(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットに向かってプラズマを照射するプラズマ発生装置であって、
先端が相互に対向するように配置され、直流電源の負極が印加される第１電極、及び、前記直流電源の正極が印加される第２電極と、
相互に離間して配置され、相互に対向する前記第１電極の先端と前記第２電極の先端の周囲に、前記ターゲットへ向かう方向の磁界を形成する第１磁石及び第２磁石と、
を備えるプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記第１電極及び前記第２電極は、所定の軸上に配置され、
前記第１磁石及び前記第２磁石は、前記軸に沿って前記第１電極から前記第２電極へ向かう磁界を形成する請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記第１磁石及び前記第２磁石は、前記軸を中心に配置される請求項２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記第１磁石は、前記軸に直交する面にＮ極が形成される請求項２又は３に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記第１磁石は、前記軸に対向する面にＮ極が形成される請求項２又は３に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記第２磁石は、前記軸に対向する面にＳ極が形成される請求項２乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記軸を中心に設けられる円筒の金属部材と、
前記金属部材に設けられる複数の前記第２磁石と、
を備える請求項６に記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】
前記第２磁石は、前記軸に直交する面にＳ極が形成される請求項２乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】
前記第１電極、及び前記第２電極を収容し、前記ターゲットに対向する面に開口が形成されたケーシングを有する請求項１乃至８のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１０】
前記ケーシングの前記開口には、前記第２電極が固定される金属メッシュが設けられる請求項９に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１１】
前記第１電極は、複数の第１放電部を有し、
前記第２電極は、複数の前記第１放電部と対向する複数の第２放電部を有している請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラズマ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマは、自動車部品、機械部品、電子部品の浄化やアセトアルデヒドなどの有害物質の分解に利用されている。最近では、プラズマは、医療分野への応用が期待されている。
【０００３】
一般的なプラズマ発生装置では、真空容器内に設けられた電極に高電圧を印加してアークを発生させることによりプラズマを生成し、生成したプラズマを別途設けられたポンプ等により真空容器から排出している。この種のプラズマ発生装置では、真空容器やポンプ等を必要とするため、装置が大きくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−４６７８号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、プラズマ発生装置を医療分野に応用する場合、患部に限定してプラズマを照射することが考えられる。また、プラズマを患部に照射する際には、プラズマ発生装置の操作性が良いことが好ましい。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、操作性が良いプラズマ発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本実施形態に係るプラズマ発生装置は、ターゲットに向かってプラズマを照射するプラズマ発生装置であって、先端が相互に対向するように配置され、直流電源の負極が印加される第１電極、及び、直流電源の正極が印加される第２電極と、相互に離間して配置され、相互に対向する第１電極の先端と第２電極の先端の周囲に、ターゲットへ向かう方向の磁界を形成する第１磁石及び第２磁石と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の斜視図である。
【図２】図１のケースを除いた斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る第２磁石の配置について説明するための図である。
【図５】第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の電気配線について説明するための図である。
【図６】第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の動作について説明するための図である。
【図７】プラズマ発生装置のプラズマの動きについて説明するための図である。
【図８】第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の寸法の一例を記載した図である。
【図９】第２の実施形態に係るプラズマ発生装置の電極について説明するための図である。
【図１０】第３の実施形態に係るプラズマ発生装置の断面図である。
【図１１】第４の実施形態に係るプラズマ発生装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態を、図面を用いて説明する。説明には、適宜、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を用いる。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、実施形態に係るプラズマ発生装置１の斜視図である。プラズマ発生装置１は、プラズマ発生部１０と高圧電源３０を備えている。プラズマ発生部１０は、円筒形状のケース２０と、ケース２０に収容される第１電極１１を備えている。
【００１１】
図２は、プラズマ発生部１０を、ケース２０を省略して示す斜視図である。図３は、図１のＡＡ断面を示す断面図である。図２及び図３に示されるように、プラズマ発生部１０は、第１電極１１、第２電極１５、第１磁石１７、８つの第２磁石１８、金属部材１９、ケース２０を有している。図２では、第２磁石１８の記載が省略されている。
【００１２】
図３に示されるように、ケース２０は、ケース本体２１とキャップ２２を有している。ケース本体２１は、上端部が閉塞され、下端部が開放された、ケーシングである。ケース本体２１の上面（＋Ｚ側の面）の中央には、Ｚ軸方向に貫通する開口２１ａが形成されている。ケース本体２１は、例えば、樹脂からなり、厚さが約４ｍｍ、Ｚ軸方向の寸法が約６０ｍｍ、内径が約４０ｍｍである。また、開口２１ａの内径は、約５ｍｍである。
【００１３】
キャップ２２は、中央部に開口２２ａが形成された環状の部材である。キャップ２２は、外径がケース本体２１の外径と同等になるように整形され、ケース本体２１の−Ｚ側端部に固定される。キャップ２２は、例えば、樹脂からなる。
【００１４】
図３に示されるように、第１電極１１は、長手方向をＺ軸方向とし、第１放電部１１ａ、及び導電部１１ｂの２部分を有する部材である。導電部１１ｂは、下端部に雄ネジ部が形成されたＭ５サイズのボルトからなる。第１放電部１１ａは、直径が1ｍｍで、長さが２０ｍｍ程度の下端部が鋭利な部材である。第１放電部１１ａは、その上端部が導電部１１ｂの下端に溶接されることで、導電部１１ｂと一体化されている。第１電極１１を構成する第１放電部１１ａ、及び導電部１１ｂは、鉄、ステンレス鋼などを素材とする。
【００１５】
第１磁石１７は、円形板状の部材である。第１磁石１７の中央には、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔１７ａが形成されている。第１磁石１７は、例えば、ネオジウム磁石などの磁力の強い磁石である。第１磁石１７は、厚さが約５ｍｍで外径が約３０ｍｍである。また、貫通孔１７ａの内径は約５ｍｍである。第１磁石１７は、上面側（＋Ｚ側の面）がＳ極となり、下面側（−Ｚ側の面）がＮ極となるように着磁されている。
【００１６】
図３に示されるように、上述のように構成される第１電極１１は、ケース本体２１の上方から、ワッシャ１２を介して、開口２１ａに挿入される。第１磁石１７の貫通孔１７ａに、ケース本体２１の内部に突出する第１電極１１を挿入した状態で、導電部１１ｂにワッシャ１３及びナット１４を嵌合することで、ケース本体２１、第１電極１１、及び第１磁石１７が一体化される。
【００１７】
図２及び図３に示されるように、第２電極１５は、第２放電部１５ａと導電部１５ｂを有している。導電部１５ｂは、金属からなるメッシュである。導電部１５ｂは、例えば、金属のメッシュを円形に切り出すことにより形成することができる。導電部１５ｂの直径は、ケース本体２１の内径よりやや大きく、約４５ｍｍである。導電部１５ｂを構成する金属線の配列ピッチｄ１は、約５ｍｍである。また、金属線の外径は約０．２ｍｍである。導電部１５ｂの中央には、第２放電部１５ａが溶接されている。
【００１８】
第２放電部１５ａは、直径が１ｍｍであり、長さが約８ｍｍ程度の上端部が鋭利な部材である。第２放電部１５ａは、その下端が導電部１５ｂの中心部に溶接されることで、導電部１５ｂと一体化されている。第２電極１５を構成する第２放電部１５ａ、及び導電部１５ｂは、鉄、又はステンレス鋼などを素材とする。
【００１９】
上述のように構成される第２電極１５は、導電部１５ｂの外縁部が、ケース本体２１とキャップ２２に挟持されることで、ケース２０に組み付けられる。この状態のときには、第１電極１１の第１放電部１１ａと、第２電極１５の第２放電部１５ａは、図３に示されるように、Ｚ軸に平行な直線Ｓ上に配置される。また、第１放電部１１ａの先端と、第２放電部１５ａの先端とが、所定のギャップを介して対向することで、放電ギャップが形成される。
【００２０】
金属部材１９は、円筒状の部材である。金属部材１９は、厚さが１ｍｍの金属板を、ケース本体２１の内周面に沿って湾曲させることにより形成されている。金属部材１９の高さ（Ｚ軸方向の寸法）は、約１０ｍｍであり、外径はケース本体２１の内径とほぼ等しい。金属部材１９は、例えば、外周面がケース本体２１の内周面に接着されることで、ケース本体２１に取り付けられている。金属部材１９は、磁石が吸着する鉄などの金属からなる。
【００２１】
８つの第２磁石１８それぞれは、例えば、ネオジウム磁石などの磁力の強い磁石である。第２磁石１８それぞれは、直径が約４ｍｍの円形板状に整形されている。第２磁石１８それぞれは、一側の面がＳ極となり、他側の面がＮ極となるように着磁されている。そして、第２磁石１８それぞれは、Ｎ極が現れる面が金属部材１９に接着されることで、金属部材１９に取り付けられている。第２磁石１８それぞれは、直線Ｓを中心に、金属部材１９の内周面に沿って、等間隔に配列される。また、第２磁石１８それぞれは、隣接する第２磁石同士が上下にオフセットするように配列される。図４に示されるように、第２磁石１８それぞれは、Ｓ極が現れる面が相互に対向するように配置される。
【００２２】
プラズマ発生装置１では、図２及び図３に示されるように、金属部材１９が、第１放電部１１ａの先端と第２放電部１５ａの先端との間の放電ギャップの下方に配置される。そのため、複数の第２磁石１８は、第２放電部１５ａを包囲するように配置される。
【００２３】
図１に示されるように高圧電源３０は、ケース本体２１に固定されている。高圧電源３０は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータを備える電源である。高圧電源３０は、例えば、商用電源からの電力を直流電力へ変換する直流電源１００に接続される。そして、高圧電源３０は、直流電源１００から出力される出力電圧を昇圧して、プラズマ発生部１０へ出力する。直流電源１００としては、出力電圧が３Ｖ乃至５Ｖ程度のものを使用することが考えられる。
【００２４】
図５は、プラズマ発生装置１の電気配線を示す図である。図５に示されるように、高圧電源３０は、負極が第１電極１１に接続され、正極が第２電極１５に接続されている。高圧電源３０は、５万Ｖから１００万Ｖの直流電圧を、第１電極１１及び第２電極に印加する。これによって、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａの間の放電ギャップにアーク放電が生じる。第１放電部１１ａと第２放電部１５ａとの距離、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａの先端の形状、気圧、湿度等の条件に応じて、高圧電源３０の出力電圧が調整される。ここでは、例えば、高圧電源３０の出力電圧が約４０万Ｖに調整される。
【００２５】
次に、プラズマ発生装置１の動作について図６を参照しながら説明する。金属部材１９は、第２磁石１８によって磁化されている。具体的には、第２磁石１８のＮ極が金属部材１９と磁気的に接しているので、金属部材１９は、第２磁石１８のＮ極と接する内周面がＳ極に磁化される。
【００２６】
図６の矢印に示されるように、ケース本体２１の内部には、第１磁石１７のＮ極から第２磁石１８のＳ極及び金属部材１９の内周面に向かう磁界が形成される。第２磁石１８及び金属部材１９が第１放電部１１ａの−Ｚ側の先端よりも−Ｚ側に位置しているので、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａの近傍には、開口２２ａへ向かう方向（−Ｚ方向）の磁界が形成される。開口２２ａやその近傍では、一部の磁界が第２磁石１８及び金属部材１９側に向かって形成されるが、大部分の磁界は、第２放電部１５ａから開口２２ａへ向かって形成される。
【００２７】
直流電源１００から直流電圧が出力されると、高圧電源３０は、約４０万Ｖの直流電圧を出力する。これによって、約４０万Ｖの直流電圧が第１電極１１と第２電極１５の間に印加される。そして、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａとの間でアークが発生する。アークが発生すると、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａの周囲の大気を構成する分子の一部がプラスイオンと電子とに分離され、プラズマが生成される。
【００２８】
上述したように、ケース本体２１の内部には、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａから開口２２ａに向かう方向の磁界が形成されている。プラズマは、磁界の向きを示す磁力線に沿って移動する性質がある。したがって、生成されたプラズマの多くは、ケース２０の内部に滞留することなく、開口２２ａからケース２０の外に射出される。
【００２９】
ここで、参考までに、図７に示されるように、第２磁石１８及び金属部材１９が、第１放電部１１ａの−Ｚ側の先端よりも＋Ｚ側に配置されている場合について説明する。
【００３０】
図７に示されるように、第２磁石１８及び金属部材１９の−Ｚ側の端が第１放電部１１ａの−Ｚ側の先端よりも＋Ｚ側に配置されている場合、開口２２ａやその近傍では、十分な強度の磁界は発生していない。プラズマは、磁界の向きを示す磁力線に沿って移動する性質がある。そのため、ケース２０の内部で生成されたプラズマは、ケース２０の外に排出されずケース２０の内部に滞留する。
【００３１】
図６及び図７を用いた説明から、第１放電部１１ａ、第２放電部１５ａ、第１磁石１７、第２磁石１８及び金属部材１９、開口２２ａの位置を調整することにより、第２放電部１５ａの近傍から開口２２ａに向かう磁界を形成したり、磁界の向きを調整することができることが分かる。磁界の向きを調整することで、開口２２ａから射出されるプラズマの射出量を調整することができる。
【００３２】
なお、第１磁石１７のＳ極を形成する面が−Ｚ方向を向き、第２磁石１８のＮ極を形成する面がケース２０の内側を向いている場合、第２放電部１５ａの近傍には、向きが＋Ｚ方向となる磁界が形成される。この場合にも、生成されたプラズマはケース２０の外に排出されず、ケース２０内に滞留する。
【００３３】
図８は、プラズマ発生装置１の寸法の一例をまとめて記載した図である。ケース本体２１のＺ軸方向の長さＬ１は、約６０ｍｍである。ケース本体２１の内径Ｌ２は、約４０ｍｍである。導電部１１ｂの長さＬ１１は、２４ｍｍ〜２９ｍｍである。第１放電部１１ａの長さＬ１２は、１８ｍｍ〜２３ｍｍである。第１放電部１１ａの先端から第２放電部１５ａの先端までの距離Ｌ１３は、２ｍｍ〜５ｍｍである。第２放電部１５ａの長さＬ１４は、約８ｍｍである。金属部材１９の−Ｚ側の端から導電部１５ｂまでの距離Ｌ１５は、短い方が好ましいが、金属部材１９と導電部１５ｂとが接触しないようにする。金属部材１９の−Ｚ側の端からケース２０の開口２２ａまでの距離Ｌ１６は、例えば、２０ｍｍ以下である。距離Ｌ１６は、短い方が好ましい。導電部１５ｂから開口２２ａまでの距離Ｌ１７は、高電圧が印加されている導電部１５ｂが人体に接触しないように設定する。Ｌ１７は、例えば、約８ｍｍである。開口２２ａの内径Ｌ２１は、例えば、１０ｍｍ〜３０ｍｍである。Ｌ２１は、プラズマを照射したい面積を考慮して決める。第１磁石１７の外径Ｌ２２は、例えば、３０ｍｍ〜４０ｍｍである。ただし、これらの数値は一例でありこれに限定されるものではない。
【００３４】
容器の大きさは、操作性と生成したいプラズマの量とを考慮して決める。Ｌ１を長くした場合、Ｌ１１もしくはＬ１２を長くして、第２放電部１５ａの先端から開口２２ａまでの距離が大きくならないように調整する。また、導電部１５ｂが人体に接触しないようにＬ１７とＬ２１の比率を決める。
【００３５】
次に、プラズマ発生装置１を医療分野に応用した場合の使用方法について説明する。図５に示されるように、プラズマ発生装置１の電気配線を行う。そして、図６に示されるように、開口２２ａで患部２０１を覆うようにプラズマ発生装置１を人体２００に当接させる。直流電源１００から高圧電源３０に電圧が印加されると、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａとの間でアークが発生する。アークが発生すると、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａの周囲の大気を構成する分子の一部がプラスイオンと電子とに分離され、プラズマが生成される。
【００３６】
生成されたプラズマは、第２放電部１５ａから開口２２ａに向かう方向の磁界の向きを示す磁力線に沿って移動する。そして、生成されたプラズマは、開口２２ａからケース２０の外に射出され、患部２０１に照射される。プラズマ発生装置１は、生成されたプラズマの多くを開口２２ａからターゲットである患部２０１に集中して照射することができる。これにより、患部２０１に照射されるプラズマの濃度を高めることができ、プラズマによる医療効果を高めることができる。
【００３７】
本実施形態に係るプラズマ発生装置１を癌の治療に応用する場合について説明する。プラズマ発生装置１を癌の治療に応用する場合、図６に示される患部２０１が癌細胞である。病気で弱った細胞の水素イオン指数（ＰＨ）は、７．０より小さい値となり、酸性になることが知られている。細胞が弱るにしたがって、細胞の酸性度は高くなっていく。癌細胞の周囲の細胞の酸性度は、癌の進行に伴って高くなっていく。細胞の酸性度が高くなると、癌細胞は急激に増殖する傾向がある。癌細胞が急激に増殖すると、病気は深刻な状況になる。
【００３８】
弱った細胞にプラズマを照射することにより、弱った細胞は活性化される。活性化された細胞の水素イオン指数は、７．０より小さい値から７．０よりも大きな値となり、酸性からアルカリ性に推移する。周囲の細胞の水素イオン指数が７．０よりも大きな値になると、癌細胞は弱って減少する傾向がある。図６に示されるように、患部２０１の周囲の細胞に高濃度のプラズマを照射して癌細胞の周囲の細胞を活性化させてアルカリ性にすることにより、癌細胞を減少させることができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係るプラズマ発生装置１では、ケース２０の開口２２ａの近傍に、第２放電部１５ａから開口２２ａに向かう方向の磁界が形成される。したがって、本実施形態に係るプラズマ発生装置１は、ポンプ等の機械的なプラズマ排出機構を用いることなく、プラズマを、開口２２ａを介してケース２０の外部に射出することができる。これにより、装置の構造を簡素化するとともに、装置を小型化することができる。したがって、装置の操作性を向上することができる。
【００４０】
また、本実施形態に係るプラズマ発生装置１は、プラズマを発生するための真空容器を必要としない。これにより、装置の構造を簡素化するとともに、装置を小型化することができる。したがって、装置の操作性を向上することができる。
【００４１】
また、本実施形態に係るプラズマ発生装置１では、図３及び図４を参照するとわかるように、複数の第２磁石１８が、金属部材１９の上に直線Ｓを中心にして配置されることで、ケース２０の内部に強度分布が直線Ｓを中心に均一になる磁界が形成される。例えば、複数の磁石を用いることなく、ケース２０に強度分布が均一になるように磁界を形成しようとすると、小型のケース２０の形状に合わせて、均一に磁化された環状の磁石などをこの装置の専用部品として製造する必要がある。本実施形態では、金属板などを板金加工することで製造可能な金属部材１９と、汎用磁石からなる第２磁石１８を用いることで、ケース２０の内部に強度分布が直線Ｓを中心に均一になる磁界を形成している。これにより、プラズマ発生装置１の製造コストを削減することができる。
【００４２】
（変形例１）
第1の実施形態では、高圧電源３０には、商用電源からの電力を直流電力へ変換する直流電源１００から電力が供給されることとした。これに限らず、高圧電源３０には、乾電池やバッテリーなどから、電力が供給されることとしてもよい。また、高圧電源３０への入力電圧は３Ｖ乃至５Ｖに限定されるものではない。例えば、高圧電源３０への入力電圧は、ＤＣ９ＶでもＤＣ１２Ｖ等であってもよい。高圧電源３０は、入力電圧にかかわらず約４０万Ｖを出力するように構成されていればよい。
【００４３】
高圧電源３０の駆動に、出力電圧がＤＣ１．５Ｖであり、電流容量が１２００ｍＡである単３アルカリ乾電池を２本直列に接続して使用した場合、３０分以上の駆動時間を得ることができた。高圧電源３０の駆動にアルカリ乾電池を用いると、商用電源と直流電源１００を接続するケーブルを必要としないので、プラズマ発生装置１の操作性が向上する。
【００４４】
また、高圧電源３０は、商用電力を入力としアーク放電に必要な電圧を出力するＡＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
【００４５】
（変形例２）
第１の実施形態では、プラズマ発生装置１の第２磁石１８が円形板状に整形されている場合について説明したが、第２磁石１８の形状をこれに限定する必要はない。例えば、第２磁石１８が四角柱に整形されていてもよい。また、第２磁石１８のＺ軸方向の長さを金属部材１９のＺ軸方向の長さと同じ長さにしてもよい。また、第２磁石１８をリング状に形成してもよい。第２磁石１８は、いずれの場合もＳ極を形成する面がケース２０の内側を向くように配置される。
【００４６】
なお、第１の実施形態では、第１磁石１７のＮ極を形成する面がＺ軸と直交し、第２磁石１８のＳ極を形成する面がＺ軸と平行する場合を例にして説明したが、第１磁石１７及び第２磁石１８の配置をこれに限定する必要はない。例えば、第１磁石１７は、Ｎ極を形成する面とＺ軸との成す角度が９０度ではなく、８０度とか８５度となるように配置されてもよい。また、第２磁石１８は、Ｓ極を形成する面とＺ軸とのなす角度が０度ではなく、５度とか１０度になるように配置されてもよい。第１磁石１７、第２磁石１８は、第２放電部１５ａ近傍の磁界が、第２放電部１５ａから開口２２ａに向かう方向に形成されるように配置されていればよい。
【００４７】
また、第１の実施形態では、プラズマ発生装置１が金属部材１９を有する場合について説明した。しかし、所望する形状の第２磁石１８を入手できる場合、プラズマ発生装置１は、金属部材１９を有さなくてもよい。
【００４８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、プラズマ発生装置１の第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａがそれぞれ１本の場合について説明した。第２の実施形態では、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａがそれぞれ複数本ある場合につて説明する。第１の実施形態と同じ構成の説明は省略する。
【００４９】
図９に示されるように、第２の実施形態に係る第１電極１１は、複数の第１放電部１１ａ、及び導電部１１ｂ、円盤部１１ｆの３部分を有する部材である。円盤部１１ｆは、直径が１２ｍｍで、厚さが１ｍｍ程度の円形板状の部材である。円盤部１１ｆは、＋Ｚ側の面が導電部１１ｂの下端に溶接されている。複数の第１放電部１１ａは、それぞれの上端部が円盤部１１ｆの−Ｚ側の面に溶接されている。円盤部１１ｆは、鉄、ステンレス鋼などを素材とする。
【００５０】
第２の実施形態に係る第２電極１５は、複数の第２放電部１５ａと１個の導電部１５ｂを有している。複数の第２放電部１５ａは、それぞれの下端が導電部１５ｂに溶接されることで、導電部１５ｂと一体化されている。複数の第１放電部１１ａと複数の第２放電部１５ａとは、対向して配置されている。
【００５１】
第２の実施形態に係るプラズマ発生装置１では、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａとを複数有しているので、同時に複数のアークを発生させることができ、短時間に多くのプラズマを生成することができる。これにより、開口２２ａから射出するプラズマの濃度を高めることができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、プラズマ発生装置１の第２磁石１８のＳ極を形成する面がケース２０の内側を向くように配置されている場合について説明した。第３の実施形態では、プラズマ発生装置１の第２磁石の他の実装方法について説明する。第１の実施形態と同じ構成の説明は省略する。
【００５３】
図１０は、第３の実施形態に係るプラズマ発生装置１の断面図である。第３の実施形態に係るプラズマ発生装置１は、金属部材１９を有しない。また、第２磁石の形状および配置が第１の実施形態に係るプラズマ発生装置１と異なる。
【００５４】
第３の実施形態に係る第２磁石１８ｂは、円形板状の部材である。第２磁石１８ｂの中央には、Ｚ軸方向に貫通する開口１８ｃが形成されている。第２磁石１８ｂは、例えば、ネオジウム磁石等の磁力の強い磁石である。第２磁石１８ｂは、厚さが約５ｍｍであり、外径が約４０ｍｍである。また、開口１８ｃの内径は、約１０ｍｍである。第２磁石１８ｂは、上面側（＋Ｚ側の面）がＳ極となり、下側の面（−Ｚ側の面）がＮ極となるように配置されている。第２磁石１８ｂのＳ極を形成する面は、第２放電部１５ａの＋Ｚ側の先端より−Ｚ側に位置するように配置されている。
【００５５】
図１０に示されるように、第１磁石１７のＮ極から第２磁石１８ｂのＳ極に向う磁界の方向は、Ｚ軸と平行する。第２放電部１５ａ近傍においても、磁界の方向は、Ｚ軸と平行する。プラズマは、磁界の向きを示す磁力線に沿って移動する性質があるので、第２放電部１５ａ近傍で生成されたプラズマは、開口１８ｃを通って開口２２ａからケース２０の外に射出される。第３の実施形態に係るプラズマ発生装置１は、ポンプ等の機械的なプラズマ排出機構がなくてもプラズマを開口２２ａの外に射出することができるので、小型であり操作性に優れている。
【００５６】
また、第３の実施形態に係るプラズマ発生装置１は、第２磁石１８ｂに設ける開口１８ｃの内径を調整することにより、開口１８ｃ近傍における磁界の方向を調整することができる。
【００５７】
なお、第３の実施形態においても、第１放電部１１ａおよび第２放電部１５ａを複数設けるようにしてもよい。
【００５８】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、プラズマ発生装置１の第１放電部１１ａから第２放電部１５ａに向かう方向に並行する軸がＺ軸と平行していない場合について説明する。第１の実施形態と同じ構成の説明は省略する。
【００５９】
図１１は、第４の実施形態に係るプラズマ発生装置１の断面図である。図１１に示されるように、第４の実施形態に係るプラズマ発生装置１のケース２０は、ケース本体２１のみで、キャップ２２を有していない。ケース本体２１の側面には、２個の穴２０ｆが形成されている。穴２０ｆの内径は、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａの外径と同じであり、約１ｍｍである。穴２０ｆから開口２２ａまでの距離は、約１２ｍｍである。ケース本体２１の＋Ｚ側の面に開口２１ａが形成されていない。
【００６０】
第１放電部１１ａは、直径が約１ｍｍで、長さが約３０ｍｍの＋Ｘ側の先端が鋭利な部材である。第１放電部１１ａは、穴２０ｆに挿通され、接着剤で固定されている。第１放電部１１ａの−Ｘ側の先端は、ケース本体２１の外に突き出ている。
【００６１】
第２放電部１５ａは、直径が約１ｍｍで、長さが約３０ｍｍの−Ｘ側の先端が鋭利な部材である。第２放電部１５ａは、穴２０ｆに挿通され、接着剤で固定されている。第２放電部１５ａの＋Ｘ側の先端は、ケース本体２１の外に突き出ている。第１放電部１１ａの＋Ｘ側の先端と第２放電部１５ａの−Ｘ側の先端とが、所定のギャップを介して対向することにより、放電ギャップが形成される。放電ギャップは、例えば、２ｍｍ〜５ｍｍである。
【００６２】
高圧電源３０の負極側出力は、第１放電部１１ａの−Ｘ側の端に接続され、高圧電源３０の正極側出力は、第２放電部１５ａの＋Ｚ側の端に接続される。
【００６３】
次に、プラズマ発生装置１の動作について図１１を参照しながら説明する。プラズマ発生部１０内に形成される磁界についての説明は、第１の実施形態における説明と同じである。第２磁石１８及び金属部材１９は、第２放電部１５ａの先端よりも−Ｚ側に位置するように配置されているので、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａ近傍には、開口２２ａへ向かう方向（−Ｚ方向）の磁界が形成されている。
【００６４】
高圧電源３０から約４０万Ｖの直流電圧が第１放電部１１ａと第２放電部１５ａの間に印加されると、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａとの間でアークが発生する。アークが発生すると、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａの周囲の大気を構成する分子の一部がプラスイオンと電子とに分離され、プラズマが生成される。生成されたプラズマの多くは、第１放電部１１ａ及び第２放電部１５ａから開口２２ａに向かう方向の磁界に沿って移動し、開口２２ａからケース２０の外に射出される。
【００６５】
第４の実施形態に係るプラズマ発生装置１は、導電部１５ｂ及びキャップ２２を有していない。したがって、プラズマ発生装置１の部品数を減らすことができる。また、導電部１５ｂが無いので、第２磁石１８及び金属部材１９を開口２２ａの近くに配置することができる。
【００６６】
（変形例３）
図１１を用いた説明では、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａが、Ｘ軸に平行な軸上に位置する場合について説明した。しかし、第１放電部１１ａと第２放電部１５ａの位置は、Ｘ軸に平行な軸上に限定されない。例えば、Ｚ軸方向の位置が異なる２つの穴２０ｆをケース２０に設ける。そして、第１放電部１１ａの＋Ｘ側の先端と第２放電部１５ａの−Ｘ側の先端が、Ｚ軸に平行な軸上に配置されるようにしてもよい。
【００６７】
（変形例４）
第４の実施形態に係るプラズマ発生装置１の第２磁石１８及び金属部材１９を、第３の実施形態で説明した第２磁石１８ｂと置き換えてもよい。
【００６８】
なお、第１から第４の実施形態および変形例１から４における説明では、プラズマ発生装置１の第１磁石１７が円形板状に形成された１つの磁石で構成されている場合について説明したが、これに限定する必要はない。例えば、第１磁石１７は、第１電極１１の周りに配置された複数の磁石で構成されてもよい。第１磁石１７は、複数の磁石それぞれのＮ極を形成する面が−Ｚ方向を向くように配置される。また、複数の磁石で第１磁石１７を構成する場合、金属部材をケース本体２１に貼り付け、金属部材に複数の磁石を磁気的に接続してもよい。
【００６９】
また、第１磁石１７は、第１放電部１１ａから第２放電部１５ａに向かう方向に並行する軸に対向する面にＮ極が形成されるように配置されてもよい。具体的には、第１磁石１７は、第１の実施形態における第２磁石１８のように、Ｎ極を形成する面がケース２０の内側を向くように配置されてもよい。第１磁石１７と第２磁石１８とが、開口２２ａに向かう方向の磁界を形成するように配置されていればよい。
【００７０】
また、第１の実施形態から第３の実施形態の説明では、第２電極１５の導電部１５ｂが、金属メッシュで形成された円盤状の部材である場合について説明した。しかし、第２電極１５をこれに限定する必要はない。例えば、金属メッシュの導電部１５ｂを設けないで、高圧電源３０の正極側出力と第２放電部１５ａとを直接接続してもよい。
【００７１】
また、第１の実施形態から第４の実施形態の説明では、ケース２０の形状が円筒であり、ケース２０の内径Ｌ２が約４０ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＬ１が約６０ｍｍである場合について説明したが、ケースの形状をこれに限定する必要はない。ケースの大きさは操作性の良い大きさであればよい。また、ケースの形状を円筒に限定する必要はない。例えば、ケースの形状は、四角柱や円錐台等であってもよい。
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７３】
１…プラズマ発生装置
１０…プラズマ発生部
１１…第１電極
１１ａ…第１放電部
１１ｂ…導電部
１１ｆ…円盤部
１２，１３…ワッシャ
１４…ナット
１５…第２電極
１５ａ…第２放電部
１５ｂ…導電部
１７…第１磁石
１７ａ…貫通孔
１８，１８ｂ…第２磁石
１８ｃ…開口
１９…金属部材
２０…ケース
２１…ケース本体
２１ａ、２２ａ…開口
２２…キャップ
２０ｆ…穴
３０…高圧電源
１００…直流電源
２００…人体
２０１…患部
【要約】
【課題】プラズマ発生装置の操作性を良くする。
【解決手段】本実施形態に係るプラズマ発生装置は、ターゲットに向かってプラズマを照射するプラズマ発生装置であって、先端が相互に対向するように配置され、直流電源の負極が印加される第１電極、及び、直流電源の正極が印加される第２電極と、相互に離間して配置され、相互に対向する第１電極の先端と第２電極の先端の周囲に、ターゲットへ向かう方向の磁界を形成する第１磁石及び第２磁石と、を備える。
【選択図】図３【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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