(57)【要約】プラズマ治療装置（１０）が、バッテリ（２２）と、ガスシリンダ（１５）と、電源回路（２２）と、一対の電極（１８、１９）を備えるプラズマ生成器（２０）と、を収納している本体部分（１１）を備えている。装置は、更に、脱着式アプリケータ部分（１２）と、生成器（２０）から延びる細長いダクト（１４）であって、生成されたプラズマをダクト（１４）の遠位端の出口へ運搬するため及び出口で形成されるプラズマプルームを治療区域上へ方向決めするための細長いダクト（１４）と、を備えている。環状電極（２５）が、ダクト（１４）の出口に配置されていて、細長い電気伝導体（２６）を介して電源回路（２１）へ接続されている。環状電極（２５）は、生成されたプラズマ中の電子を現れてくるプラズマプルームから離して伝導するように作用しており、得られる電流によって何らかの感覚が引き起こされることを回避するのを支援するようになっている。回路（１７）が、電極（２５）からの電流を測定するために提供されており、電源回路（２１）は、一対の電極（１８、１９）へ供給されるパワーを、測定された電流に依存して調節するように配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流れ中に非熱的ガス種の形態をしているプラズマを生成するためのプラズマ生成器と、前記生成器から延びる細長いダクトであって、生成された前記プラズマを当該ダクトの遠位端に配置されている出口へ運搬するため及び前記出口に形成されるプラズマプルームを治療区域上へ方向決めするためのダクトと、を備えているプラズマ治療装置において、前記ダクトが、前記出口に配置されている当該出口から出てゆく前記プラズマ中の電子の数を減らすための電極を備えており、前記電極は、前記電子を離して伝導する電気伝導体を介して電流シンクへ接続されている、プラズマ治療装置。
【請求項２】
前記電極は、環状であり、前記ダクトの前記出口を囲んでいる、請求項１に記載のプラズマ治療装置。
【請求項３】
前記ダクトは、プラスチック、ガラス、セラミクス、又は他の絶縁材料で形成されていて、前記プラズマのための流れ通路を画定している細長い管状本体を備えており、前記電極は、前記本体の遠位端に配置されている、請求項１又は２に記載のプラズマ治療装置。
【請求項４】
前記絶縁性本体は、前記電気伝導体と前記流れ通路の中間に配置されている、請求項３に記載のプラズマ治療装置。
【請求項５】
前記電極は、前記絶縁性本体へ係合されている導電性部材を備えている、請求項３又は４に記載のプラズマ治療装置。
【請求項６】
前記本体は成形材料で形成されており、前記導電性部材はその場に成形されている、請求項５に記載のプラズマ治療装置。
【請求項７】
前記電極は、前記絶縁性本体上に配置されている導電性領域を備えている、請求項３又は４に記載のプラズマ治療装置。
【請求項８】
前記電極は、絶縁プラスチック材料の成形された本体上に配置されている導電性プラスチック材料の成形された領域を備えている、請求項３又は４に記載のプラズマ治療装置。
【請求項９】
前記電極は、前記ガス流れの休止に際し前記出口を閉じるように配設されている弁を形成している、上記何れかの請求項に記載のプラズマ治療装置。
【請求項１０】
前記電気伝導体に沿って流れる前記電流を監視するため及び前記生成器へ印可される動作電圧又は動作電流のパラメータを制御するための監視回路を備えている、上記何れかの請求項に記載のプラズマ治療装置。
【請求項１１】
前記電流シンクは電気アースを備えている、上記何れかの請求項に記載のプラズマ治療装置。
【請求項１２】
前記電極は、前記装置の電源の端子へ接続されている、上記何れかの請求項に記載のプラズマ治療装置。
【請求項１３】
前記プラズマ生成器を収納している本体部分と、前記ダクトを備えているアプリケータ部分と、を備えている、上記何れかの請求項に記載のプラズマ治療装置。
【請求項１４】
前記装置の前記本体部分は、前記装置を保持するための把柄部を形成している、請求項１３に記載のプラズマ治療装置。
【請求項１５】
前記アプリケータは、前記本体部分から脱着可能であり、前記装置の前記本体部分と前記アプリケータ部分は、前記伝導体を当該本体部分へ接続するための優遇係合端子を備えている、請求項１３又は１４に記載のプラズマ治療装置。
【請求項１６】
前記電源は、前記装置の前記本体部分に配置されている、請求項１２に付属するものとしての請求項１３から１５の何れかに記載のプラズマ治療装置。
【請求項１７】
前記電源は、バッテリを備えている、請求項１６に記載のプラズマ治療装置。
【請求項１８】
前記プラズマ治療装置は、歯治療装置である、上記何れかの請求項に記載のプラズマ治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ治療装置に、より厳密にはプラズマ治療装置のプラズマ生成器の出口開口からの荷電粒子の流れの減少を図ったプラズマ治療装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマは、普通、イオンと自由電子から成る全体として電気的に中性のガスと考えられている。その様なガスが、非常に高い温度で、イオン及び電子がそれら自身及び存在する何れかの中性種と熱的平衡にある安定状態で存在しているとき、それは熱的（又は「高温」）プラズマと呼ばれる。プラズマが短命な一過性の状態で但し含有ガスから熱的及び運動学的に殆ど分離して存在している非熱的プラズマ（即ち、「低温」プラズマ）も存在する。その様なプラズマは、室温及び体温に及ぶガス全体としての温度範囲を有している中性の支持ガス内に高希薄形態で存在することができるので、低温プラズマは、生物医学的用途、口腔ケア、身だしなみの手入れ、及び在宅ケア、など、の様な多くの用途での使用に向いている。
【０００３】
非熱的プラズマの潜在的な実用性は、例えば以下の或る特定の活性成分の存在に基づくものである。
１．荷電粒子、即ち、イオンと電子。荷電粒子は、反応種であり、而して治療領域中のガス及び／又は流体と反応して他のイオン化種を形成することになる。例えば、口の中では、荷電粒子は反応して水イオンクラスタを形成するであろう。電子は、エネルギーの与えられた状態となって、呼気との衝突によってヒドロキシラジカルの様な更なる反応種を生じさせるもので、その作用は以下に説明されている。
【０００４】
２．フリーラジカル、即ち、不対の酸素原子及び水酸基（Ｏ、ＯＨ）を含む不対電子を有する原子種及び分子種。これらの型式のフリーラジカルは、酸化力が強いので、細菌細胞壁に浸透しそれを破壊することができる。更に、フリーラジカルは、染みを分解するように作用する。また、口腔ケアの範囲内では、フリーラジカルは、歯構造内の染みを分解するように作用し、而して有効な歯増白剤の役目を果たす。
【０００５】
非熱的プラズマを生成する１つの方法は、低電圧ＡＣ電源又はＤＣ信号パルス生成器を増幅器又は高電圧変圧器と共に使用して高電圧波形を生成する、というものである。高電圧波形は、プラズマの源である放電を促進する。我々の同時係属国際特許出願ＷＯ２０１０／１０３２６３は、口腔ケアでの使用に適するプラズマ生成装置を開示している。使用時、プラズマプルームがプラズマ生成器の２つの電極間に生成される。プラズマプルームには、自然に減衰してゆくアフターグローが伴う。また一方で、初期の研究は、極めて小さい放電電流が下流へ進みアフターグローを通って装置を出て大気中へ或いは歯の様なアースされている標的へと至っていることを示唆している。詳細な調査は、パワー源の周波数での一連の非常に短命な電流スパイクを明らかにしている。これは、短い電子衝撃イオン化期間によって引き起こされるものであり、発振場がプラズマプルームを下へ送ってゆき、それが最も高い場領域の通過と一致し、主放電又は上流のアフターグローから既に搬送されてきた電子を励起させてしまうことに起因する。電流は、典型的には、ミリアンペアの何分の一かの領域にあるが、電流の大きさが十分に高い場合、そして患者の皮膚又は歯肉へ向けて方向決めされているなら、特に口腔の様な敏感な区域へ向けて方向決めされている場合は、軽い刺痛感を引き起こすことが観察されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際特許出願ＷＯ２０１０／１０３２６３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、プラズマ生成器からの電流の流れを減らしながらもなお例えば口腔ケアに効力のあるプラズマを発生させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、ガス流れ中に非熱的ガス種の形態をしているプラズマを生成するためのプラズマ生成器と、生成器から延びる細長いダクトであって、生成されたプラズマをダクトの遠位端に配置されている出口へ運搬するため及び出口に形成されるプラズマプルームを治療区域上へ方向決めするためのダクトと、を備えているプラズマ治療装置において、ダクトが、出口に配置されている出口から出てゆくプラズマ中の電子の数を減らすための電極を備えており、当該電極は、電子を離して伝導する電気伝導体を介して電流シンクへ接続されている、プラズマ治療装置が提供されている。
【０００９】
プラズマ中の電子の電極に向けての流路付けは、プラズマプルームの電流を実質的に減らすことが理解されるであろう。従って、プラズマプルームの電流に伴う刺痛感は実質的に軽減される。
【００１０】
更に、電子の流路付けは、フリーラジカル及び励起ガス状態の様なプラズマの他の成分には影響しないことも理解されるであろう。装置は、而して、フリーラジカル及び励起ガス状態の殺菌（及び口腔ケアの場合には増白化）作用を通じて有効な治療を提供する。電流の減少が装置の効能を低下させてしまうのではないかという懸念があるかもしれないが、口腔ケア用途での予備試験は、この場合は違うことを示している。
【００１１】
電極は、環状であり、プラズマが大気の中へ現れてくる点に隣接してダクトの出口を囲んでいるのが好適である。この配設は、プラズマプルームがダクトを出てゆく前のプラズマプルーム内の電子の最適捕捉を可能にさせる。
【００１２】
ダクトは、好適には、プラスチック、ガラス、又はセラミクスの様な、絶縁材料で形成されている細長い管状本体を備えていて、プラズマのための流れ通路を画定しており、電極は本体の遠位端に配置されている。
【００１３】
電気伝導体は、本体に沿って、流れダクトから離れて配置されている位置で延びていて、而してそれから絶縁されているのが好適であり、そうすれば電子は電極に向けて引き寄せられるしかない。
【００１４】
１つの実施形態では、電極は、絶縁性本体へ係合されているキャップの様な導電性部材を備えている。本体は、成形材料で形成されていて、当該材料によって導電性部材がその場に保持されるようになっていてもよい。
【００１５】
別の実施形態では、電極は、例えば導電性のインク又は塗料或いは金属被覆を塗工することによって、絶縁性本体上に配置されている導電性領域を備えている。
更なる実施形態では、電極は、絶縁プラスチック材料の成形された本体上に配置されている導電性プラスチック材料の成形された領域を備えている。
【００１６】
電極は、通過するガス流れが無い場合には出口を閉じるように配設されている弁を形成しているのが好適である。装置が使用中である間は、プラズマプルームと関連付けられる圧力が弁を開き、それによってプラズマプルームが出口から外へ抜け出せるようにしているのが好適である。出口は、使用の前及び／又は使用の後に、血液、粘液、唾液、水分、抗菌液、などの様な、流体と接触することになるのが理解されるであろう。好都合にも、通過するガス流れが無い場合に出口を閉じるように配設されている弁の提供は、流体又は他の汚染物質がダクトに進入し場合によっては装置を損傷させるのを防止する。更に、弁は、周囲の空気が装置内へ入り込む可能性、及びプラズマ形成元のガスが漏出する可能性を低減する。
【００１７】
監視回路が、電気伝導体に沿って流れる電流を監視し、プラズマ生成器へ印可される動作電圧又は動作電流のパラメータを制御してフィードバックが提供されるようにしているのが好適である。
【００１８】
電流シンクは電気アースを備えていてもよい。代替的又は追加的に、電極は、装置の電源の端子へ接続されていて、後者がアース不使用時の電流シンクの役目を果たすようになっていてもよい。
【００１９】
プラズマ治療装置は、好適には、プラズマ生成器を収納している本体部分と、ダクトを備えているアプリケータ部分と、を備えている。装置の本体部分は、アプリケータが治療区域へ適用されている間、装置を保持するための把柄部を形成していてもよい。
【００２０】
アプリケータは、本体部分から脱着可能であって、装置の本体部分とアプリケータ部分は、導電体を本体部分へ接続するための、ひいては電流シンクへの導電経路を提供するための、優遇係合端子を備えているのが好適である。
【００２１】
電源は、好適には装置の本体部分に配置されており、好適には単数又は複数のバッテリを備えている。
これより、本発明の或る実施形態を、単に一例として、添付図面を参照しながら説明してゆく。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による、プラズマ治療装置の配線図である。
【図２】図１の装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図面の図１を参照すると、本体部分１１と、細長いアプリケータ部分１２と、を備えるプラズマ治療装置１０が示されている。
本体部分１１は、使用時に装置を保持するための把持部を形成している略管状のハウジング１３を備えている。ハウジング１３内には、ヘリウムガスとアルゴンガスの混合気を収容する交換式ガスシリンダ１５へ封止接続されている入口と、ハウジング１３の遠位端壁に配置されている出口と、を有する第１ダクト１４ａが提供されている。更に、ハウジング１３の遠位端壁には、監視回路１７へ接続されている電気端子１６ａが配置されている。
【００２４】
一対の電極１８、１９が、プラズマを生成するために第１ダクト１４ａのプラズマ生成部分２０に配設されている。一対の電極１８、１９は、第１ダクト１４ａのプラズマ生成部分２０内の実質的に半径方向中心に配置されている内電極１８を備えており、外電極１９は第１ダクト１４ａのプラズマ生成部分２０の半径方向外側に配置されている。一対の電極１８、１９を跨いで高電圧を生成するために電源回路２１が配設されている。電源回路２１は、監視回路１７からの入力を受信するように配設されている。電源回路２１は、再充電式バッテリ２２からパワーを受け取っており、このパワーは好適には低ＤＣ電圧である。ハウジング１３の近位端壁は、本体を、バッテリ２２を再充電するための外部パワー源へ接続するための電気コネクタ２３を備えている。
【００２５】
装置のアプリケータ部分１２は、本体部分１１のハウジングの第２端壁と脱着式に係合するように配設されている近位端を備えている。アプリケータ部分１２は、更に、プラスチック材料で形成されている細長い管状本体２４を備えている。第２ダクト１４ｂが、長手方向に細長い管状本体２４を通って延びていて、プラズマを第１ダクト１４ａの出口から第２ダクトの口へ連通するように配設されている。第２ダクト１４ｂは、アプリケータ部分１２の近位端に配置されている入口を備えており、第２ダクト１４ｂの当該入口は、第１ダクト１４ａの出口と脱着可能に封止式に係合するように配設されている。アプリケータ部分１２の遠位端には、第２ダクト１４ｂの口の周りを延びている環状電極２５が設けられている。ワイヤの様な細長い導電体２６が、電極２５から軸方向に細長い管状本体２４に沿って電気端子１６ｂまで延びている。端子１６ｂは、ハウジング１３の遠位端壁の端子１６ａと相補であり、端子１６ａと脱着式に係合するように配設されている。細長い導電体２６は、アプリケータ本体２４の表面に沿って延びているか又はアプリケータ本体２４から空間的に分離されているかの何れかであり、アプリケータ本体２４が電気伝導体２６と第２ダクト１４ｂの中間に配置される絶縁層を画定するような具合になっている。細長い導電体２６は、更に、プラスチック被覆（図示せず）の様な一体型の絶縁性の層を備えていてもよい。第２ダクト１４ｂ付近の電流の、第２ダクト１４ｂによって連通されるプラズマのアフターグローへの悪影響を最小限にするためには、少なくとも１つの絶縁性の層を細長い導電体２６と第２ダクト１４ｂの間に設けることが好適である。
【００２６】
図面の図２を参照すると、監視回路１７は、環状電極２５からバッテリ２２の端子まで流れる電流が経由する抵抗器１７１を備えている。増幅器１７２が、抵抗器１７１を跨いで発現する電位差を増幅するように配設されている。この電位差は、時間に関して一連のスパイクを備えていることもあり、従って、抵抗器１７１を跨ぐ電位差を増幅器１７２と適合する形態へ変換するためには調整手段（図示せず）が必要になる場合もあることが理解されるであろう。増幅器１７２の出力は、比較器１７３の一方の入力へ適用される。比較器１７３は、増幅器１７２の出力を、自身の他方の入力側の電位差計１７４によって設定されている基準電圧と比較しており、当該基準電圧は、プラズマ生成部分２０が最適出力で作動したなら測定されるはずの増幅器の出力を指し示すものである。比較器１７３の出力は、プラズマ生成部分２０の電極１８、１９へ印可される高電圧の大きさをアプリケータ部分１２の環状電極２５から流れる感知電流に依存して制御するように、電源回路２１へ接続されている。
【００２７】
使用時、バッテリ２２は、電源回路２１を介して電極１８、１９にパワー供給し、内電極１８と外電極１９の間に大きな電位差を生じさせる。ガスシリンダ１５からのガスは、第１ダクト１４ａの中へ、そしてガス粒子をイオン化して放電プラズマを発生させる電極１８、１９の間へ渡ってゆく。ガスは、高電圧電極１８、１９の下流に、第１ダクト１４ａに沿って第２ダクト１４ｂの中へと続くアフターグローを形成する。プラズマは、第２ダクト１４ｂの口からプルームとして現れ、有効な歯増白化を提供するために、人の歯又は歯肉へ方向決めされることになる。
【００２８】
アプリケータ部分１２の端部環状電極２５は、アフターグロー中を搬送される電子を引き寄せる働きをする。この方式では、歯、皮膚、歯肉、などへの電子の伝送に伴う何らかの刺痛感は軽減される。更に、環状電極２５によって引き寄せられた電子は、細長い導電体２６に沿って、２つの端子１６ａ、１６ｂの間の電気的接続を介して監視回路１７へ伝送される。監視回路１７は、プラズマプルームの強度の指標となる、環状電極２５からの電子の流れと関連付けられる電流の大きさを検知する。すると、一対の電極１８、１９を跨いで印可される電位差の大きさが、環状電極２５から流れる感知電流に従って調節されて、プラズマ生成部分２０がその最適作動出力に維持されるようにする。
【００２９】
上述の実施形態は、本体部分とアプリケータ部分が脱着式に係合されているプラズマ治療装置に関する。この配設は、アプリケータ部分を使用後に衛生上の目的で廃棄することができるという利点をもたらす。また一方、理解される様に、本体部分とアプリケータ部分は代替的には一体に形成されていてもよく、その場合には、入口を本体部分に配置させ出口を細長いアプリケータ部分に配置させた単一のダクトが、プラズマをプラズマ生成器から出口まで伝送する働きをすることになろう。
【符号の説明】
【００３０】
１０  プラズマ治療装置
１１  本体部分
１２  アプリケータ部分
１３  ハウジング
１４ａ  第１ダクト
１４ｂ  第２ダクト
１５  ガスシリンダ
１６ａ、１６ｂ  電気端子
１７  監視回路
１８  内電極
１９  外電極
２０  プラズマ生成部分
２１  電源回路
２２  再充電式バッテリ
２３  電気コネクタ
２４  管状本体
２５  環状電極
２６  電気伝導体、導電体
１７１  抵抗器
１７２  増幅器
１７３  比較器
１７４  電位差計
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2015516219.tif 000006
2015516219.tif 000007
2015516219.tif 000008
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