(57)【要約】【課題】  チャンバ内の電子密度分布の均一性を改良する。【解決手段】  低圧プラズマを用いて物を消毒するための設備には、物を受け入れるため排気可能なチャンバが設けられている。この排気可能なチャンバは、イオン化対象ガスのための導管に接続され得る。さらに、アンテナシステムを備えた高周波伝送装置が設けられており、チャンバ内で交流電流プラズマの誘導生成をする。アンテナシステムは互いに距離をおいた２つのプラズマ生成コイルが設けられている。
2005518902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物を受け入れるための排気可能なチャンバを設け、この排気可能なチャンバがイオン化対象ガスのための導管に接続されることが可能であり、チャンバ内で交流電流プラズマの誘導生成のためのアンテナシステムを備えた高周波伝送装置を設け、アンテナシステムが互いに距離をおいた２つのプラズマ生成コイル（１０、１１）を設けた、低圧プラズマを用いて物を消毒するための設備。
【請求項２】
プラズマ生成コイル（１０、１１）の間の距離（Ａ）が、コイル（１０、１１）の平均直径（Ｄ）に対応していることを特徴とする請求項１に記載の設備。
【請求項３】
プラズマ生成コイル（１０、１１）が、チャンバ（２）の２つの対向する境界壁（１２、１３）の領域に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の設備。
【請求項４】
プラズマ生成コイル（１０、１１）の間の距離（Ａ）が消毒対象物（３）の拡張部分を超えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の設備。
【請求項５】
両方のプラズマ生成コイル（１０、１１）が、共通の高周波生成器（８）に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧プラズマを用いて物を消毒するための設備に関する。この設備は、物を受け入れるための排気可能なチャンバを含み、この排気可能なチャンバがイオン化対象ガスのための導管に接続されることが可能であり、チャンバ内で交流電流プラズマの誘導生成のためのアンテナシステムを備えた高周波伝送装置を含む。
【背景技術】
【０００２】
プラズマの消毒効果は、イオン衝撃を用いた微生物の機械的破壊にあり、更に紫外光による破壊とともにラジカルの生成を用いた化学的破壊にある。最小のエネルギーを使用して、プラズマは最小の表面クラック及びホールに入り込むことが可能であり、それにより低圧を増大させて、熱に敏感な物、例えばプラスチックを含む医療インプラントでさえ処理され得る程度まで、温度が低下され得る。
【０００３】
チャンバで高周波の出力を生成するためには、幾つかの可能性があり、特に高電子密度が要求されるとき、誘導プラズマ生成法が望ましいことが分かっている。交流電流プラズマの誘導生成のためのアンテナシステムは、通常プラズマ生成コイルの形式でリングアンテナを含み、これによりコイル表面に垂直となる交流磁界が、電場を誘導し、これがイオン化対象ガス内で、変圧器２次巻線に類似する無電極リング放電を生ずる。
【０００４】
交流電流プラズマの誘導生成をチャンバ内の境界壁の領域で使用する公知の設備は、次の欠点を有する。すなわち、チャンバ内のプラズマ生成コイルへの距離が増加すると、電子密度の不均一な分布が生成され、高周波プラズマ生成コイルのすぐ近くの物が、遠く離れた距離にあるものよりも強くプラズマ処理されるようになるのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、特に消毒対象物がより大きな三次元拡張部分を有する場合に、物が低圧プラズマでより均一に処理されるという目的で、チャンバ内の電子密度分布の均一性を改良することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は本発明により達成される。本発明では、アンテナシステムが互いに距離をおいて設定された２つのプラズマ生成コイルを含んでいる。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
公知のチャンバは、低圧プラズマを用いて物を消毒する目的で、ただ１つのプラズマ生成コイルを使用して交流電流プラズマを誘導生成しているが、これとは対照的に、本発明による設備は、著しくより均一な電子密度分布を生じさせる。この効果は、図２の助けをかりて以下により詳細に説明される。規定された距離が２つのプラズマ生成コイルの間に設けられるとき、２つのプラズマ生成コイルの電子密度分布は、その分布を重ね合わせるとともに積み重ねて、このコイルの間のより大きな空間において、電子密度の大部分が一定となるように達成される。これは特に互いからのプラズマ生成コイルの距離がこのコイルのほぼ直径に対応するときである。この距離は、理想的には消毒対象物の拡張部分を超えるべきである。これは、プラズマ生成コイルがチャンバの互いに対向して配置される２つの境界壁の領域に位置付けられることで達成されることが可能である。
【０００８】
プラズマ生成コイルの構成それ自身は、問題とされない。平面の又は渦巻き状のプラズマ生成コイルがチャンバの境界壁で有利に使用され得る。可能な代替は、チャンバの周りのチャンバの境界壁の領域で、らせん形状のプラズマ生成コイルを巻くことである。
【０００９】
本発明による交流電流プラズマを用いて、大きな体積の物が消毒され得るが、これにより達成し得る微生物の減少は、全表面に対して時間間隔当たり少なくともほぼ同じである。本発明による設備は、それゆえ医療目的、例えばインプラント及び骨代替材料や、器具、内視鏡又は注入器のセットの消毒に、特に有利に適用される。
【００１０】
物の材料に応じて数十秒から２０分の間の範囲にある比較的短い消毒時間に加えて、さらに本発明による設備から正の副効果が生じる。
【００１１】
通常はチタン又はセラミックのボール及び超高分子ポリエチレンのソケットの材料の組み合わせからなるヒップインプラントの場合、ポリエチレンの所期の表面修正は、表面の摩滅作用が意図的に減少されることで達成され得る。修正された層の厚さは、プラズマの反応時間によりこれによって制御可能である。
【００１２】
本発明のこれらの、及び更なる目的、構成及び有利性は、以下の詳細な説明から、添付の図面とともに用いられたとき、より明らかとなる。
【実施例】
【００１３】
図１を参照する。設備は、本質的な要素としてリアクタハウジング１を含み、これは低圧プラズマを用いて消毒する役割を果たすチャンバ２を含む。このチャンバ２は、消毒対象物３を受け入れ可能であり、これは破線で示された保持装置４に置かれている。チャンバ２は、イオン化対象ガスのための導管６とともに、真空ポンプシステム５に接続されている。更なる必要な追加の装置で、本発明にとって本質的でないものは、ここには示されていない。
【００１４】
高周波伝送装置７は、チャンバ２内で交流電流プラズマを生成する役割を果たし、この高周波伝送装置７はここに記載された実施例において高周波生成器８を有している。整合箱として公知のアダプタネットワーク９を介して、高周波生成器８がアンテナシステムに接続されていて、これは、本発明に合わせて互いに距離をおいて設置された２つのプラズマ生成コイル１０、１１を含んでいる。中央直径Ｄを有するプラズマ生成コイル１０、１１の間に、距離Ａがあり、これはもし可能なら、消毒対象物３の拡張部分を超えるべきである。プラズマ生成コイル１０及び１１は、本発明の目的のために、リアクタハウジング１の２つの対向する境界壁１２及び１３の領域内に働く。
【００１５】
真空ポンプシステム５は、有利には、チャンバ２を真空にする役割を果たす複数のポンプを含み、例えば、ルートポンプ及びスライドベーン回転ポンプの組み合わせからなり、これを用いてチャンバ２はほぼ１Ｐａの低圧に排気され得る。高周波生成器８は、好ましくは許容無線周波数１３．５６ＭＨｚで、調整出力消費の場合５ｋＷまで機能する。アダプタネットワーク９は、プラズマで高周波エネルギーを反射なく生成する役割を果たす。
【００１６】
プラズマ生成コイル１０及び１１は、交流電流プラズマの誘導生成の目的で、チャンバ２の外側につけられる。プラズマ生成コイル１０及び１１は、高周波電圧で接続され、これは励起周波数の交番磁界をプラズマ生成コイル１０及び１１の内側の軸方向で生じさせる。この磁界は交替で電気回転磁界を誘導し、このフィールドラインは磁気フィールドラインの周りにリング形状に曲がっている。
【００１７】
排気可能なリアクタハウジング１は、誘電材料で形成されなければならない。そうでないと、交番磁界がチャンバ２に入ることを壁電流が防止するからである。
【００１８】
本発明による改良された電子密度分布は、図２の助けをかりて以下に説明される。
【００１９】
図２の図示表現において、縦座標ｎｅは電子密度分布を示し、横座標ｚはチャンバ２の高さを示す。プラズマ生成コイル１０及び１１は、互いに距離Ａをおいて認められ得る。
【００２０】
標準的な設備がたいていそうであるように、もし仮にプラズマ生成コイル１０が１つだけ存在するときは、点鎖カーブ１４による電子密度分布がチャンバ２内に生じる。他方で、プラズマ生成コイル１１だけが存在するときは、点カーブ１５による電子密度分布がチャンバ２内に生じる。
【００２１】
２つのプラズマ生成コイル１０及び１１が互いに適当な距離Ａをおいて存在するので、２つのカーブ１４及び１５の電子密度分布は互いに重ね合わされる。これは非破線１６によって概念的に示されており、これは累積カーブとして理解されるべきものであり、これは２つのプラズマ生成コイル１０及び１１が存在するチャンバ２における真の電子密度分布を表現している。カーブ１６はより長い水平のブランチを有し、この長さは、空間の広がりによれば、消毒対象物３の拡張部分に対応すべきである。この場合において、物３を消毒するための理想的な電子密度分布が生じる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による低圧プラズマを用いた物を消毒するための設備
【図２】本発明によるチャンバ内の改良された電子密度分布を示す図式的表現。
【符号の説明】
【００２３】
１  リアクタハウジング
２  チャンバ
３  消毒対象物
４  保持装置
５  真空ポンプシステム
６  導管
７  高周波伝送装置
８  高周波生成器
９  アダプタネットワーク
１０、１１  プラズマ生成コイル
１２、１３  境界壁
１４  点鎖カーブ
１５  点カーブ
１６  非破線
Ａ  距離
Ｄ  中央直径
ｎｅ  縦座標
ｚ  横座標
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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