電極が周囲にネジ山等の凹凸を有する部材の場合、内部電極の外径の内、最大径を外径dとする。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、公知のプラズマ発生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。
 プラズマ発生部12の周囲の全面又は一部は断熱材で覆われていることが好ましい。断熱材の材料としては、ガラス繊維と樹脂の複合材(GFRP)、カーボン繊維と樹脂の複合材(CFRP)、ガラス繊維、セメント、マイカなどを主原料とした硬質断熱板等を例示できる。
 内部電極4の外面と管状誘電体3の内面との距離sは、0.05~5mmが好ましく、0.1~1mmがより好ましい。距離sが上記下限値以上であれば、所望量のプラズマ生成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、医療用照射ガスの温度を低くできる。距離sは前記管状誘電体3の内径Rから内部電極4の外径dを減じて得られた値を2で除すことにより得ることができる。
 外部電極5の材料は、導電材であれば特に制限はなく、公知のプラズマ発生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、医療用プラズマ発生装置100の用途等を勘案して、適宜決定できる。
 照射口1aの開口径は、例えば、0.5~5mmが好ましい。開口径が上記下限値以上であれば、医療用照射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、照射する医療用照射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、医療用プラズマ発生装置100の用途等を勘案して決定できる。
 なお、照射管1cは、基端から先端まで直線状でもよいし、途中で屈曲していてもよい。
 外部電極5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、プラズマが発生する領域から照射口1aまでの道のり)は、医療用プラズマ発生装置100に求める大きさや、照射した医療用照射ガスが当たる面(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、医療用照射ガスのラジカル濃度をさらに高めて、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。
 供給器20は、給電部50、ガス供給部60と、ガス供給源70と、制御部90と、これらを収容する筐体21とを備える。また、供給器20は、照射操作部9と予備加熱操作部19とを有する。
 本実施形態において、照射操作部9は、筐体21の上面に設けられている。照射操作部9としては、ボタン式、タッチパネル等のスイッチが挙げられる。なお、照射操作部9は、筐体21の上面に設けられていなくてもよい。照射操作部9としては、例えば、供給器20の下方よりに設けられたフットペダル等でもよいし、照射器具10に設けられたスイッチでもよい。
 予備加熱操作部19の形式や設けられている位置に関しては、照射操作部9と同様である。
 筐体21は、ガス供給源70を離脱可能に収容する。これにより、筐体21に収容されたガス供給源70内のガスがなくなったとき、ガス供給源70を交換できる。
 給電部50は、例えば、100Vの家庭用電源等の電源と接続されている。給電部50は、電気供給線32を介して、照射器具10の内部電極4と接続されている。
 給電部50は、制御部90と接続されている。制御部90は、照射操作部9、予備加熱操作部19、報知部22、タイマ80及びガス供給部60と接続されている。
 給電部50は、プラズマ発生部12の電極への電気の供給の開始又は停止を切り替える。加えて、給電部50は、電極に印加する電圧及び周波数を調整する。給電部50としては、例えば、インバータを含む回路等が挙げられる。
 本実施形態において、予備加熱操作部19と、電気供給線32と、制御部90と、給電部50とで、予備加熱機構を構成している。
 タイマ80は、後述する照射工程における照射時間を設定する。なお、医療用プラズマ発生装置100は、タイマ80を有しなくてもよい。
 ガス供給部60は、ガス供給源70とガス管路36とを接続するガス配管65を備える。ガス配管65には、電磁弁61、圧力レギュレータ63及び流量コントローラ64(流量調整部)が設けられている。流量コントローラ64と電磁弁61とは、制御部90に接続されている。
 電磁弁61は、開閉の切り替えによって、ガス供給源70から照射器具10へのプラズマ生成用ガスの供給の開始及び停止を切り替える。図示例では、電磁弁61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61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63は、電磁弁61とガス供給源70との間に配置される。圧力レギュレータ63は、ガス供給源70から電磁弁61に向かうプラズマ生成用ガスの圧力を低下(プラズマ生成用ガスを減圧)させる。
 流量コントローラ64は、電磁弁61とガス管路36との間に配置される。流量コントローラ64は、電磁弁61を通過したプラズマ生成用ガスの流量(単位時間当たりの供給量)を調整する。流量コントローラ64は、プラズマ生成用ガスの流量を、例えば1~10L/minに調整する。
 ガス配管65のガス供給源70側の端部には、継手66が設けられている。継手66には、ガス供給源70が着脱可能に装着されている。ガス供給源70を継手66に着脱させることで、ガス供給部60を筐体21に固定したまま、ガス供給源70を交換できる。この場合、交換前のガス供給源70、交換後のガス供給源70のいずれについても共通のガス供給部60を使用できる。なお、ガス供給部60は、ガス供給源70に固定され、ガス供給源70と一体的に筐体21から離脱可能であってもよい。
 ガス供給源70は、プラズマ発生部12にプラズマ生成用ガスを供給する。ガス供給源70は、内部にプラズマ生成用ガスが収容された耐圧容器等である。ガス供給源70は、筐体21内に配置されたガス供給部60に対して着脱可能に装着されている。
 なお、ガス供給源70は、筐体21外にあってもよいし、医療用プラズマ発生装置100とは独立した装置でもよい。
 制御部90は、情報処理装置を用いて構成される。即ち、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。
 ガス管路36は、供給器20から照射器具10にプラズマ生成用ガスを供給する経路である。ガス管路36は、照射器具10の管状誘電体3に接続している。ガス管路36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36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。
 電気供給線32は、電源から照射器具10のプラズマ発生部12に電気を供給する配線を備える。
 電気供給線32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。
 電気供給線32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。
 医療用プラズマ発生装置100は、報知部22を有する。報知部22は、視覚に対する通知機能を有する部材でもよいし、聴覚に対する通知機能を有する部材でもよい。視覚に対する通知機能を有する部材としては、タッチパネルディスプレイやLED等の発光素子が挙げられる。聴覚に対する通知機能を有する部材としては、ブザー、アラーム等の音声素子等が挙げられる。
 報知部22は、供給器20に設けられていてもよいし、照射器具10に設けられていてもよいし、供給器20及び照射器具10とは独立して設けられていてもよい。また、医療用プラズマ発生装置100は、報知部22を有しなくてもよい。
<医療用照射ガスの生成方法>
 本実施形態の医療用照射ガスの生成方法について、説明する。
 例えば、医師等の使用者は、供給器20の主電源をオンとし、タイマ80で照射工程における照射時間を設定する。次いで、使用者は、予備加熱操作部19を操作する。予備加熱操作部19からの信号を受けた制御部90は、ガス供給源70からプラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスの供給を禁止する。加えて、制御部90は、給電部50を操作して、電源から照射器具10のプラズマ発生部12への電気供給を開始し、プラズマ発生部12の電極へ電圧を印加して、電極に加熱処理を施して、電極を任意の温度とする(予備加熱工程)。予備加熱工程で電極への加熱処理を終了したことを、報知部22で使用者に知らせてもよい。あるいは、予備加熱工程で電極に加熱処理を施している間、予備加熱工程中であることを報知部22で使用者に知らせてもよい。
 予備加熱工程の間、予備加熱操作部19が1回の操作で電気信号を1回だけ発信する場合、制御部90は、以下のように、電磁弁61、流量コントローラ64及び給電部50を制御する。
 予備加熱操作部19からの電気信号を制御部90が受け付けると、制御部90が、電磁弁61を所定時間、閉とする。また、プラズマ生成用ガスの流量が所定値以下であることを流量コントローラ64で確認させる。また、制御部90が、給電部50を制御して、プラズマ発生部12の電極に電圧を印加する。電極が所定の温度に達するか、電極への電圧の印加時間が所定の時間に達すると、制御部90は、電磁弁61に対して、閉とする信号を解除し、報知部22を作動する。
 予備加熱操作部19が、操作をし続けている間、電気信号を発信し続ける場合は、制御部90は、例えば、以下のように電磁弁61、流量コントローラ64及び給電部50を制御する。
 予備加熱操作部19からの電気信号を制御部90が受け付けている間、制御部90が、電磁弁61を閉とする。また、プラズマ生成用ガスの流量が所定値以下であることを流量コントローラ64で確認させる。また、制御部90が、給電部50を制御して、プラズマ発生部12の電極に電圧を印加する。電極が所定の温度に達するか、電極への電圧の印加時間が所定の時間に達すると、制御部90は、電磁弁61に対して、閉とする信号を解除し、報知部22を作動する。
 制御部90が電磁弁61を閉とする信号を発し続ける代わりに、予備加熱操作部19をスライド式スイッチ等とし、予備加熱工程の間、照射操作部9の操作を機械的に禁止してもよい。
 このように、予備加熱操作部19の操作により、電極が任意の温度に達するまでの間、プラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスの供給を停止して、照射操作部9による医療用照射ガスの吐出の開始を禁止する。なお、予備加熱工程の間、プラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスを供給してもよい。但し、予備加熱工程の間、プラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスの供給を禁止することで、電極をより速やかに、任意の温度に到達できる。予備加熱工程の間、プラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスを供給する場合、前記プラズマ生成用ガスは不活性ガスであることが好ましい。不活性ガスとしては、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等)、窒素、等が挙げられる。この場合、不活性ガスの供給量は1L/min以下であることが好ましく、0.1L/min以下であることがより好ましい。供給量の下限値は特に限定されないが、例えば0.001L/min以上でもよく、0.005L/min以上でもよい。不活性ガスの供給量は、0.001~1L/minであることが好ましく、0.005~0.1L/minであることがより好ましい。また、予備加熱工程の不活性ガスの供給量は、後述の照射工程における管状誘電体3に導入するプラズマ生成ガスの流量より少ないことが好ましい。本明細書において体積の単位(例えば「L」)を表示するときは、標準状態換算(温度0℃、圧力1気圧)の体積を意味する。
 予備加熱工程における電極の到達温度は、例えば、25℃以上が好ましく、25~365℃がより好ましく、36~70℃がさらに好ましく、45~55℃が特に好ましい。到達温度が上記下限値以上であれば、電極の温度を充分に高めて、任意の組成の医療用照射ガスをより確実に照射できる。到達温度が上記上限値以下であれば、医療用照射ガスを照射するまでの待ち時間をより短縮できる。到達温度が上記上限値以下であれば、照射部の持ち手部分の温度を50℃以下にでき、使用者への負担を低減できる。
 予備加熱工程における加熱処理の時間(予備加熱時間)は、電極に印加する電圧等に応じて適宜決定され、例えば、1~150秒間が好ましく、1~10秒間がより好ましく、1~4秒間がさらに好ましい。予備加熱時間が上記下限値以上であれば、電極の温度を充分に高めて、任意の組成の医療用照射ガスをより確実に照射できる。予備加熱時間が上記上限値以下であれば、医療用照射ガスを照射するまでの待ち時間をより短縮できる。予備加熱時間を長くするほど、後述の照射工程を終えてからも電極の温度を高く維持できる。
このため、予備加熱時間を長くすれば、その後の照射工程を時間を空けて行える。
 なお、予備加熱時間は、任意の設定温度に達し得る時間を予め設定してもよいし、電極の温度を測定し、任意の温度に到達するまでの時間としてもよい。任意の設定温度に達し得る時間を予め設定する場合、制御部90は、予備加熱工程における電極への電圧の印加を予め設定された時間とする。電極の温度を測定する場合には、照射器具10に温度計を設けてもよい。
 また、予備加熱工程を行った後、照射工程までに時間を要すると、時間の経過と共に電極の温度が低下する。この場合、予備加熱工程から所定の時間が経過し、又は電極の温度が所定の温度未満になると、電極の温度が未達であること(即ち、医療用照射ガスの生成に適した状態でないこと)を報知部22で使用者に通知してもよい。さらに、新たに予備加熱工程を終えるまでの間、制御部90によって医療用照射ガスの吐出を禁止してもよい。
 予備加熱工程における電極への印加電圧は、特に限定されないが、例えば、後述する照射工程における印加電圧(照射電圧)と同等以上が好ましい。印加電圧が上記範囲であれば、電極の温度をより速やかに高められる。
 予備照射工程における内部電極4と外部電極5との間に印加する交流電流の周波数は、0.5kHz以上30kHz以下が好ましく、5kHz以上30kHz以下がより好ましく、10kHz以上30kHz以下がさらに好ましい。交流電流の周波数が上記下限値以上であると、電極をより速やかに加熱できる。交流電流の周波数が上記上限値以下であると、電極の温度の過度の上昇を抑制できる。
 使用者は、予備加熱工程の前後又は予備加熱工程の最中に、照射器具10を持って移動し、ノズル1を後述する被照射物に向ける。
 電極が所望する温度に達する(又は達し得る時間の加熱処理を施す)と、制御部90は、プラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスの供給停止を解除する。使用者が照射操作部9を操作すると、制御部90は、タイマ80を作動し、ガス供給源70からガス供給部60及びガス管路36を介して照射器具10のプラズマ発生部12にプラズマ生成用ガスを供給し、プラズマ発生部12への供給電圧を調節し、電極に電圧を印加する。
 プラズマ発生部12に供給したプラズマ生成用ガスは、管状誘電体3の後方から管状誘電体3の内空部に流入する。プラズマ生成用ガスは、電圧を印加した内部電極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。この際、予備加熱工程で電極の温度が予め高められているので、照射操作部9を操作すると、直ちに、プラズマ発生部12で所望する強度のプラズマを生じる。
 本実施形態においては、内部電極4と外部電極5とが、プラズマ生成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医療用照射ガスとなる。
 生じた医療用照射ガスはノズル1の照射口1aから吐出される。吐出された医療用照射ガスは、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医療用照射ガスを被照射物に照射する。
 本実施形態においては、予備加熱工程で電極の温度が予め高められており、照射操作部9を操作すると、直ちに、所望する強度のプラズマを生じる。このため、照射操作部9を操作すると、直ちに所望の組成の医療用照射ガスを吐出できる。
 照射工程における任意の照射時間(タイマ80での設定時間)が経過すると、制御部90は、プラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスの供給及びプラズマ発生部12への電気の供給の少なくも一方を停止して、医療用照射ガスの吐出を終える(照射工程)。この際、プラズマ発生部12への電気の供給(即ち、電極への電圧の印加)及びプラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスの供給を停止して、照射操作部9による指示を停止することが好ましい。
 照射工程において、照射操作部9が、1回の操作で電気信号を1回だけ発信する場合は、制御部90は、例えば、以下のように電磁弁61、流量コントローラ64、タイマ80及び給電部50を制御する。
 照射操作部9からの電気信号を制御部90が受け付けると、制御部90が、電磁弁61を開として電磁弁61を通過したプラズマ生成用ガスの流量を流量コントローラ64に調整させる。また、制御部90が、給電部50を制御して、プラズマ発生部12の電極に電圧を印加する。また、制御部90がタイマ80を起動する。タイマ80が所定の時間に達すると、制御部90はタイマ80からの信号を受け、電磁弁61を閉とするか、プラズマ発生部12の電極への電圧の印加を停止する。その結果、使用者が照射操作部9を1回操作すると、所定の組成の医療用照射ガスが、照射口1aより吐出される。
 照射工程において、照射操作部9が、操作をし続けている間、電気信号を発信し続ける場合は、制御部90は、例えば、以下のように電磁弁61、流量コントローラ64、タイマ80及び給電部50を制御する。
 照射操作部9からの電気信号を制御部90が受け付けている間、制御部90が、電磁弁61を開として電磁弁61を通過したプラズマ生成用ガスの流量を流量コントローラ64に調整させる。また、制御部90が、給電部50を制御して、プラズマ発生部12の電極に電圧を印加する。また、制御部90がタイマ80を起動する。照射操作部9の操作を停止すると、制御部90は、電磁弁61を閉とするか、プラズマ発生部12の電極への電圧の印加を停止する。その結果、使用者が照射操作部9を操作している間、所定の組成の医療用照射ガスが、照射口1aより吐出される。
 予備加熱工程から医療用照射ガスの照射工程まで時間が空く場合、この間、乾燥したガスをプラズマ発生部12へ供給することが好ましい。供給するガスとしては、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等)、窒素、酸素、空気等が挙げられ、プラズマ生成用ガスを使用してもよい。供給するガスの配管内の圧力下における露点温度は-20℃以下であることが好ましく、-40℃下であることがより好ましく、-60℃以下であることがさらに好ましい。下限値は特に限定されないが、例えば-80℃以上である。露点温度は-80~-20℃であることが好ましく、-80~-40℃であることがより好ましく、-80~-60℃であることがさらに好ましい。ガスの供給量は、0.01~5L/minが好ましく、0.05~3L/minがより好ましく、0.1~1L/minがさらに好ましい。
 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、各器官(内臓等)、体表や体腔の内面を覆う上皮組織、歯周組織(歯肉、歯槽骨、歯根膜、セメント質等)、歯、骨等を例示できる。医療用照射ガスの照射によって処理可能な疾患及び症状としては、例えば、歯肉炎、歯周病等の口腔内の疾患、皮膚の創傷等を例示できる。
 生物個体としては、哺乳類(ヒト、犬、猫、豚等)、鳥類、魚類等を例示できる。
 プラズマ生成用ガスとしては、例えば、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等)、窒素、酸素、空気等を例示できる。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。
 プラズマ生成用ガスは、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、プラズマ生成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、プラズマ生成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、80~100体積%がさらに好ましく、90~100体積%が特に好ましい。プラズマ生成用ガス中の窒素以外のガス成分としては、例えば、酸素、希ガス等を例示できる。
 プラズマ生成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ると、オゾンの発生を低減できる。
 照射工程における管状誘電体3に導入するプラズマ生成用ガスの流量は、1~10L/minが好ましく、2~10L/minがより好ましく、3~10L/minがさらに好ましい。管状誘電体3に導入するプラズマ生成用ガスの流量が上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。プラズマ生成用ガスの流量を上記上限値以下とすれば、電極に印加する電圧をより低められる。
 照射工程における内部電極4と外部電極5との間に印加する交流電圧は、1kVpp以上20kVpp以下が好ましく、5kVpp以上20kVpp以下がより好ましい。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上記上限値以下であると、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上記下限値以上であると、さらに効率的にプラズマを発生できる。
 照射工程における内部電極4と外部電極5との間に印加する交流電流の周波数は、0.5kHz以上30kHz以下が好ましく、5kHz以上30kHz以下がより好ましく、10kHz以上30kHz以下がさらに好ましい。交流電流の周波数が上記上限値以下であると、発生するプラズマの温度を低く抑えられる。交流電流の周波数が上記下限値以上であると、さらに効率的にプラズマを発生できる。
 照射工程における医療用照射ガスを照射する時間(照射時間)は、医療用照射ガスの組成等を勘案して決定され、例えば、5秒間~10分間が好ましく、15秒間~60秒間がより好ましい。照射時間は、照射工程を行う毎に設定してもよいし、予め設定された時間に基づいて、制御部90がプラズマ発生部12への電気の供給及びプラズマ生成用ガスの供給の少なくとも一方を停止してもよい。
 照射工程を繰り返し行う場合、任意の照射工程(第一の照射工程)と、その後の照射工程(第二の照射工程)との間の時間、又は、第二の照射工程開始前の電極の温度に応じて、第二の照射工程に対する予備加熱工程(第二の予備加熱工程)の予備加熱時間を決定できる。このため、第二の予備加熱工程の予備加熱時間は、第一の照射工程に対する予備加熱工程(第一の予備加熱工程)の予備加熱時間と同じでもよいし、短くてもよい。あるいは、第一の照射工程と第二の照射工程との間が短時間である場合、第一の照射工程が、第二の予備加熱工程を兼ねてもよい。また、第一の照射工程から一定の時間が経過した後に、自動で第二の予備加熱工程が開始されてもよい。一定の時間は用途によって適宜決定できるが、例えば、1~3分間、1~10分間などが例として挙げられる。
 ノズル1の照射口1aから照射する医療用照射ガスの温度は、100℃以下が好ましく、60℃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から照射する医療用照射ガスの温度が上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から照射する医療用照射ガスの温度の下限値は、特に制限はなく、例えば、10℃である。医療用照射ガスの温度は、照射口1aにおける医療用照射ガスの温度を熱電対やファイバー温度計等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、1.0~20mmが好ましい。照射距離が上記下限値以上であると、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ると、治癒等の効果をさらに高められる。
 照射口1aから1mm以上20mm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℃以下であると、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℃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、照射する医療用照射ガスの吐出量、内部電極4と外部電極5とが対向している領域の先端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、放射温度計、ファイバー温度計等を用いて測定できる。
 医療用照射ガスに含まれる活性種としては、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、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。医療用照射ガスに含まれる活性種の種類は、例えば、プラズマ生成用ガスの種類等によって調節できる。
 医療用照射ガス中におけるヒドロキシルラジカルの濃度(ラジカル濃度)は、0.1~300μmol/Lが好ましく、0.1~100μmol/Lがより好ましく、0.1~50μmol/Lがさらに好ましい。ラジカル濃度が上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。ラジカル濃度が上記上限値以下であると、被照射面への刺激を低減できる。
 ラジカル濃度は、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0.4mLに対して、医療用照射ガスを60秒間照射する。この際、照射口1aから液面までの距離を4.0mmとする。医療用照射ガスを照射した溶液について、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、これをラジカル濃度とする。
 医療用照射ガス中における一重項酸素の濃度(一重項酸素濃度)は、0.1~300μmol/Lが好ましく、0.1~100μmol/Lがより好ましく、0.1~50μmol/Lがさらに好ましい。一重項酸素濃度が上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。上記上限値以下であると、被照射面への刺激を低減できる。
 一重項酸素濃度は、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、医療用照射ガスを60秒間照射する。この際、照射口1aから液面までの距離を4.0mmとする。医療用照射ガスを照射した溶液について、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、これを一重項酸素濃度とする。
 予備加熱工程を行わない状態で、医療用ガスの照射を5回行った際の、各照射回における医療用照射ガス中における活性種濃度をそれぞれ、C、C、C、C、Cとした場合、Cが最小の値となり、回数を追うごとに、活性種濃度の値は所定の値に収束する。すなわち、C/C<C/C(=1)となる。各照射の間隔は例えば60秒間である。
 予備加熱工程行った後、医療用ガスの照射を5回行った際の、各照射回における医療用照射ガス中における活性種濃度をそれぞれ、C’、C’、C’、C’、C’とした場合、C’/C’は、0.8~1であることが好ましく、0.9~1であることがより好ましく、0.95~1であることがさらに好ましい。C’/C’が前記下限値以上であるということは、医療用照射ガスに含まれる活性種の濃度が安定していることを意味する。各照射の間隔は、上記C~Cと同様である。
 本実施形態の予備加熱工程を実施することにより、C’/C’を前記範囲内とすることができる。
 照射口1aから吐出する医療用照射ガスの流量は、1~10L/minが好ましい。
 照射口1aから吐出する医療用照射ガスの流量が上記下限値以上であると、医療用照射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から吐出する医療用照射ガスの流量が上記上限値以下であると、医療用照射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。医療用プラズマ発生装置100において、照射口1aから吐出する医療用照射ガスの流量は、プラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスの供給量で調節できる。
 医療用プラズマ発生装置100によって生じる医療用照射ガスは、外傷や異常の治癒を促進する効果を有する。医療用照射ガスを細胞、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医療用照射ガスを照射する場合、その照射頻度、照射回数及び照射期間は特に制限はない。例えば、1~5.0L/minの照射量で医療用照射ガスを患部に照射する場合、1日1~5回、毎回10秒~10分、1~30日間、等の照射条件が、治癒を促進する観点から好ましい。
 医療用プラズマ発生装置を使用する際、使用開始時の電極の温度は、室温程度となっているのが通常である。この状態で、電極に電圧を印加すると、プラズマの強度が高まらず、生成される活性種の種類又は含有量が所望の組成と異なる。このため、照射工程当初においては、医療用照射ガスは、所望の組成となっていない。
 本実施形態の医療用プラズマ発生装置によれば、予備加熱機構を有するため、照射工程において、所望する組成の医療用照射ガスを速やかに吐出できる。加えて、本実施形態の医療用プラズマ発生装置は、予備加熱機構による電極への加熱処理の間、医療用照射ガスの吐出の開始指示を禁ずるため、より確実に予備加熱工程で電極を加熱できる。
 本実施形態の医療用プラズマ発生装置によれば、予備加熱工程を有するため、照射工程において、所望する組成の医療用照射ガスを速やかに吐出できる。
<第一の医療用プラズマ発生装置の第二の実施形態>
 本発明の第二の実施形態に係る第一の医療用プラズマ発生装置について、図面を参照して説明する。図中、第一の実施形態の第一の医療用プラズマ発生装置と同じ構成には同じ符号をつけてその説明を省略し、主に第一の実施形態と異なる点について説明する。
 図4~5に示すように、本実施形態の医療用プラズマ発生装置100aは、照射器具10と、供給器20aと、接続ケーブル30と、を備える。第二の実施形態にかかる第一の医療用プラズマ発生装置100aは、供給器20に代えて供給器20aを有する点で、第一の実施形態にかかる第一の医療用プラズマ発生装置100と異なる。
 供給器20aは、第一の実施形態における供給器20の照射操作部9及び予備加熱操作部19に代えて、照射操作部9aを有する。本実施形態における照射操作部9aは、第一の実施形態における照射操作部9の機能と予備加熱操作部19の機能とを兼ねる。
 本実施形態において、照射操作部9aと、電気供給線32と、制御部90と、給電部50とで、予備加熱機構を構成している。
 照射操作部9aは、第一の実施形態における照射操作部9と同様である。
 本実施形態の医療用照射ガスの生成方法について、説明する。
 使用者は、供給器20aの主電源をオンとし、タイマ80で照射工程における照射時間を設定する。次いで、使用者は、照射操作部9aを操作する。照射操作部9aからの信号を受けた制御部90は、ガス供給源70からプラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスの供給を停止する。加えて、制御部90は、給電部50を操作して、電源から照射器具10のプラズマ発生部12への電気供給を開始し、プラズマ発生部12の電極へ電圧を印加して、電極に加熱処理を施し、電極を任意の温度とする(予備加熱工程)。予備加熱工程で電極への加熱処理を終了したことを、報知部22で使用者に知らせてもよい。あるいは、予備加熱工程の間、報知部22で使用者に加熱処理を施していることを通知してもよい。
 電極が任意の温度に到達するか、又は電極が任意の温度に到達し得る時間が経過した後、予備加熱工程に続き、制御部90は、タイマ80を作動し、ガス供給源70からガス供給部60及びガス管路36を介して照射器具10のプラズマ発生部12にプラズマ生成用ガスを供給し、プラズマ発生部12への供給電圧を調節し、電極に電圧を印加する。
 照射工程における任意の照射時間(タイマ80での設定時間)が経過すると、制御部90は、プラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスの供給及びプラズマ発生部12への電気の供給の少なくも一方を停止して、医療用照射ガスの吐出を終える(照射工程)。この際、プラズマ発生部12への電気の供給(即ち、電極への電圧の印加)及びプラズマ発生部12へのプラズマ生成用ガスの供給を停止して、照射操作部9aによる指示を停止することが好ましい。
 なお、上述の医療用照射ガスの生成方法においては、照射操作部9aの操作による信号に基づき、制御部90が予備加熱工程と照射工程とをこの順で実施する。しかし、制御部90は、上記予備加熱工程(プラズマ生成用ガスの供給をせずに電極に電圧を印加する)を制御する機能を有しなくてもよい。この場合、使用者は、照射操作部9aを操作して、予備加熱工程を実施し、所望の組成の医療用照射ガスを照射しうる状態(即ち、プラズマ発生部の電極の温度が高まった状態)とする。その後、照射器具10のノズル1を被照射物に向け、照射操作部9aを新たに操作して、医療用照射ガスを吐出する。
 本実施形態の予備加熱工程における電極の到達温度は、第一の実施形態の到達温度と同様である。
 本実施形態の予備加熱時間は、第一の実施形態の予備加熱時間と同様である。
 本実施形態の予備加熱工程における電極への印加電圧は、第一の実施形態における印加電圧と同じである。
 本実施形態の予備加熱工程におけるプラズマ発生部12の電極に印加する交流電流の周波数は、第一の実施形態における周波数と同じである。
 本実施形態の照射工程におけるプラズマ発生部12の電極に印加する電圧は、第一の実施形態における電圧と同様である。
 本実施形態の照射工程におけるプラズマ発生部12の電極に印加する交流電流の周波数は、第一の実施形態における周波数と同様である。
 照射工程における医療用照射ガスの照射時間は、第一の実施形態における照射時間と同じである。
 ノズル1の照射口1aから照射する医療用照射ガスの温度は、第一の実施形態における医療用照射ガスの温度と同様である。
 本実施形態における照射距離は、第一の実施形態における照射距離と同様である。
 本実施形態における照射口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、第一の実施形態における被照射面における温度と同様である。
 本実施形態の医療用照射ガスに含まれる活性種は、第一の実施形態の活性種と同様である。
 本実施形態の医療用照射ガス中におけるラジカル濃度は、第一の実施形態のラジカ濃度と同様である。
 本実施形態の医療用照射ガス中における一重項酸素濃度は、第一の実施形態の一重項酸素濃度と同様である。
 本実施形態の医療用照射ガス中における上述したC’/C’の好ましい範囲は、第一の実施形態と同様である。
 本実施形態における照射口1aから吐出する医療用照射ガスの流量は、第一の実施形態における医療用照射ガスの流量と同様である。
 本実施形態の医療用プラズマ発生装置によれば、照射操作部のみの操作で予備加熱工程及び照射工程を行える。
<第二の医療用プラズマ発生装置>
 本発明の第二の医療用プラズマ発生装置について、図面を参照して説明する。
 図11に示すように、本実施形態の医療用プラズマ発生装置100bは、プラズマ発生部23と、供給器26と、電気供給線33と、接地線35を、備える。図11中、接地線は直接、地面(接地面)と接続されているが、供給器26を介して接続されていてもよい。
 図11に示すように、プラズマ発生部23は、高圧電極24と、接地電極25を有する。
 高圧電極24は、高圧電極軸O3方向に延びる部材である。なお、高圧電極24の形状は特に限定されず、平板、針状の形態が例示される。電気供給線33と接続されている部分および被処理物と対抗している面以外の高圧電極24の表面の全面又は一部は、断熱材で覆われていることが好ましい。断熱材としては第一の医療用プラズマ発生装置で説明した断熱材を用いることができる。高圧電極24は、その位置を変更できるよう可動式となっていることが好ましい。
 接地電極25の形状は、特に限定されず、平板の形態が例示される。
 高圧電極24は、接地電極25と離間している。高圧電極24と、接地電極25は対向している。
 高圧電極24は、電気供給線33に接続されている。
 接地電極25は、電気供給線33に接続されている。また、接地電極25は、接地線35に接続され、電気的に接地されている。
 高圧電極24の外径d1は、医療用プラズマ発生装置100bの用途等(照射する対象の大きさ)を勘案して、適宜決定できる。外径d1は、例えば、0.05~100mmであってもよく、0.1~10mmであってもよい。
 高圧電極24の材料は、導電材であれば特に制限はなく、例えば上述の内部電極4で例示した材料が挙げられる。
 接地電極25の材料は、導電材であれば特に制限はなく、例えば上述の外部電極5で例示した材料が挙げられる。
 高圧電極24と、接地電極25との距離L3は、0.01~20mmが好ましく、0.05~10mmがより好ましい。距離L3が上記下限値以上であれば、プラズマを安定に生成することが出来る。距離L3が上記上限値以下であれば、より低い電圧でプラズマを発生させることが出来る。距離L3は、高圧電極24の位置を変えることにより調整することができる。
 本発明の一つの側面としては、プラズマ発生部23は、接地電極25を有していなくてもよい。接地電極25を有していない場合、高圧電極24と地面(接地面)との間に被照射物を設置すればよい。この場合、プラズマ発生部23は、被照射物を設置する設置台(不図示)を高圧電極24と地面(接地面)との間に有する。高圧電極24と被照射物との距離は、プラズマにより発生した活性粒子が被照射面に届くように、0.01~20mmが好ましく、0.1~10mmがより好ましい。
 本発明の第二の医療用プラズマ発生装置は、後述の予備加熱工程において使用される擬似被照射物を有することが好ましい。本明細書において、「擬似被照射物」とは、医療用プラズマ発生装置の処理対象ではない、無機物及び/又は有機物であり、予備加熱工程に使用される物質を意味する。プラズマ発生部23が、接地電極25を有する場合、擬似被照射物は、接地電極25そのものとしてもよいが、高圧電極24と接地電極25の間に配置することが好ましく、接地電極25上に配置することがより好ましい。また、擬似被照射物は、接地電極25とは別に設けた接地電極上に配置していてもよい。擬似被照射体を接地電極25又は前記接地電極25とは別に設けた接地電極25上に配置する場合、電極保護の観点から、セラミック等の誘電体を介して配置することが好ましい。プラズマ発生部23が、接地電極25を有しない場合、擬似被照射物は、高圧電極24と地面(接地面)との間に位置することが好ましい。この場合、擬似被照射物を設置する設置台(不図示)を高圧電極24と地面(接地面)との間に有していてもよい。擬似被照射物又は前記設置台は、その位置を変更できるよう可動式となっていることが好ましい。
 供給器26は、上述の供給器20又は供給器20aと実質的に同じである。以下、図3、5を参照して供給器26と、供給器20、供給器20aとの相違点を説明する。下記で説明する相違点以外の構成は、照射器具10をプラズマ発生部23と、電気供給線32を電気供給線33と読み替える以外は、供給器20又は供給器20aと同じとすることができる。
 供給器26は、図3、5において、ガス供給部60、ガス供給源70、ガス管路36を有していてもよく、有していなくてもよい。給電部50は、電気供給線33を介して、プラズマ発生部23の高圧電極24及び接地電極25と接続されている。プラズマ発生部23が接地電極を有しない場合は、給電部50は、電気供給線33を介して、プラズマ発生部23の高圧電極24と接続されている。
 本実施形態において、供給器20の場合、予備加熱操作部19と、電気供給線33(図3の電気供給線32)と、制御部90と、給電部50とで、予備加熱機構を構成している。供給器20aの場合、照射操作部9aと、電気供給線33(図5の電気供給線32)と、制御部90と、給電部50とで、予備加熱機構を構成している。
<医療用プラズマの照射方法1>
 本実施形態の医療用プラズマの照射方法について、説明する。具体的には、第二のプラズマ照射装置における供給器26が供給器20に相当する供給器である場合の医療用プラズマの照射方法について、説明する。
 例えば、使用者は、供給器26の主電源をオンとし、タイマ80で照射工程における照射時間を設定する。次いで、使用者は、予備加熱操作部19を操作する。予備加熱操作部19からの信号を受けた制御部90は、給電部50を操作して、電源からプラズマ発生部23への電気供給を開始し、プラズマ発生部23の電極へ電圧を印加して、電極に加熱処理を施して、電極を任意の温度とする(予備加熱工程)。予備加熱工程で電極への加熱処理を終了したことを、報知部22で使用者に知らせてもよい。あるいは、予備加熱工程で電極に加熱処理を施している間、予備加熱工程中であることを報知部22で使用者に知らせてもよい。予備加熱工程においては、プラズマ発生部23中(具体的には、高圧電極24と接地電極25の間)に被照射物を設置しなくてもよい。接地電極25上又は接地電極25とは別の接地電極上(以下、接地電極25と接地電極25とは別の接地電極を総称して「接地電極等」ともいう。)に、擬似被照射物を設置することが好ましい。擬似被照射物としては、導電性材料でもよいが、例えば、セラミック、ガラス、樹脂等の誘電体が好ましい。誘電体の擬似被照射物を設置することにより、放電の強度が弱くなり、高圧電極の損耗を抑えることができる。プラズマ発生部23が接地電極25を有しない場合は、上述した設置台に擬似被照射物を設置する。擬似被照射物の設置は、手動で行ってもよく、前記予備加熱操作部19を操作し、予備加熱操作部19からの信号を受けた制御部90が可動式の擬似被照射物を動作させることにより行ってもよい。擬似被照射物の設置は、予備加熱前に行うことが好ましい。また、この際に前記予備加熱操作部19を操作し、予備加熱操作部19からの信号を受けた制御部90が可動式の高圧電極24を、擬似被照射物を挟んで擬似被照射物が接地された接地電極等(接地面も含む)と対向する位置に移動させてもよい。
 擬似被照射物の形状としては、特に限定されないが、被照射物の高圧電極24と、接地電極等と対向する面の面積は、前記高圧電極24、接地電極等の対向面の面積よりも大きいことが好ましい。
 高圧電極24と擬似被照射物の距離としては、0.1~10mmが好ましく、0.5~5mmがより好ましく、1~3mmがさらに好ましい。
 予備加熱工程の間、予備加熱操作部19が1回の操作で電気信号を1回だけ発信する場合、制御部90は、以下のように給電部50を制御する。
 予備加熱操作部19からの電気信号を制御部90が受け付けると、制御部90が、給電部50を制御して、プラズマ発生部23の電極に電圧を印加する。この際(又は印加の前に)、可動式の擬似被照射物を動作させ、擬似被照射物を高圧電極24と接地電極等(又は接地面)との間に移動させてもよい。また、可動式の高圧電極24を、擬似被照射物を挟んで擬似被照射物が接地された接地電極等(接地面も含む)と対向する位置に移動させてもよい。電極が所定の温度に達するか、電極への電圧の印加時間が所定の時間に達すると、制御部90は、報知部22を作動する。
 予備加熱操作部19が、操作をし続けている間、電気信号を発信し続ける場合は、制御部90は、例えば、以下のように給電部50を制御する。
 予備加熱操作部19からの電気信号を制御部90が受け付けている間、制御部90が、給電部50を制御して、プラズマ発生部23の電極に電圧を印加する。この際(又は印加の前に)、可動式の擬似被照射物を動作させ、擬似被照射物を高圧電極24と接地電極25(又は接地面)との間に移動させてもよい。また、可動式の高圧電極24を、擬似被照射物を挟んで擬似被照射物が接地された接地電極等(接地面も含む)と対向する位置に移動させてもよい。電極が所定の温度に達するか、電極への電圧の印加時間が所定の時間に達すると、制御部90は、報知部22を作動する。
 予備加熱工程における電極の到達温度は、例えば、25℃以上が好ましく、25~365℃がより好ましく、36~70℃がさらに好ましい。到達温度が上記下限値以上であれば、電極の温度を充分に高めて、任意の組成の医療用プラズマをより確実に照射できる。到達温度が上記上限値以下であれば、医療用プラズマを照射するまでの待ち時間をより短縮できる。
 予備加熱工程における加熱処理の時間(予備加熱時間)は、電極に印加する電圧等に応じて適宜決定され、例えば、1~150秒間が好ましく、1~10秒間がより好ましく、1~4秒間がさらに好ましい。予備加熱時間が上記下限値以上であれば、電極の温度を充分に高めて、任意の組成の医療用プラズマをより確実に照射できる。予備加熱時間が上記上限値以下であれば、医療用プラズマを照射するまでの待ち時間をより短縮できる。予備加熱時間を長くするほど、後述の照射工程を終えてからも電極の温度を高く維持できる。このため、予備加熱時間を長くすれば、その後の照射工程を時間を空けて行える。
 なお、予備加熱時間は、任意の設定温度に達し得る時間を予め設定してもよいし、電極の温度を測定し、任意の温度に到達するまでの時間としてもよい。任意の設定温度に達し得る時間を予め設定する場合、制御部90は、予備加熱工程における電極への電圧の印加を予め設定された時間とする。電極の温度を測定する場合には、プラズマ発生部23に温度計を設けてもよい。
 また、予備加熱工程を行った後、照射工程までに時間を要すると、時間の経過と共に電極の温度が低下する。この場合、予備加熱工程から所定の時間が経過し、又は電極の温度が所定の温度未満になると、電極の温度が未達であること(即ち、医療用プラズマの生成に適した状態でないこと)を報知部22で使用者に通知してもよい。
 予備加熱工程における高圧電極24と接地電極25との間に印加する交流電圧は、1kVpp以上40kVpp以下が好ましく、3kVpp以上30kVpp以下がより好ましい。
 印加する交流電圧が上記上限値以下であると、電極や擬似被照射物の損耗を抑えられる。印加する交流電圧が上記下限値以上であると、放電が発生し得る。
 予備照射工程における内部電極4と外部電極5との間に印加する交流電流の周波数は、0.5kHz以上1MHz以下が好ましく、5kHz以上500kHz以下がより好ましく、10kHz以上300kHz以下がさらに好ましい。交流電流の周波数が上記下限値以上であると、電極をより速やかに加熱できる。交流電流の周波数が上記上限値以下であると、電極の温度の過度の上昇を抑制できる。
 使用者は、予備加熱工程の終了後、被照射物を接地電極25上に設置する。また被照射物は予め接地電極25上に設置されていてもよい。予備加熱工程に擬似被照射物を使用する場合は、擬似被照射物を被照射物に置き換える。
 また、被照射物と擬似被照射物が別々の接地電極上に配置されている場合は、可動式の高圧電極24を、被照射物を挟んで被照射物が配置された接地電極と対向する位置に移動させてもよい。プラズマ発生部23が接地電極25を有しない場合は、上述した設置台に被照射物を設置する。予備加熱工程に擬似被照射物を使用する場合は、設置台の擬似被照射物を被照射物に置き換える。また、被照射物と擬似被照射物が別々の設置台に配置されている場合は、可動式の高圧電極24を、被照射物を挟んで接地面と対向する位置に移動させてもよい。
 この擬似被照射物から被照射物への置き換えは、手動で行ってもよく、後述の照射操作部9を操作し、照射操作部9からの信号を受けた制御部90が可動式の擬似被照射物及び可動式の照射物(又は照射物が接地された可動式の設置台)を動作させることにより行ってもよい。また、被照射物と擬似被照射物が別々の接地電極上又は別々の設置台上に設置されている場合は、上記高圧電極24の移動は手動で行ってもよく、後述の照射操作部9を操作し、照射操作部9からの信号を受けた制御部90が可動式の高圧電極24を動作させることにより行ってもよい。
 電極が所望する温度に達する(又は達し得る時間の加熱処理を施す)した後、使用者が照射操作部9を操作すると、制御部90は、タイマ80を作動し、プラズマ発生部23への供給電圧を調節し、電極に電圧を印加する。なお、上述の疑似被照射物から被照射物への置き換え、又は可動式の高圧電極24の移動の間は、電極への電圧の印加を一旦停止し、上記置き換え、又は高圧電極24の移動が完了した後に、プラズマ発生部23への供給電圧を調節し、電極に電圧を印加してもよい。
 高圧電極24と接地電極25の間に存在する気体は、電圧を印加した高圧電極24と接地電極25とが対向する位置において電離し、プラズマになる。この際、予備加熱工程で電極の温度が予め高められているので、照射操作部9を操作すると、直ちに、プラズマ発生部23で所望する強度のプラズマを生じる。このようにして生じたプラズマは、高圧電極24と接地電極25の間に設置された被照射物に照射される。
 本実施形態においては、予備加熱工程で電極の温度が予め高められており、照射操作部9を操作すると、直ちに、所望する強度のプラズマを生じる。このため、照射操作部9を操作すると、直ちに所望の組成の医療用プラズマを照射できる。
 照射工程における任意の照射時間(タイマ80での設定時間)が経過すると、制御部90は、プラズマ発生部23への電気の供給を停止して、医療用プラズマの照射を終える(照射工程)。この際、プラズマ発生部23への電気の供給(即ち、電極への電圧の印加)を停止して、照射操作部9による指示を停止することが好ましい。
 照射工程において、照射操作部9が、1回の操作で電気信号を1回だけ発信する場合は、制御部90は、例えば、以下のように、タイマ80及び給電部50を制御する。
 照射操作部9からの電気信号を制御部90が受け付けると、制御部90が、給電部50を制御して、プラズマ発生部23への供給電圧を調整し、電極に電圧を印加する。また、制御部90がタイマ80を起動する。タイマ80が所定の時間に達すると、制御部90はタイマ80からの信号を受け、プラズマ発生部23の電極への電圧の印加を停止する。その結果、使用者が照射操作部9を1回操作すると、所定の組成の医療用プラズマが照射される。
 照射工程において、照射操作部9が、操作をし続けている間、電気信号を発信し続ける場合は、制御部90は、例えば、以下のようにタイマ80及び給電部50を制御する。
 照射操作部9からの電気信号を制御部90が受け付けている間、制御部90が、給電部50を制御して、プラズマ発生部23への供給電圧を調整し、電極に電圧を印加する。また、制御部90がタイマ80を起動する。照射操作部9の操作を停止すると、制御部90は、プラズマ発生部23の電極への電圧の印加を停止する。その結果、使用者が照射操作部9を操作している間、所定の組成の医療用プラズマが照射される。
 被照射物としては、上述した細胞、生体組織、生物個体等を例示できる。
 本実施形態においては、被照射物は細胞であることが好ましい。
 細胞としては、例えば、ヒトを含む動物細胞、ヒト以外の動物個体、ヒトの個体から採取された細胞、ヒトの個体内の細胞、ヒトの個体、植物細胞、微生物細胞などが挙げられる。これらの標的細胞は、単一の種類を用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。 
 本実施形態においては、医療用プラズマを、所定の細胞や組織、および、それらを含む溶液に照射することにより、殺菌、細胞の増殖促進、細胞の炎症抑制、がん細胞の死滅、細胞融合、遺伝子導入等を行うことが出来る。
 標的細胞としては、上記に例示した細胞を採用することができる。
 さらに、上記のヒト以外の動物細胞および植物細胞には、個体内に存在する細胞と、組織内に存在する細胞と、個体や組織から採取された細胞と、個体や組織から採取された細胞から培養された細胞とが含まれる。
 ここで、上記とは別の側面から捉えれば、本発明に用いる細胞には、大腸菌、放線菌、枯草菌などの原核細胞や、酵母、ヒト以外の動物細胞、ヒトの個体から採取された細胞、ヒトの個体に含まれる細胞、植物細胞などの真核細胞が含まれる。 
 さらに、本発明に用いる細胞には、赤血球ゴーストやリポソームなどの脂質二重膜構造を持つものも含まれる。 
 本明細書における「医療用」という文言は、生体組織又は生体個体の被照射部分の清浄化、賦活化、治癒による疾患、創傷の治癒だけに留まるものではなく、細胞の増殖促進、遺伝子導入等の細胞加工も含まれる。また、遺伝子導入された細胞に関しては、再生医療に用いられる場合(ヒトの個体に戻すことを前提とする)のみならず、医薬品の研究開発(ヒトの個体に戻すことを前提としない)などにも使用される。すなわち、本明細書における「医療用」という文言は、医薬品の研究開発用途なども含む広義の医療用途を意味する。
 プラズマ発生部23の雰囲気(高圧電極24と接地電極25の間の雰囲気)としては、例えば、希ガス(ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン等)、窒素、酸素、空気等を例示できる。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。供給器26が、ガス供給部60、ガス供給源70、ガス管路36を有している場合、ガス供給部60、ガス供給源70、ガス管路36を使用することにより、プラズマ発生部23にガスを供給してもよい。ガスの供給方法は、上述の医療用照射ガスの生成方法と同様である。
 照射工程における高圧電極24と接地電極25との間に印加する交流電圧は、1kVpp以上40kVpp以下が好ましく、3kVpp以上30kVpp以下がより好ましい。
 印加する交流電圧が上記上限値以下であると、過剰な強度のプラズマの供給を抑えられる。印加する交流電圧が上記下限値以上であると、さらに効率的にプラズマを発生できる。
 照射工程における高圧電極24と接地電極25との間に印加する交流電流の周波数は、0.5kHz以上1MHz以下が好ましく、5kHz以上500kHz以下がより好ましく、10kHz以上300kHz以下がさらに好ましい。交流電流の周波数が上記上限値以下であると、過剰な強度のプラズマによる刺激を抑えられる。交流電流の周波数が上記下限値以上であると、さらに効率的にプラズマを発生できる。
 照射工程における医療用プラズマを照射する時間(照射時間)は、医療用プラズマの組成等を勘案して決定され、例えば、10秒間~10分間が好ましく、15秒間~60秒間がより好ましい。照射時間は、照射工程を行う毎に設定してもよいし、予め設定された時間に基づいて、制御部90がプラズマ発生部23への電気の供給を停止してもよい。
 照射工程を繰り返し行う場合、任意の照射工程(第一の照射工程)と、その後の照射工程(第二の照射工程)との間の時間、又は、第二の照射工程開始前の電極の温度に応じて、第二の照射工程に対する予備加熱工程(第二の予備加熱工程)の予備加熱時間を決定できる。このため、第二の予備加熱工程の予備加熱時間は、第一の照射工程に対する予備加熱工程(第一の予備加熱工程)の予備加熱時間と同じでもよいし、短くてもよい。あるいは、第一の照射工程と第二の照射工程との間が短時間である場合、第一の照射工程が、第二の予備加熱工程を兼ねてもよい。また、第一の照射工程から一定の時間が経過した後に、自動で第二の予備加熱工程が開始されてもよい。一定の時間は用途によって適宜決定できるが、例えば、1~3分間、1~10分間などが例として挙げられる。
 照射工程における高圧電極24の温度は、例えば、25℃以上が好ましく、25~365℃がより好ましく、36~70℃がさらに好ましい。温度が上記下限値以上であれば、任意の組成の医療用プラズマをより確実に照射できる。
 照射工程における被照射物の温度は、80℃以下が好ましく、60℃以下がより好ましく、40℃以下がさらに好ましい。被照射物の温度が上記上限値以下であると、被照射物の熱的損傷を抑えられる。
 高圧電極24から被照射面までの距離(照射距離)は、例えば、0.01~20mmが好ましく、0.1~10mmがより好ましい。照射距離が上記範囲内であると、プラズマにより発生した活性粒子が被照射物に届きやすい。
 プラズマ発生部23の雰囲気に含まれる活性種としては、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、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。プラズマ発生部23の雰囲気に含まれる活性種の種類は、例えば、周辺もしくは供給気体の種類やプラズマの強度等によって調節できる。
 予備加熱工程を行わない状態で、医療用プラズマの照射を5回行った際の、各照射回における活性種濃度をそれぞれ、C、C、C、C、Cとした場合、Cが最小の値となり、回数を追うごとに、活性種濃度の値は所定の値に収束する。すなわち、C/C<C/C(=1)となる。各照射の間隔は例えば60秒間である。
 予備加熱工程行った後、医療用プラズマの照射を5回行った際の、各照射回における活性種濃度をそれぞれ、C’、C’、C’、C’、C’とした場合、C’/C’は、0.8~1であることが好ましく、0.9~1であることがより好ましく、0.95~1であることがさらに好ましい。C’/C’が前記下限値以上であるということは、活性種の濃度が安定していることを意味する。各照射の間隔は、上記C~Cと同様である。
 本実施形態の予備加熱工程を実施することにより、C’/C’を前記範囲内とすることができる。
 医療用プラズマ発生装置100によって生じる医療用プラズマは、外傷や異常の治癒を促進する効果を有する。医療用プラズマを細胞、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。
<医療用プラズマの照射方法2>
 他の実施形態の医療用プラズマの照射方法について、説明する。具体的には、第二のプラズマ照射装置における供給器26が供給器20aに相当する供給器である場合の医療用プラズマの照射方法について、説明する。
 使用者は、供給器26の主電源をオンとし、タイマ80で照射工程における照射時間を設定する。次いで、使用者は、照射操作部9aを操作する。照射操作部9aからの信号を受けた制御部90は、給電部50を操作して、電源から照射器具10のプラズマ発生部23への電気供給を開始し、プラズマ発生部23の電極へ電圧を印加して、電極に加熱処理を施し、電極を任意の温度とする(予備加熱工程)。予備加熱工程で電極への加熱処理を終了したことを、報知部22で使用者に知らせてもよい。あるいは、予備加熱工程の間、報知部22で使用者に加熱処理を施していることを通知してもよい。医療用プラズマの照射方法1と同様に、予備加熱工程においては、擬似被照射物を使用することが好ましい。また、医療用プラズマの照射方法1と同様に、擬似被照射物の設置は、手動で行ってもよく、前記照射操作部9aを操作し、照射操作部9aからの信号を受けた制御部90が可動式の擬似被照射物を動作させることにより行ってもよい。擬似被照射物の設置は、予備加熱前に行うことが好ましい。また、この際に前記照射操作部9aを操作し、照射操作部9aからの信号を受けた制御部90が可動式の高圧電極24を適切な位置に移動させることが好ましい。なお、擬似被照射物の設置及び高圧電極24の位置の調整と同時に予備加熱が開始されてもよい。
 使用者は、予備加熱工程終了後に、被照射物を接地電極25上に設置する。予備加熱工程に擬似被照射物を使用する場合は、擬似被照射物を被照射物に置き換える。この擬似被照射物から被照射物への置き換えは、手動で行ってもよく、前記照射操作部9aを操作し、照射操作部9aからの信号を受けた制御部90が可動式の擬似被照射物及び可動式の照射物(又は照射物が接地された可動式の設置台)を動作させることにより行ってもよい。
 電極が任意の温度に到達するか、又は電極が任意の温度に到達し得る時間が経過した後、予備加熱工程に続き、制御部90は、タイマ80を作動し、プラズマ発生部23への供給電圧を調節し、電極に電圧を印加する。
 照射工程における任意の照射時間(タイマ80での設定時間)が経過すると、制御部90は、プラズマ発生部23への電気の供給を停止して、医療用プラズマの照射を終える(照射工程)。この際、プラズマ発生部23への電気の供給(即ち、電極への電圧の印加)を停止して、照射操作部9aによる指示を停止することが好ましい。
 なお、上述の医療用照射ガスの生成方法1においては、照射操作部9aの操作による信号に基づき、制御部90が予備加熱工程と照射工程とをこの順で実施する。この場合、使用者は、照射操作部9aを操作して、予備加熱工程を実施し、所望の組成の医療用プラズマを照射しうる状態(即ち、プラズマ発生部の電極の温度が高まった状態)とする。その後、接地電極25に被照射物を設置し、照射操作部9aを新たに操作して、医療用プラズマを吐出する。
 本実施形態の予備加熱工程における電極の到達温度は、医療用プラズマの照射方法1の到達温度と同様である。
 本実施形態の予備加熱時間は、医療用プラズマの照射方法1の予備加熱時間と同様である。
 本実施形態の予備加熱工程における電極への印加電圧は、医療用プラズマの照射方法1における印加電圧と同じである。
 本実施形態の予備加熱工程におけるプラズマ発生部23の電極に印加する交流電流の周波数は、医療用プラズマの照射方法1における周波数と同じである。
 本実施形態の照射工程におけるプラズマ発生部23の電極に印加する電圧は、医療用プラズマの照射方法1における電圧と同様である。
 本実施形態の照射工程におけるプラズマ発生部23の電極に印加する交流電流の周波数は、医療用プラズマの照射方法1における周波数と同様である。
 照射工程における医療用プラズマの照射時間は、医療用プラズマの照射方法1における照射時間と同じである。
 照射工程における高圧電極24の温度は、医療用プラズマの照射方法1における照射工程における高圧電極24の温度と同様である。
 照射工程における被照射物の温度は、医療用プラズマの照射方法1における照射工程における被照射物の温度と同様である。
 本実施形態における高圧電極24から被照射面までの距離は、医療用プラズマの照射方法1における高圧電極24から被照射面までの距離と同様である。
 本実施形態の医療用プラズマ照射におけるプラズマ発生部23の雰囲気に含まれる活性種は、医療用プラズマの照射方法1の活性種と同様である。
 本実施形態の医療用プラズマ照射における上述したC’/C’の好ましい範囲は、医療用プラズマの照射方法1と同様である。
 本実施形態の医療用プラズマ発生装置によれば、照射操作部のみの操作で予備加熱工程及び照射工程を行える。
(その他の実施形態)
 上述の実施形態(医療用照射ガスの生成方法、医療用プラズマの照射方法)では、プラズマ発生部の電極への電圧の印加によって、予備加熱工程を行っている。
 しかしながら、本発明はこれに限定されず、プラズマ発生部の電極の近傍に電熱線を配し、この電熱線に通電することで、プラズマ発生部の電極に加熱処理を施してもよい。
 また、予備加熱工程において、高温(例えば、100℃)の気体をプラズマ発生部に供給し、この高温の気体でプラズマ発生部に加熱処理を施してもよい。高温の気体の発生源としては、例えば、ペルチェ素子とガス供給部との組み合わせ等が挙げられる。
 あるいは、加熱機構を備えたソケットでプラズマ発生部に加熱処理を施してもよい。また、プラズマ発生部を含む空間を加熱装置により加熱することにより、プラズマ発生部を加熱してもよい。
 上述の実施形態では、供給器における照射操作部又は予備加熱操作部の操作によって、予備加熱工程を開始しているが、本発明はこれに限定されない。
 例えば、主電源をオンとした際に、予備加熱工程を開始する機構としてもよい。また、主電源をオンとした際に上記ソケット及び加熱装置の加熱が開始されてもよい。
 例えば、主電源をオンとした際に、制御部は、電磁弁を閉とする。また、給電部を制御して、プラズマ発生部の電極に電圧を印加する。電極が所定の温度に達するか、電極への電圧の印加時間が所定の時間に達すると、制御部は、電磁弁に対して、閉とする信号を解除し、報知部を作動する。
 上述の実施形態では、医療用プラズマ発生装置が報知部を有するが、本発明の医療用プラズマ発生装置は、報知部を有しなくてもよい。
 例えば、プラズマーク(商品名、株式会社サクラクレパス)等のプラズマインジケータを用い、予備加熱工程における加熱処理が充分であるか否かを確認してもよい。プラズマインジケータは、医療用照射ガスを照射して着色させ、その着色の程度によって医療用照射ガス中の活性種の総量を測定する。
 図6及び図7は、プラズマーク(株式会社サクラクレパス製)とESR測定との相関性を表したグラフである。図6は、縦軸にESR測定で求められた一重項酸素濃度を採り、横軸にプラズマークの出力値ΔE*abを採ったグラフである。図7は、縦軸にESR測定で求められたヒドロキシラジカル濃度を採り、横軸にプラズマークの出力値ΔE*abを採ったグラフである。
 プラズマーク及びESRの測定条件は以下のとおりである。
<プラズマーク>
・照射口からプラズマークまでの距離:5mm。
・印加電圧:7.5kVpp。
・交流電流の周波数:20kHz。
・照射時間:60秒間。
<ESR>
・ウェルの液面までの距離:4.0mm。
・印加電圧:7.5kVpp。
・交流電流の周波数:20kHz。
・照射時間:60秒間。
 図6~7に示すように、ESRの測定値とプラズマークの出力値とは、R=0.95以上の相関値が認められた。
 上述の通り、本発明の医療用プラズマ発生装置の一態様は、電極を有するプラズマ発生部と、プラズマ発生部で生じたプラズマ及びプラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を含む医療用照射ガスを吐出する照射口と、プラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給部と、電極に電圧を印加する給電部と、任意の組成の医療用照射ガスを吐出する前に、電極に加熱処理を施す予備加熱機構と、を有する。このため、この医療用プラズマ発生装置は、予め電極を加熱して、照射工程当初より、所望する組成の医療用照射ガスを安定して吐出できる。
 本発明の医療用プラズマ発生装置の一態様は、予備加熱機構が、プラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給せずに、電極に電圧を印加して、電極を加熱する。このため、この医療用プラズマ発生装置は、プラズマ生成用ガスの消費量を低減できる。また、この医療用プラズマ発生装置は、電極を加熱する際にプラズマ生成用ガスを供給しないことで、廃熱を抑えられる。このため、予備加熱時間を短縮できる。
 本発明の医療用プラズマ発生装置の一態様は、給電部から電極への電圧の印加と、ガス供給部からプラズマ発生部へのプラズマ生成用ガスの供給と、照射口から医療用照射ガスの吐出との開始指示を発する照射操作部を有し、予備加熱機構は、予備加熱機構によって電極が加熱されるまでの間、照射操作部による前記開始指示を禁ずる。このため、この医療用プラズマ発生装置は、所望する組成を満たさない医療用照射ガスの吐出を防止できる。
 本発明の医療用プラズマ発生装置の一態様は、主電源をオンにした時に予備加熱機構を作動するため、予備加熱を行うための新たな操作を省略できる。
 本発明の医療用プラズマ発生装置の一態様は、照射操作部を操作した時に予備加熱機構を作動するため、この医療用プラズマ発生装置は、予備加熱を行うための新たな操作を省略できる。
 本発明の医療用プラズマ発生装置の一態様は、予備加熱操作部を有し、予備加熱操作部からの信号に基づき、電極に加熱処理を施す。このため、この医療用プラズマ発生装置の使用者は、予備加熱工程と、照射工程とを容易に識別できる。
 本発明の医療用プラズマ発生装置の一態様は、電極への加熱処理を施している状態であるか、又は電極への加熱処理を終了した状態であることを通知する報知部を有する。このため、この医療用プラズマ発生装置の使用者は、電極への加熱処理が終えたことを容易に認識できる。
 本発明の医療用照射ガスの生成方法の一態様は、電極を有するプラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給しつつ電極に電圧を印加してプラズマを生じ、生じたプラズマ及びプラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を含む医療用照射ガスを任意の組成で吐出する照射工程と、照射工程の前段で、予め電極に加熱処理を施す予備加熱工程と、を有する。このため、この医療用照射ガスの生成方法は、予め電極を加熱して、照射工程当初より、所望する組成の医療用照射ガスを安定して吐出できる。
 本発明の医療用照射ガスの生成方法の一態様は、プラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給しつつ、電極に加熱処理を施す予備加熱工程を有する。このため、この医療用照射ガスの生成方法は、従来の医療用プラズマ発生装置においても、予備加熱工程を行って、照射工程当初より、所望する組成の医療用照射ガスを安定して吐出できる。また、この医療用照射ガスの生成方法は、予備加熱工程でプラズマ生成用ガスを供給するため、電極の劣化を抑制できる。
 本発明の医療用照射ガスの生成方法の一態様は、プラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給せずに電極に加熱処理を施す予備加熱工程を有する。このため、この医療用照射ガスの生成方法は、プラズマ生成用ガスの消費量を低減できる。また、この医療用照射ガスの生成方法は、予備加熱工程でプラズマ生成用ガスを供給しないことで廃熱を抑えられる。このため、予備加熱時間を短縮できる。
 本発明の医療用照射ガスの生成方法の一態様は、電極に電圧を印加することで、電極を加熱する予備加熱工程を有する。このため、この医療用照射ガスの生成方法によれば、新たな加熱器を要することなく、予備加熱工程を行える。
 本発明の医療用照射ガスの生成方法の一態様は、前記電極の温度を25℃以上とする予備加熱工程を有する。このため、この医療用照射ガスの生成方法によれば、照射工程当初から、医療証照射ガスをより安定した組成で吐出できる。
 本発明の医療用プラズマ発生装置は、生体組織の清浄化、生体組織の賦活化に好適に用いられる。生体組織の清浄化においては、殺菌、洗浄等の効果が期待される。生体組織の賦活化においては、細胞の遊走を促進する等、組織の活性化の効果が期待される。
 本発明の医療用プラズマ発生装置は、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、本発明の医療用プラズマ発生装置は、動物治療用器具としても好適である。
 また、本実施形態の医療用プラズマ発生装置は、シャーレ内での細胞培養における培養促進や分子導入等にも好適である。
(実験例1)
 照射前の電極温度を測定した後、直ちに30秒間照射し、60秒間放置する工程を照射試験1サイクルとし、10サイクルの照射試験を行い電極温度とプラズマークの出力値ΔE*abを測定し、その結果を図8に示す。照射条件は以下の通りとした。なお、電極温度は、内部電極と管状誘電体との間に位置させた熱電対で測定した。
<照射条件>
・照射口からプラズマークまでの距離:2mm。
・印加電圧:7.5kVpp。
・交流電流の周波数:20kHz。
 図8は、横軸に電極温度を採り、縦軸にプラズマークの出力値ΔE*abを採ったグラフである。
 図8に示すように、電極の温度が高まると、ΔE*abが高まる(即ち、生成された医療用照射ガス中の活性種濃度が高まる)ことが判った。
(実験例2)
 予備工程の時間を0、1、2、3、4、5、10秒間とし、予備加熱工程直後の電極温度を実施例1と同様にして測定した。その結果を図9に示す。
<照射条件>
・印加電圧:7.5kVpp。
・交流電流の周波数:20kHz。
 図9は、横軸に予備加熱時間を採り、縦軸に電極温度を採ったグラフである。
 図9に示すように、予備加熱時間が長くなると、電極温度が上がっていた。
(実験例3-1~3-5、比較例3)
 予備加熱工程の時間を表1の時間とし、予備加熱工程(7.5kVpp、20kHz)→照射工程30秒間(7.5kVpp、20kHz、ガス流量3L/min)→室温放置60秒間を1サイクルとし、5サイクルの照射試験を行った。各サイクルの照射工程で、プラズマークに医療用照射ガスを照射して、ΔEabの値を測定した。その結果を図10に示す。また、5サイクルにおけるΔEabのCV値及び変化率を算出し、これらの結果を表1に示す。
 CV値は、5サイクル全体のΔE*abの標準偏差、及び、5サイクル全体のΔE*abの平均値から算出する。具体的には、(標準偏差/平均値)×100の式によって算出される値である。CV値が大きいほど、ばらつきが大きいことを意味する。即ち、活性種濃度が安定していないことを示す。
 変化率は、初期(1サイクル目)のΔE*abの値(即ち、初期値)、及び、ΔE*abの値が安定してくる3~5サイクルにおけるΔE*abの平均値(即ち、3サイクル以降の平均値)から算出する。具体的には、((3サイクル以降の平均値/初期値)-1)×100の式によって算出される値である。変化率が大きいほど、1サイクル時点での活性種濃度と、3サイクル以降の活性種濃度の平均値と、の差が大きいことを意味する。即ち、変化率が大きいほど、1サイクル時点での活性種濃度が低濃度であったといえる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 図10に示すように、予備加熱を施した実施例3-1~3-5の照射回数1~2回目のΔEabは、いずれも比較例3の照射回数1~2回目のΔEabよりも高い値であった。
 加えて、実施例3-1~3-5のCV値及び変化率は、比較例3のCV値及び変化率よりも小さかった。
 これらの結果から、実施例3-1~3-5は、比較例3に比べて、照射工程当初から高濃度の活性種を含む医療用照射ガスを生成できることが判った。
1  ノズル
1a  照射口
1b  台座部
1c  照射管
2  カウリング
2a  ヘッド部
2b  胴体部
2c  嵌合孔
3  管状誘電体
4  内部電極
5  外部電極
6  ガス流路
7  第一の活性ガス流路
8  第二の活性ガス流路
9、9a  照射操作部
10  照射器具
12、23  プラズマ発生部
19  予備加熱操作部
20、20a、26  供給器
21  筐体
22  報知部
24  高圧電極
25  接地電極
30  接続ケーブル
32、33  電気供給線
34、35  接地線
36  ガス管路
50  給電部
60  ガス供給部
61  電磁弁
63  圧力レギュレータ
64  流量コントローラ
65  ガス配管
66  継手
70  ガス供給源
80  タイマ
90  制御部
100、100a、100b  医療用プラズマ発生装置

Claims (29)

  1.  電極を有するプラズマ発生部と、
     前記プラズマ発生部で生じたプラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を含む医療用照射ガスを吐出する照射口と、
     前記プラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給部と、
     前記電極に電圧を印加する給電部と、
     前記医療用照射ガスを吐出する前に、前記電極に加熱処理を施す予備加熱機構と、を有する、医療用プラズマ発生装置。
  2.  前記予備加熱機構は、前記プラズマ発生部に前記プラズマ生成用ガスを供給せずに、前記電極に電圧を印加して、前記電極を加熱するように構成されている、請求項1に記載の医療用プラズマ発生装置。
  3.  前記給電部から前記電極への電圧の印加と、前記ガス供給部から前記プラズマ発生部への前記プラズマ生成用ガスの供給と、前記照射口から前記医療用照射ガスの吐出との開始指示を発する照射操作部を有し、
     前記予備加熱機構は、前記予備加熱機構によって前記電極が加熱されるまでの間、前記照射操作部による前記開始指示を禁ずるように構成されている、請求項1又は2に記載の医療用プラズマ発生装置。
  4.  前記予備加熱機構は、主電源をオンにした時に作動するように構成されている、請求項3に記載の医療用プラズマ発生装置。
  5.  前記予備加熱機構は、前記照射操作部を操作した時に作動するように構成されている、請求項3に記載の医療用プラズマ発生装置。
  6.  予備加熱操作部を有し、
     前記予備加熱操作部からの信号に基づき、前記電極に前記加熱処理を施すように構成されている、請求項1又は2に記載の医療用プラズマ発生装置。
  7.  前記予備加熱機構は、前記プラズマ発生部に不活性ガスを供給しつつ、前記電極に加熱処理を施すように構成されている、請求項1~6のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
  8.  前記電極への前記加熱処理を施している状態であるか、又は前記電極への前記加熱処理を終了した状態であることを通知する報知部を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
  9.  電極を有するプラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給しつつ前記電極に電圧を印加してプラズマを生じさせ、生じた前記プラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を含む医療用照射ガスを吐出する照射工程と、
     前記照射工程の前段で、予め前記電極に加熱処理を施す予備加熱工程と、を有する、医療用照射ガスの生成方法。
  10.  前記予備加熱工程は、前記プラズマ発生部に前記プラズマ生成用ガスを供給しつつ、前記電極に加熱処理を施す、請求項9に記載の医療用照射ガスの生成方法。
  11.  前記プラズマ生成用ガスは不活性ガスであり、前記予備加熱工程は、前記プラズマ発生部に前記不活性ガスを供給しつつ、前記電極に加熱処理を施す、請求項10に記載の医療用照射ガスの生成方法。
  12.  前記予備加熱工程は、前記プラズマ発生部にプラズマ生成用ガスを供給せずに前記電極に加熱処理を施す、請求項9に記載の医療用照射ガスの生成方法。
  13.  前記加熱処理は、前記電極に電圧を印加する、請求項9~12のいずれか一項に記載の医療用照射ガスの生成方法。
  14.  前記予備加熱工程は、前記電極の温度を25℃以上とする、請求項9~13のいずれか一項に記載の医療用照射ガスの生成方法。
  15.  電極を有するプラズマ発生部と、
     前記プラズマ発生部で生じたプラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を照射する照射部と、
     前記電極に電圧を印加する給電部と、
     前記プラズマまたは前記活性種を照射する前に、前記電極に加熱処理を施す予備加熱機構と、を有する、医療用プラズマ発生装置。
  16.  前記予備加熱機構は、前記電極に電圧を印加して、前記電極を加熱する、請求項15に記載の医療用プラズマ発生装置。
  17.  前記電極に電圧を印加して、前記電極を加熱する時にプラズマを生じさせ、生じた前記プラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を照射する擬似被照射物をさらに有する、請求項16に記載の医療用プラズマ発生装置。
  18.  前記給電部から前記電極への供給電圧を調整する、電圧の調整開始指示を発する照射操作部を有し、
     前記予備加熱機構は、前記予備加熱機構によって前記電極が加熱されるまでの間、前記照射操作部による前記開始指示を禁ずるように構成されている、請求項15~17のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
  19.  前記予備加熱機構は、前記照射操作部を操作した時に作動するように構成されている、請求項18に記載の医療用プラズマ発生装置。
  20.  前記予備加熱機構は、主電源をオンにした時に作動するように構成されている、請求項18のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
  21.  前記予備加熱機構が作動する前に、前記電極は前記擬似被照射物と対向する位置に移動するように構成されている、請求項17に記載の医療用プラズマ発生装置。
  22.  前記電極への前記加熱処理を終了した時に、前記電極は被照射物と対向する位置に移動するように構成されている、請求項15~21のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
  23.  予備加熱操作部を有し、
     前記予備加熱操作部からの信号に基づき、前記電極に前記加熱処理を施すように構成されている、請求項15~22のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
  24.  前記電極への前記加熱処理を施している状態であるか、又は前記電極への前記加熱処理を終了した状態であることを通知する報知部を有する、請求項15~23のいずれか一項に記載の医療用プラズマ発生装置。
  25.  電極に電圧を印加してプラズマを生じさせ、生じた前記プラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を照射する照射工程と、
     前記照射工程の前段で、予め前記電極に加熱処理を施す予備加熱工程と、
    を有する、医療用プラズマの照射方法。
  26.  前記加熱処理は、前記電極に電圧を印加する、請求項25に記載の医療用プラズマの照射方法。
  27.  前記予備加熱工程において、前記電極に電圧を印加して、前記電極に加熱処理を施す時にプラズマを生じさせ、生じた前記プラズマ及び前記プラズマにより生じた活性種の双方もしくはいずれか一方を照射する、請求項26に記載の医療用プラズマの照射方法。
  28.  前記予備加熱工程において、擬似被照射物に前記プラズマまたは前記活性種を照射する、請求項27に記載の医療用プラズマの照射方法。
  29.  前記予備加熱工程は、前記電極の温度を25℃以上とする、請求項25~28のいずれか一項に記載の医療用プラズマの照射方法。
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