【手続補正書】
【提出日】平成15年7月4日(2003.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】物質に切開を施す装置および方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】プラズマを用いて物質に切開を施す装置であって、
無線周波数信号発生器、電力増幅器、およびインピーダンス・マッチングおよび出力条件付け回路網を含む電子的システムを用いるステップと、
無線周波数エネルギを発生するステップと、
上記無線周波数エネルギを条件付けるステップと、
上記無線周波数エネルギをトランスミッタ切込み電極チップに供給するステップと、
上記付勢されたトランスミッタ切込み電極チップの表面から外向きに電磁界を発生するステップと、
上記活動状態のトランスミッタ切込み電極チップを包囲する空間中にイオン化可能なガスを注入する必要なしに、上記活動状態のトランスミッタ切込み電極チップと上記切込みを施す上記物質との境界面に沿って原子粒子を活性化する機構によって上記活動状態のトランスミッタ切込み電極チップを覆うプラズマ雲を形成するステップと、
を含み、
但し、上記プラズマ雲は、上記活動状態のトランスミッタ切込み電極チップを包囲する上記空間中に上記イオン化可能なガスを注入することによって増強し得るものであり、
さらに、
上記活動状態のトランスミッタ切込み電極チップと上記切込みを施す上記物質との境界面に沿った上記電磁界から上記原子粒子への高効率のエネルギ移送によって上記プラズマ雲を維持するステップと、
現在利用可能なプラズマ切込み装置よりもより安全で、より綺麗で、より効率的で、より効果的な切込みを上記物質に形成するために、上記活動状態のトランスミッタ切込み電極チップを包囲する上記プラズマ雲を用いることによって上記物質を切込むステップと、
を含む、装置。
【請求項２】電磁波を発生する上記ステップは、無線周波数スペクトルとして知られている電磁気スペクトルの波形周波数を形成することができる上記無線周波数信号発生器を用いて開始するものである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】上記電磁波形を変調する上記ステップには、信号ゲートを通してバースト・モード・デューティ・サイクル発生器にまたは連続モード自走発生器に無線周波数波形の伝播を結合させること、および上記装置制御無線周波数スイッチに接続されたオン−オフ・ボタンまたはオン−オフ・スイッチを用いて上記装置の伝導パスを付勢しまたは消勢することが関係するものである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】さらに、電磁界を発生する上記ステップは、連続的電磁波形またはパルス形電磁波形を発生するステップを含むものである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】上記信号ゲートを通る上記無線周波数波形を増幅する上記ステップは、固定または可変利得の電力増幅器と関係するものである、請求項１に記載の装置。
【請求項６】上記無線周波数波形を条件付ける上記ステップには、上記インピーダンス・マッチングおよび出力条件付け回路網を介して上記増幅された電磁波形を通すことが関係し、上記回路網は、上記トランスミッタ切込み電極チップからの信号送信を最大化して上記装置へ戻る信号反射率を最小化するために、インピーダンス等の送信された信号の特性を条件付け調整するものである、請求項１に記載の装置。
【請求項７】上記切込み電極チップから上記電磁波形の上記信号を送信する上記ステップには、上記切込み電極チップに達する前に、上記インピーダンス・マッチングおよび出力条件付け回路網の出力信号を、波ガイドを通して切込みトランスミッタ・ハンドピース中に向けて導くことが関係するものである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】上記活動状態のトランスミッタ切込み電極チップを形成する上記ステップは、好ましくは中実チップ構造であるが中空または半中空でもよい導電性または半導電性の物質を用いて組み立てることを含むものである、請求項１に記載の装置。
【請求項９】さらに、上記活動状態のトランスミッタ切込み電極チップを形成するステップを含み、上記チップは、好ましくは直線状のまたは実質的に曲線からなる形状のデザインで構成されているが、上記活動状態のトランスミッタ切込み電極チップは上記形状の設計に限定されずにループ構成の既存のものであってもよいものである、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】上記切込み電極チップの表面を覆うプラズマ雲を形成する上記ステップは、上記活性状態のトランスミッタ切込み電極チップを覆う上記プラズマに対して上記放射電磁界をインピーダンス・マッチングさせ、周波数マッチングさせ、電力マッチングさせ、同調させるステップを含むものである、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】さらに、上記トランスミッタ切込み電極チップの上記表面に沿って上記活動状態のトランスミッタ切込み電極チップから上記プラズマ雲中の上記原子粒子に上記無線周波数エネルギの上記高効率の密結合されたエネルギ移送を行い、それによってプラズマ切込み装置の電力要求を低減するステップを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】さらに上記電磁波形を条件付けるステップを含み、上記装置は、上記切込み電極チップの上記表面に沿って上記原子粒子に対して上記プラズマ切込み装置を実質的に同調させるために、システム出力電力、上記電磁波形周波数および上記電磁波形インピーダンスをマッチングさせることによって動作し、それによって、調和のとれたプラズマ雲を発生して維持するために原子粒子の発振、振動、スピンおよび摂動等の切込みパス原子粒子特性に上記プラズマ切込み装置を同調させるものである、請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】さらに、上記トランスミッタ切込み電極チップの上記表面に沿って上記プラズマ雲中の上記原子粒子の乱れおよびカオスを減少させるステップを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】さらに、上記トランスミッタ切込み電極チップの上記表面を覆う上記調和のとれたプラズマ雲を形成するステップを含み、それによって、上記プラズマ雲の原子粒子成分は実質的に減少した上記原子粒子の乱れおよびカオスを呈するものである、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】さらに、上記プラズマ切込み装置から発生された上記電磁波形の総エネルギの高い割合が、送出されて上記プラズマ雲中に移送されることを可能にするステップであって、しかし、その後、上記電磁波形が、物理化学のトンネル効果に従って上記意図した切込みパスの外側における上記切込み電極チップを覆う上記プラズマ雲を越えて上記物質に達するときに、上記電磁界の残留エネルギの高い割合を反射させて上記プラズマ雲に戻させるステップを含む、請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】上記意図した切込みパスの外側における上記物質から上記電磁波形の反射エネルギが上記プラズマ雲にエネルギをさらに供給することを可能にするステップであって、それによって上記プラズマ雲を発生し維持するために上記切込み電極チップによって送出するのに必要な総出力電力をさらに減少させるステップを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】さらに、上記プラズマ切込み装置の上記電磁界の上記無線周波数エネルギから上記物質中への上記意図した切込みの上記パスを包囲する上記物質をシールドするステップであって、それによって上記切込みの上記パスを包囲する上記物質を電磁放射にさらされることから保護するステップを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】上記プラズマを制御する上記ステップは、上記切込み電極チップから送出された上記電磁界を用いて上記プラズマ雲中の上記原子粒子と上記活動状態のトランスミッタ切込み電極チップの上記表面との間の距離を制御することを含むものである、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】さらに、物理学の磁気ボトル効果に従って上記電磁界を用いることによって、中実物質の閉じ込めまたは封じ込め容器を必要とすることなく、上記切込み電極チップの周りに上記プラズマ雲を捕獲し閉じ込めるステップを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】さらに、物理学のピンチ効果に従って上記電磁界を用いることによって、上記切込み電極チップの周りに上記プラズマ雲を、捕獲し、圧縮し、輪郭を形成し、上記プラズマ雲の形状および密度の双方を制御するステップを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】さらに、上記プラズマ雲の断面直径と上記プラズマ切込み装置の上記プラズマ雲による上記物質中への上記意図した切込みのパスの幅の双方を低減しつつ、上記切込み電極チップを覆う上記プラズマ雲の増大するエネルギ密度を形成する上記装置を構成するステップを含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】上記切込み電極チップから上記電磁界を送出する上記ステップは、上記原子粒子摂動、上記原子粒子振動、上記原子粒子スピンおよび上記原子粒子発振等の上記プラズマ雲を構成する上記原子粒子特性における振動に基づくシステム要求に従って、および上記原子粒子の相異なる組成タイプおよび上記プラズマ雲を潜在的に構成し得る上記原子粒子の相異なる組成比に基づいて上記可変原子粒子の物理的パラメータおよび特性に対応するのに必要な上記可変システム要求に従って、上記インピーダンス、上記波形周波数および上記システム出力電力等の上記電磁波形特性を選択的に変化させることを含むものである、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】無線周波数信号発生器と、
上記無線周波数信号発生器の出力に結合されていて、条件付けられた無線周波数エネルギを生成する条件付け回路網と、
上記条件付け回路網に結合された電極と、
を具え、
条件付けられた無線周波数エネルギは、上記電極に結合されて、上記電極に電磁界を発生させて維持し、
上記電磁界は上記電極のすぐ近傍における原子粒子と協働して作用して上記電極を取り囲むプラズマ雲を形成するものである、
プラズマ装置。
【請求項２４】物質に切開を施す方法であって、
無線周波数エネルギを発生するステップと、
上記無線周波数エネルギを条件付けるステップと、
上記条件付けられた無線周波数エネルギを用いて電極の表面から外向きに電磁界を発生させて、上記電極を取り囲むプラズマ雲を生成して維持するようにするステップと、
を含み、
上記プラズマ雲は、上記電極と切開が施される物質との境界面に沿って原子粒子を活性化するよう上記条件付けられた無線周波数エネルギを用いて生成され、維持されるものである、
方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【背景−発明の属する技術分野】
本発明は、調和した（harmonious）プラズマ雲（cloud）を用いて物質（matter）に切開（切込み、incision）を施すのに用いられるプラズマ発生装置に関し、特に、無線周波数信号発生器システムから送出された電磁気的エネルギ波によって付勢（活性化、起動）され維持（持続）される調和したプラズマ雲に関する。このシステムは、本発明の（我々の）装置によって付勢され、維持され、および制御され、さらにそのプロセス（方法）において本発明のその付勢されたトランスミッタ（送波器、送信機）切開プローブ（探針）を覆う切開用の調和的プラズマ雲に、インピーダンス・マッチングされ、周波数マッチングされ、出力電力マッチングされる。
【０００２】
【背景−従来技術の説明】
硬い物理的ブレード、例えば金属ブレード、サファイア・ブレードまたはダイヤモンド・ブレードは、物質中に切開を施すのに最も頻繁に用いられる装置である。そのような切開は、切開しようとする物質の表面に対する硬い物質の鋭利な（sharp, acute）端縁との間の摩擦的物理的相互作用に基づく。１つの硬い物質を用いて別の硬い物質に切込みを入れようとするそのような純粋に物理的な各方法は、非効率的で、従って、切開しようとする物質が例えば生物組織、木製品または金属のような中実で密な物であるときに摩擦抵抗のようなかなりの非効率さが生じることが経験的に分かっている。それらの理由のために、他のものは、例えば物質に対して電子的に形成される切開（切込み）、電気切開（切込み）または電気外科のような諸装置を用いていた。これらのタイプの装置を用いて物質中に切開（切込み）を施すとき、非制御プラズマ・アークが物質の実質的な燃焼または蒸発を誘導し、同時に例えば誘電ヒステリシスおよび渦電流のような現象に起因して、切開しようとする物質における電気的オーム抵抗が加熱効果を生じさせる。これらの２つの現象は、その結果として透熱（ジアテルミー、diathermy）として知られている効果を生じさせ、その効果によって物質中に切開を形成し得る物理的反作用（reaction）が生じ得る。このアプローチは限定的に利用されていた。その理由は、物質中における意図した切開パス（線、経路）の外側で拡張的損傷が生じるという欠点があり、その結果、しばしば不快な臭いの臭気を発生させる燃焼および黒焦げ（charring）を生じさせるからである。古典的な電気切開ユニットは、切開チップ（先端部）に切込み効果を生じさせるのに高電力（パワー）、通常５０（パワー）ワットを超える電力（パワー）が必要であることによって、非効率であることが明らかにされている。古典的な電気切開または電気外科ユニット（装置）において必要なこの相対的に高い電力出力は、古典的なオーム性透熱（ジアテルミー）と非調和（調和のとれていない）プラズマの不安定で制御されない焦線（火線、caustic）プラズマ・アークとの組み合わせに対して作用するこれらのユニットの切開の非効率性に対して二次的なものである。
【０００３】
レーザは切開および切断に用いられてきたが、そのユニットは、高価で、物質を切断しまたは物質に切込みを入れるのに充分な電力を有するレーザ・ビームを発生させるためには大量のシステム入力エネルギが必要である。レーザは、プラズマを発生するのに用いられてきたもので、マイクロ・エレクトロニクスの分野におけるエッチングのようなプロセスにおいて用いられる。
【０００４】
プラズマ・アークは、例えば溶接アーク、スパーク（火花）プラグ・アーク、ライトニング（雷）ボルト・アーク、ネオン灯、蛍光灯および電気外科用アークのような多数の分野で見られる。制御されないアークそのものは、非調和（調和のとれていない）プラズマ流の形態を呈し、プラズマ中で相当な原子粒子的カオスのレベルを有するプラズマ中のイオン化原子粒子の制御されない流れの乱れを呈する。プラズマ・アークにおける原子粒子の乱れは原子粒子カオスの形態を呈し、その原子粒子カオスの制御されない性質（特性）は、物質中におけるその意図した切開パスの外側にかなり量のエネルギを溢れさせ、それによって過剰な加熱が生じる可能性がある。この相当なレベルの加熱は、不所望なアークが古典的な電気切開または電気外科ユニットで生じるときに、生じる。意図した切開パスを包囲する物質中にエネルギがそのように溢れた結果として、その周囲の物質をエネルギにさらしその周囲の物質に損傷を与える。切開チップの電力（パワー）そのものを単に減少させても、それによってプラズマ・アークを構成するイオン化原子粒子の流れの乱れが大きく減少しないのと同程度に、それによってプラズマ原子粒子カオスのレベルが実質的に減少することはない。さらに、本発明は、物理化学的原理のアレイ（array）を用いて、古典的な非調和プラズマ・アークの原子粒子カオスを最小にし、本発明の装置によって生じたプラズマの物理的特性を制御する。本発明は、プラズマ雲における原子粒子の乱れを減少させることによって非調和プラズマ・アークを最小にし、それによってプラズマ雲原子粒子カオスを大きく減少させ、それによって調和のとれたプラズマ雲を形成する。調和のとれたプラズマは、より制御された効率的およびより安全な形態で切込むことができる。その理由は、調和のとれたプラズマ雲中の原子粒子成分が、非調和プラズマに比べて、より高い次数（秩序）の組織とより低い原子粒子乱れを有するより安定したバランスのとれた、制御された状態で存在するからである。本発明の調和のとれたプラズマ雲は、物理学のピンチ（Pinch）効果を用いて、さらに、圧縮され、制御され、輪郭付けられ、成形される。次いで、本発明の圧縮されたプラズマ雲は、物理学者によく知られ例えば核物理学のような分野で用いられる磁気ボトル（びん、Bottle）現象によって捕獲（トラップ）されて封じ込められる。古典的な電気切開または電気外科ユニットに対して、本発明の装置は、古典的オーム性の透熱ではなくて、調和のとれた制御されたプラズマ雲を用いて切込む。
【０００５】
目的および利点
従って、本発明の幾つかの目的および利点は次の通りである。
【０００６】
（ａ）電磁波を発生し、増幅し、条件付け（調整し）、送出するために、安価な電子無線周波数（ＲＦ）信号発生器、増幅器、インピーダンス・マッチングおよび出力条件付け回路網、およびトランスミッタ・プローブを用いた切込み（切開）装置を実現すること。
【０００７】
（ｂ）プラズマを形成し、維持し（持続させ）、制御するために、中実の（ソリッド、solid）非中空の導電性無線周波数トランスミッタ・プローブを用いること。それにもかかわらず、そのトランスミッタ・プローブは、設計上完全に中空または部分的に中空であってもよい。
【０００８】
（ｃ）現在使用されている他の電気切込み方法に対して、平均入力電力が２ワットという低さの、より低いシステム入力エネルギを要する電子的電磁界発生器システムからプラズマ切込みブレードを形成すること。同様に、このシステムは、現在使用されている他の電気切込み方法に対して、平均出力電力が１ワットという低さの、より低いシステム出力エネルギを要するにすぎない。
【０００９】
（ｄ）例えばプラズマ・トーチ（torch）のようなプラズマ発生装置およびプラズマ・チャンバにおけるエッチング・システムに見られるように、イオン化可能なガスを切込み電磁界（フィールド）に注入することを必要とせずに、切込みプラズマ雲を生成すること。
【００１０】
（ｅ）本発明の電磁気発生器システムからのエネルギを、その付勢されたトランスミッタ切込み（切開用）電極チップを包囲し、覆うプラズマ雲にインピーダンス・マッチングさせ、条件付ける（調整する）ことによって、他のプラズマ切込み装置より大幅に（実質的に）減少した原子粒子のカオスおよび乱れを有する調和のとれたプラズマ雲を形成すること。
【００１１】
（ｆ）本発明の電磁気発生器システムからのエネルギを、その付勢されたトランスミッタ切込み電極チップを覆い、包囲するプラズマ雲の原子粒子の発振高調波および摂動（precession）周波数に周波数マッチングさせることによって、他のプラズマ切込み装置より大幅に（実質的に）減少した原子粒子のカオスおよび乱れを有する調和のとれたプラズマ雲を形成すること。
【００１２】
（ｇ）調和のとれたプラズマ雲を付勢し維持するのに必要な電力要求に本発明の電磁気発生器システムの出力電力（パワー）を電力マッチングさせることによって他のプラズマ切込み装置より実質的に減少した原子粒子のカオスおよび乱れを有する調和のとれたプラズマ雲を形成すること。
【００１３】
（ｈ）その付勢されたトランスミッタ切込み電極チップを包囲し、覆うプラズマ雲中に電磁波発生器のエネルギを密結合で高効率で転送を行うこと。それによって、その付勢されたトランスミッタ切込み電極チップを包囲する調和のとれたプラズマ雲を起動し（開始し）維持するのに必要な無線周波数発生器／増幅器出力電力を減少させる。
【００１４】
（ｉ）その付勢されたトランスミッタ切込み電極チップを覆う調和のとれたプラズマ雲を濃縮し（concentrate）、圧縮しおよび輪郭形成するために、ピンチ効果として知られている物理学の原理を利用すること。
【００１５】
（ｊ）調和のとれたプラズマ雲を捕獲（トラップ）し封じ込めるための磁気ボトル効果（magnetic Bottle Effect）として知られている物理学の原理を用いること。それによって、そのプラズマ雲を収容するための中実の物質閉じ込め容器（コンテナ）の必要がなくなる。本発明は、それによって、その付勢されたトランスミッタ切込み電極チップ付近の中空のプラズマ維持（持続）チャンバ（室）を必要としなくなる。
【００１６】
（ｋ）トンネリングの物理化学的原理を用いて、その付勢されたトランスミッタ切込み電極チップによって送出された電磁波を、その調和のとれたプラズマ雲を包囲する物質から反射させ、それによって、その付勢されたトランスミッタ切込み電極チップを包囲する調和のとれたプラズマ雲中に電磁波を反射させて戻す。このようにして、我々はトンネル効果を用いて、物質中におけるその意図した切込みパスの外側で相互作用してその中を通過（貫通）する送出電磁放射を最小にする電磁シールド（遮蔽）を形成する。このシステムは、電磁気放射に晒（さら）される潜在的副作用を最小にするように作用する。さらに、プラズマ雲中に反射され戻されたこの電磁放射は、さらに調和のとれたプラズマ雲を付勢する（エネルギを供給する）ように作用し、それによって、さらに電磁気発生器システムからの必要な出力エネルギを減少させて、切込みを効果的に行うためのプラズマ雲を維持する（持続させる）。
【００１７】
（ｌ）その意図された切込みパス（切開線）の外側で物質に対して最小限の衝撃（インパクト）または副作用でその物質中に目立たない綺麗な（微細な、清浄な）切込みを形成するために、その付勢されたトランスミッタ切込み電極チップの周りに濃縮された調和のとれたプラズマ雲を用いて切込みプラズマの運動（kinetic）エネルギをより細い切込みパスに集束させること。
【００１８】
（ｍ）ナイフおよび金属ブレードのような純粋に物理的なエネルギ切開技術に対する代替手段を提供し、同時に現在利用可能な他の切込み方法（modality）に比べてより効率的で、より効果的で、より正確で、より綺麗な切込み装置を提供すること。
【００１９】
（ｎ）例えばレーザのような市販されている他の高度な技術の切込み装置より安価な切込み装置を製造すること。
【００２０】
この特許出願には２つの図面が添付されている。
【００２１】
【発明の概要】
本発明の装置は、特定的に（具体的に）同調された無線周波数発生器および電力増幅器システムである。本発明（我々の発明）は、トランスミッタ切込み（切開用）電極チップ用の実質的に複雑な設計を必要とせず、また例えばトカマクまたはサイクロトロンのようなプラズマ制御装置を設計する必要もない。本発明のシステムによって生成された電磁波は、放射電磁気エネルギの形態であり、本発明のシステムの活動（活性）状態のトランスミッタ切込み電極チップから送出（送波、発射）される。この放射電磁気エネルギは、その活動状態のトランスミッタ切込み電極チップと切込みが施される物質との間の境界（インタフェース）において原子および分子と相互作用するよう特定的に条件付けられる（調整される）。切込み電極チップの表面における原子および分子に対する放射電磁気エネルギの反作用は、その活動状態のトランスミッタ切込み電極チップと切込みが施される物質との間の境界において原子の原子軌道から電子を剥ぎ取る光電効果および熱イオン化を含んでいる。その放射エネルギは、その活動状態のトランスミッタ切込み電極チップの表面に沿って電子およびイオンを励起するよう作用する。そのようなプロセスの結果、より高いエネルギのイオンおよび電子への原子的変換が得られる。自由帯電（荷電）原子粒子は、電極の境界面において他の原子の電子と衝突する前に空間中を高速で移動し、それによってその原子軌道の外側に付加的電子をはじき出す。このプロセスの反復によって、その活動状態のトランスミッタ切込み電極チップの表面に沿ってプラズマ雲の形成をトリガする（誘発する）のを助けるなだれ（Avalanche）効果として知られている帯電原子粒子衝突の連鎖反応を発生させる。本発明の装置は、活動状態のトランスミッタ切込み電極チップを覆うプラズマ雲に対して、インピーダンス・マッチングされ、周波数マッチングされ、電力マッチングされ、同調されている。本発明の装置は、その意図した切込みパスを包囲する物質中に最小の放射電磁気エネルギ損失でプラズマ雲中に最大のエネルギ移送（転送）を行わせるために、、プラズマ雲に対して密結合された高効率のエネルギ移送を可能にするようにその発生された電磁波形を条件付ける（調整する）。物理化学的原理を用いて、プラズマ雲中の原子粒子カオスの低減を含めて、プラズマ雲の形状および特性が制御される。このようにして、古典的な電気的切込みまたは電気外科ユニットにおいて見られる焦線の非調和プラズマ・アークに対して、本発明の装置は、その意図した切込みパス中にエネルギを集束する調和のとれた制御されたプラズマを生成することができる。この調和のとれたプラズマ雲は、古典的な電気的切込みまたは電気外科システムに比べて、より低い原子的カオスを呈し、より効率的に切込みを形成する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１および図２の説明
本発明のプラズマ切開装置の代表的な実施形態が図１および図２に示されている。無線周波数発生器（１０）の出力信号はオン−オフボタンあるいはオン−オフスイッチ（１４）のような幾つかの手段によって無線周波数スイッチ（１２）でスイッチオン、スイッチオフされる。無線周波数信号発生器の出力信号は、次に信号ゲート（２０）によってバーストモードデューティサイクル発生器（１６）あるいは連続モード自走（フリーランニング）発生器（１８）のいずれかによって支配される。次に、バーストモードあるいは連続モードの無線周波数出力信号はパワー（電力）増幅器（２２）によって増幅される。パワー増幅器の出力信号はインピーダンス整合および出力条件付け（調整）回路網（２４）によって条件付けられ（調整され）、活動状態（活性状態、アクティブ）の切開用トランスミッタハンドピース（２６）に導かれる。切開用トランスミッタハンドピース（２６）の先端の切開用電極チップ（２８）は、これが付勢されると、切開が行われる物質（３２）中に切開パス（切開線）を位置付けするために使用されるプラズマ雲で覆われる。切開が行われる物質（３２）は容量性（キャパシティブ）結合板（３０）または抵抗性結合電極（３４）のいずれかによって本発明のプラズマ切り込み（カッティング）装置に結合されている。活動状態の切開用電極チップ（２８）は中実（ソリッド）で非中空導体であることが好ましいが、部分的あるいは完全に中空の切開用電極チップも使用可能である。切開用電極チップ（２８）は直線状あるいは曲線状のデザインが好ましいが、切開用電極チップ（２８）の形状はデザイン的に必ずしも特別である必要はなく、ループ構造あるいは多角形構造でもよい。
【００２３】
図１および図２の動作
本発明による物質を切開する装置は、従来の物質を切開するすべての装置と異なっている。無線周波数スイッチ（１２）を活性化あるいは消勢するためにオン−オフボタン／オン−オフスイッチ（１４）が使用されている。従って、これによって無線周波数信号発生器（１０）の出力信号の伝送が調整される。無線信号発生器（１０）の出力信号は、さらに、その伝送がバーストモードデューティサイクル発生器（１６）あるいは連続モード自走（フリーランニング）発生器（１８）によって活性化されあるいは消勢されるように制御される。出力信号はパワー（電力）増幅器（２２）によって増幅され、次いでインピーダンス整合および出力条件付け回路網（２４）によって条件付けられる（調整される）。次に、出力信号は切開用トランスミッタハンドピース（２６）を通して導かれる。切開が行われる物質（３２）は容量性結合板（３０）あるいは抵抗性結合電極（３４）によって本発明の装置に結合されている。出力信号は切開用電極チップ（２８）によってプラズマ切り込み装置から送出され、上記切開用電極チップ（２８）はこの切開用電極チップ（２８）を覆うプラズマの雲を生成する。このプラズマ雲は物質の原子および分子と反応することができ、それによって切開が行われる物質（３２）中に切開パス（切開線）が位置決めされる。
【００２４】
本発明の装置（システム）は空中（大気）とインピーダンス整合した標準の無線送信装置（システム）と類似しているが、本発明の装置（システム）は活動状態の切開用電極チップ（２８）を取り囲む調和のとれたプラズマ雲にインピーダンス整合し、周波数整合し、パワー（電力）整合し、さらに同調している。本発明の装置は他の電磁波送信装置と類似しているが、物質に対して綺麗で且つ効率的な切開を行う新規な装置を実現することができるような態様で多数の物理的および化学的な原理を採用し、それを具体化している。
【００２５】
本発明の装置の活動状態の電極チップ（２８）を取り囲む調和のとれたプラズマを生成することにより、本発明のプラズマ切り込みシステムによって開始され、保持（持続）され、修正される可視的な組織化された（有機化された）プラズマ雲が生成される。活性化された切開用電極チップ（２８）を覆うこの調和のとれたプラズマ雲は、他のプラズマ切り込み装置に比してプラズマ雲中の原子粒子（ａｔｏｍｉｃ  ｐａｒｔｉｃｌｅ）カオス（混沌）および乱れを実質的に低減させ、それによって本発明の装置は明確、顕著で且つ電子的な特性を得ることができる。
【００２６】
このプラズマ雲の調和のとれた特性により、意図した切開パス（切開線）の外に溢れるエネルギを少なくして意図したパスにエネルギをより集中させることができる。それによって、この発明の装置は従来の古典的な電子的な切り込み装置よりも意図した切開パスの外側の物質に対する衝撃を少なくしてより綺麗に、より正確に、より強力に（パワフルに）、且つより効率的に切開を行うことができる。
【００２７】
プラズマは地球上で見られる物質の４つの形態の中で最も少ない形態のものであるが、宇宙では物質の最も一般的な形態である。地球上のプラズマの例として、溶接アーク、スパークプラグアーク、ネオン光アーク放電、発光性放電の周囲のアーク、さらに電気的切り込みあるいは電気的外科手術時に見られる非制御性の腐食性プラズマアークが含まれる。プラズマはまた半導体のエッチングのような分野でも使用されるが、ここではレーザや精巧なプラズマエッチングチャンバのような高価な高エネルギ消費装置（システム）で形成される。古典的な電気的切り込みあるいは電気的外科ユニットにおいて現れる原子粒子の乱れおよびカオスのレベルは、ここではプラズマ中の原子粒子の乱れやカオスの増加あるいは減少を定義する相対的な標準として採用されている。
【００２８】
本発明の装置（システム）は切開用電極チップ（２８）から連続あるいはパルス状電磁界を生成し、条件付けし（調整し）、送信するために安価な電子的無線周波数発生器／増幅器装置（システム）を採用している。電磁界パルスモードの周期の時間は可変で、このパルスモードの各完全なオン−オフサイクルは０．０００００１秒である。この電磁界発生器装置（システム）の固有のパラメータは、切開用電極チップ（２８）と切開が行われる物質（３２）との境界に沿う原子粒子組成物によって大体決定される。切開が行われるフィールドに注入されるべきイオン化性ガスを必要とし、そこで注入されたガスが付勢されてプラズマに変換されるシステムとは対蹠的に、本発明の装置では切開用電極チップ（２８）と切開が行われる物質（３２）との境界面に沿う原子を利用してプラズマ雲を発生させる。それにも拘わらず、本発明のプラズマ切り込み装置（システム）では、切り込みプロセスを増強するために切開用電極チップ（２８）のフィールドに供給される追加のイオン化性ガスを使用している。しかしながら、本発明の装置は、非常に複雑なデザインをもったトランスミッタの切開用電極チップを必要とせず、またトカマク（ｔｏｋａｍａｋ）やサイクロトロン（ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ）のような精巧なプラズマ制御装置を必要としない。
【００２９】
本発明の装置によって生成された電磁波は放射性の電磁エネルギの形式のものであり、本発明の装置の活動状態の切開用電極チップ（２８）から送出される。放射性電磁エネルギは、特に活動状態の切開用電極チップ（２８）の表面において原子および分子と相互に作用するように条件付けられている（調整されている）。原子粒子との相互作用によって二次的に生成された電磁周波数およびプラズマ切開用電極チップ（２８）における動力学（ダイナミックス）は装置（システム）の機能および有効性に大きな役割を果たす。発生された基本電磁波の高調波周波数はしばしば装置（システム）の機能、動力学および有効性に大きな役割を果たす。原子および分子と相互に作用する放射性電磁エネルギは、切開が行われる物質（３２）と切開用電極チップ（２８）との境界面における原子の原子軌道から電子をはぎ取る熱的イオン化および光電子効果を含んでいる。このようなプロセス（処理）により原子および分子のイオンおよび自由電子への原子変換を生じさせる。自由荷電原子粒子は、電極の他の境界の原子の電子と衝突して、より多くの電子をその原子軌道からはじき出す前に空間を通過して移動する。このプロセスのくり返しによって、活動状態の切開用電極チップ（２８）の表面におけるプラズマの雲の形成に関与する雪崩効果として知られる荷電された原子粒子の衝突の連鎖反応を生じさせる。
【００３０】
本発明の装置は切開用電極チップ（２８）を覆うプラズマ雲にインピーダンス整合しており、パワー（電力）整合しており、同調している。本発明の装置は、意図した切開パスの周囲の物質への電磁放射エネルギの損失を最小にして、切開用電極チップ（２８）からプラズマ雲へのエネルギの転送を最大にするために、送出された電磁波を上記プラズマ雲に密結合し、高効率でエネルギを転送するように条件付ける（調整する）。プラズマ雲中の原子粒子のカオスの調整を含むプラズマ雲の形状、特性を制御するために物理化学的原理が使用される。このようにして、本発明の装置は、従来の古典的な電気的切り込みあるいは電気的外科手術装置（ユニット）で見られたような腐食性の非調和プラズマアーク放電とは対蹠的に意図した切開パスにエネルギを集束する調和のとれた制御されたプラズマを生成することができる。この調和のとれたプラズマ雲は、古典的な電気的切り込みまたは電気的外科装置（システム）よりも原子粒子のカオスおよび乱れが少ない。それによって非調和プラズマアークを発生するために見られた古典的な電気的切り込みあるいは電気的外科手術装置（システム）におけるよりも高い効率で物質を切開することが可能になる。
【００３１】
原子粒子のオーダ（次数、程度）を調整（規制）するために電磁界を使用することは、電子、物理、および化学の文献で多数開示されている。増大した原子粒子のオーダを作り出すために電磁界を使用する例では、しばしば最新の技術を用いて生じさせ、また我々の地域社会に対する電気エネルギを発生するタービン電気発生器をも含んでいる。同様に、核磁気共鳴（Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：ＮＭＲ）装置は、ランダムな方向を向いた原子粒子（原子粒子のカオスまたは非体系性、非組織性の程度が高い原子粒子）を磁界の面に配向した原子粒子（原子粒子のカオスまたは非体系性、非組織性の程度が低い原子粒子）に変換するために磁界を使用している。同様なプロセスとして、本発明の装置は、切開用電極チップ（２８）の周囲にプラズマ雲を生じさせ、持続させ、条件付ける（調整する）ために、さらにプラズマ雲中の原子粒子の非体系性、非組織性およびカオスを低減させるためにインピーダンス整合し、周波数整合し、パワー（電力）整合し、同調している電磁波を使用している。このようにして、本発明の切開用電極チップを覆うプラズマ雲中の原子粒子は、これらが低い原子粒子カオスを有し、古典的な電気的切り込み装置のプラズマアークで見られた組織化、体系化よりも高い組織化、体系化を有するように条件付けられ（調整され）、それによって本発明の装置は調和のとれたプラズマ雲を発生させることができる。
【００３２】
従来の古典的な電気的切り込みまたは電気的外科手術ユニットで見られた原子粒子の乱れおよびカオスのレベルは、プラズマ中の原子粒子の乱れまたはカオスの大きさの増減を定義し、表示する相対的標準または基準線を生成するために本発明で使用される。
【００３３】
電磁波の周波数および電磁波の電力（パワー）または磁界強度の効果は相互に関係しており、ダイナミックである。核磁気共鳴は、原子粒子の摂動周波数および放射電磁エネルギの周波数が共鳴状態にあるとき、摂動するは原子粒子は放射電磁エネルギを吸収することを示している。換言すれば、核磁気共鳴は、原子粒子が放射電磁波周波数と周波数整合しているときに電磁エネルギの有効な吸収が生じることを示している。本発明の装置は、切開用電極チップ（２８）を取り囲むプラズマ雲を構成する原子粒子特性に本発明のトランスミッタの電磁波を周波数整合させることの重要性に関して同様な関係を示している。
【００３４】
核磁気共鳴は、また、原子粒子の摂動周波数は原子粒子が存在する磁界の強度に直接関連することを示している。従って、供給される磁界が強くなればなるほど効率的なエネルギの吸収に必要な共鳴を行わせるのに必要な電磁界の周波数は高くなる。同様に、地球の電離層のＤ層およびＥ層における電子ジャイロ周波数は、赤道から北極あるいは南極のいずれかの地球の磁極に向けて移動すると実質的に高くなる。同様な固有の原理に関して、本発明の装置は磁界強度および電磁周波数に関する問題に対処（アドレス）しており、それによって本発明の送出された電磁波を切開用電極チップ（２８）を覆うプラズマ雲を構成する原子粒子にパワー（電力）整合させ、周波数整合させている。それにも拘わらず、本発明の電磁界発生器システムの個々のパラメータは、異なる形式の物質に切開を施すときに実質的に変化し、また切開用電極チップ（２８）と切開が行われる物質（３２）との境界面に沿う原子粒子組成に実質的に依存する。
【００３５】
送出された電磁波とトランスミッタ素子を取り囲む分子組成物との間に強い相関関係がある。ハム無線オペレータは、空中に送出される電磁波の電力の割合を特徴付けるために定在波比と称される測定方法を利用している。ハム無線装置（ユニット）は、空中に送出される電磁エネルギの割合を最大にするために調整された（条件付けられた）送信電磁波形を持つことがある。本発明の装置は、活動状態の切開用電極チップ（２８）を覆い、取り囲むプラズマ雲中に電磁波エネルギを密結合された、高効率転送を行うインピーダンス整合および出力条件付け回路網を用いて、送出された電磁放射を最大にするという点で同様である。このようにして、本発明の装置は、切開用電極チップ（２８）を取り囲むプラズマ雲に放射電磁エネルギを効率よく転送することが可能になる。
【００３６】
アーク放電は非調和プラズマ流の形のものであり、プラズマ中のイオン化された原子粒子の非制御状態の乱流であり、それによってプラズマ中に増大された原子粒子のカオスおよび乱れを生じさせる。核磁気共鳴（ＮＭＲ）のような他の分野で見られるように、切り込みチップのパワー（電力）を単に減少させるだけでは、プラズマアークを形成するイオン化された原子粒子の流れの乱れ、流れのカオスを大幅に低減させない限りプラズマの調和を大幅に改善することはできない。他の形式の物質に関して云えば、プラズマは広い温度範囲、密度、流れの特性、原子粒子構成成分等を含む広範囲の物理的プレゼンテーション（表現）を持っている。地球上では、プラズマアーク放電は、溶接アーク放電、スパークプラグアーク放電、落雷領域、ネオン発光、電気的切り込み、電気的外科手術のような数多くの領域で見ることができる。古典的な電気的切り込みプラズマアークにおけるかなりの強度の原子粒子の乱れは高い原子粒子のカオスの形式を呈する。この場合、原子粒子カオスの非制御特性はプラズマ雲中の原子粒子の乱流によってひき起こされるものである。この形式のプラズマは非調和プラズマであり、切り込みのために使用されるとかなりの発熱を伴い、また意図した切開パスの外側の物質にかなりの量のエネルギが溢れる。意図した切開パスを越えて物質中に拡がるこのエネルギの溢れにより周囲の物質をエネルギにさらし、熱にさらし、損傷を与える。このようなことから、本発明の装置は、プラズマ雲の原子粒子の乱れ、カオスを大幅に減少させることにより古典的なプラズマアーク放電を減少させ、それによって調和のとれたプラズマ雲を発生させるように作用する。
【００３７】
電磁界が付勢された切開用電極チップ（２８）を取り囲む調和のとれたプラズマの薄い被覆を横切ると、電磁界の振幅はゆっくりと減衰し、または低減する。最終的には電磁界はプラズマ雲を完全に横切り、意図した切開パスの外側の物質すなわち切開用プラズマ雲を取り囲む物質に遭遇する。トンネル効果の物理化学的原理により、発生された電磁波は同調もされていないし、インピーダンス整合もされていないバリアに遭遇し、それによって電磁波の残りのエネルギのかなりの割合が調和したプラズマ雲に向けて反射される。この反射された電磁エネルギはプラズマ雲中の分子粒子をさらに付勢するように作用し、それによって電磁波発生器システムによって送出される必要のある出力エネルギを減少させることができる。このプロセス（処理）によって、意図した切開パスの外側の物質に侵入し、この物質と作用し、この物質に放射線をさらすことにより損傷を与える可能性のある全電磁放射の割合を最小にすることができる。
【００３８】
本発明により発生された磁界の求心力は、調和のとれたプラズマ雲中の原子粒子と付勢された切開用電極チップ（２８）の表面との間の距離を制御するために使用される。個々のイオン化された粒子が同時に発振し、振動し、スピンしおよび／または摂動（歳差運動）しながら、イオン化された粒子は磁界中の螺旋路を通って移動する。さらに、プラズマ物理のような分野で長年にわたって使用されてきたピンチ効果が本発明の装置で使用される。このようにして、本発明は、中実のあるいは中空のトランスミッタ切開用電極チップ（２８）を用いて、調和のとれたプラズマ雲を圧縮し、輪郭を特定し、成形し、制御することができる。本発明は、また、中実の物質収容容器を使用する必要なしに圧縮されたプラズマ雲をトラップし、閉じこめるために核物理のような分野で使用されている磁気ビン効果（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｂｏｔｔｌｅ  Ｅｆｆｅｃｔ）を使用し、それによってプラズマ雲をトラップし、制御するために切開用チップ・プローブを含む空所あるいは空洞（キャビティ）を使用する必要がなくなる。調和したプラズマ雲中の原子粒子の密度を増大させることによってプラズマ雲のパワー密度を実質的に増大させることが可能になり、それによって切り込み効率ならびにプラズマ雲のパワーを改善することができる。
【００３９】
さらに、プラズマ雲を圧縮することによりプラズマ雲の断面の直径を実質的に小さくすることができ、それによって意図した切開パスの幅を狭くし、同時に側部効果すなわち意図した切開パスの外側の物質に対して好ましくない衝撃が与えられる可能性を最小にすることができる。一旦電磁波発生器システムの電力がターンオフされると、調和のとれたプラズマ雲のエネルギレベルは、プラズマ雲を含む原子粒子がプラズマとして知られている物質の状態を保持できない点にまで急速に減衰する。
【００４０】
結論、関連する枝的事項、および範囲
従って、制御された形状、輪郭、電力（パワー）密度および物理的特性を有し得る調和のとれたプラズマを発生するように特に同調された電磁波を用いることによって、物質を切開するためのより効率的でより制御されたより害の少ない、且つよりコスト的に有効な方法を提供できることを理解することができよう。
【００４１】
古典的な電気切開または電気外科ユニットは非効率的古典的なオーム性の透熱を用いて物質に切込みを入れるのに対して、本発明の無線周波数発生器システムは、その条件付けられ、送出された電力を用いてその切開電極チップを覆う調和のとれたプラズマの細い雲を形成して維持する（持続させる）。それによって、古典的なオーム性の電気切開または電気外科システムに比べて、本発明の装置はより少ないエネルギですむ。本発明によって形成された物質中の切込みは、本発明の切開電極チップを覆う調和のとれたプラズマ雲と切込みが施される物質との間の相互作用によって形成される。事実上、物質への切込みは付勢された切開電極チップを囲むプラズマ原子粒子の制御された調和のとれた雲のエネルギによって行われる。さらに、本発明のプラズマ切開装置は、次のような別の利点を有している。
【００４２】
・  その装置がプラズマの安価な形成を可能にする点。
・  その装置がプラズマの効率的な形成を可能にする点。
・  その装置がプラズマの制御可能な形成を可能にする点。
・  その装置が、中実な物質への切込みを施し得るプラズマの形成を可能にする点。
・  その装置が、発生されたプラズマ雲中への放射電磁気エネルギの移送を最大化する公知の物理的原理を用いる点。
・  その装置が、そのものが発振し、振動し、スピンしおよび／または摂動し得る原子粒子に対して、放射電磁気エネルギが相互作用し、刺激し（励起し）、エネルギを供給する（付勢する）ことを可能にする公知の原理を用いる点。
・  その装置が、古典的なプラズマ切開装置を用いて形成される場合に比べて、より低い原子粒子カオスおよびより低い原子粒子の乱れを有するプラズマの形成を含む点。それによって、調和のとれたプラズマの形成が可能になる。
・  その装置が、切込みパスに関係する物質のより細い通路（ルート、corridor）で物質中に切込みを形成する点。
・  その装置が、その意図した切込みパスの外側の物質を電磁気放射からシールドするために、物理化学のトンネル効果を用いて物質に切込みを形成する点。それによって、種々の形態の物質で形成されたシールドを用いる必要がなくなる。
・  その装置が、切込み電極チップの周りにその形成されたプラズマを捕獲（トラップ）するために、磁気的ボトル効果を用いる点。
・  その装置が、プラズマ雲の形状および密度の双方を圧縮し、輪郭形成し、制御するために、ピンチ効果を用いる点。それによって、その発生されたプラズマを収容するためのバルク性の封じ込めチャンバを必要としなくなる。
・  その装置が、トランスミッタ切込み電極チップに対して実質的に複雑な設計を必要としない点。
・  その装置が、例えばトカマクまたはサイクロトロンのようなプラズマ制御装置またはチャンバを精巧に作ることを必要としない点。
・  その装置が、安価に、綺麗に、効率的に、安全に、且つ制御可能な状態で物質に切込みを形成する点。
【００４３】
以上の記載は多数の説明を含んでいるが、本発明の範囲を限定するものとして考えるべきではなく、本発明の現在の好ましい実施形態の幾つかを単に例示するためのものとして考えるべきである。従って、本発明の範囲は、ここに列挙した例ではなく、請求の範囲および法的な均等物によって規定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、切開トランスミッタ・プローブ・システムと切開を施す物質の間の容量性結合を用いたプラズマ切開装置を示している。
【図２】
図２は、切開トランスミッタプローブ・システムと切開を施す物質の間の抵抗性結合を用いたプラズマ切開装置を示している。
【符号の説明】
１０  無線周波数信号発生器
１２  無線周波数スイッチ
１４  オン−オフボタン／オン−オフ・スイッチ
１６  バースト・モード・デューティ・サイクル発生器
１８  連続モード自走発生器
２０  単一ゲート
２２  電力増幅器
２４  インピーダンス・マッチングおよび出力条件付け回路網
２６  切開トランスミッタ・ハンドピース
２８  切開電極チップ
３０  容量性結合プレート
３２  切開を施す物質
３４  抵抗性結合電極