(57)【要約】本発明は、大気圧非熱的プラズマを使用して液体処理装置の表面を洗浄及び殺菌するための方法及び装置に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ洗浄用の装置であって、
第１の端部に第１の開口が配置された中空誘電体部材と、
前記中空誘電体部材の外面の中央部に結合された電極と、
前記中空誘電体部材の前記第１の端部の近傍で前記中空誘電体部材の外面に結合された導電部材と、
を備える装置。
【請求項２】
前記導電部材が、前記中空誘電体部材の内面に沿って突出する延在部を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記中空誘電体部材の中心軸に沿って測定され且つ前記導電部材の前記突出延在部の第１の端部と前記電極の基端との間に画成される距離がゼロ以上である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記導電部材が接地されている、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記中空誘電体部材の外面に結合され且つ前記導電部材と隣接する誘電体フランジを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
第１の端部に第１の開口が配置され且つ外面の中央部に電極が結合された少なくとも１つの第２の中空誘電体部材を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記中空誘電体部材がほぼ平面的な配列で配置され、前記各中空誘電体部材の中心軸が略平行である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記中空誘電体部材がマイクロタイタープレート形式で配置されている、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記各電極が互いに結合されている、請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記各中空誘電体部材の外面に結合され且つ前記導電部材と隣接する誘電体フランジを更に備える、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記導電部材が、前記中空誘電体部材の前記第１の開口のそれぞれを実質的に取り囲んでいる、請求項６に記載の装置。
【請求項１２】
前記中空誘電体バリア部材が円筒状を成している、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記中空誘電体バリア部材が多角形チューブである、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の端部と反対側に位置する前記中空誘電体部材の第２の端部の近傍で前記中空誘電体部材を貫通して形成される第２の開口を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記第２の開口が、この第２の開口を通じてプラズマ洗浄副生成物を引き出すようになっている負圧源に対して流体的に結合されている、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
約５０００Ｖ〜約１５０００Ｖの電圧を前記電極に対して印加するようになっている電源を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
約５０Ｈｚ〜約１４ＭＨｚの周波数を有する電圧を前記電極に対して印加するようになっている電源を更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の端部と反対側に位置する前記中空誘電体部材の第２の端部が閉じられている、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
プラズマ洗浄用の装置であって、
導電面と、反対側の誘電体面とを有するプレートであり、前記導電面及び前記誘電体面を貫通して延びる複数の開口を有するプレートと、
第１の端部が前記プレートの前記誘電体面に結合されるとともに、前記導電面と反対の方向に延びる複数の中空誘電体部材であって、それぞれの前記第１の端部にある第１の開口が前記プレートの複数の前記開口のうちの対応する１つと位置合わせされる複数の中空誘電体部材と、
前記各中空誘電体部材の外面の中央部に結合された電極と、
を備える装置。
【請求項２０】
前記プレートの前記導電面が、前記複数の中空誘電体部材のうちの少なくとも１つの内部へとその内面に沿って突出する延在部を更に備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも１つの中空誘電体部材の中心軸に沿って測定され且つ前記導電部材の前記突出延在部の第１の端部と前記電極の基端との間に画成される距離がゼロ以上である、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記導電面が接地されている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
前記複数の中空誘電体部材のそれぞれの中心軸が略平行である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２４】
前記中空誘電体部材が円筒状を成している、請求項１９に記載の装置。
【請求項２５】
前記中空誘電体部材が多角形チューブである、請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
前記第１の端部と反対側に位置する前記中空誘電体部材の第２の端部の近傍で前記中空誘電体部材のうちの少なくとも１つを貫通して形成される第２の開口を更に備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項２７】
前記第２の開口が、この第２の開口を通じてプラズマ洗浄副生成物を引き出すようになっている負圧源に対して流体的に結合されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記複数の中空誘電体部材がマイクロタイタープレート形式で配置されている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２９】
約５０００Ｖ〜約１５０００Ｖの電圧を前記電極に対して印加するようになっている電源を更に備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項３０】
約５０Ｈｚ〜約１４ＭＨｚの周波数を有する電圧を前記電極に対して印加するようになっている電源を更に備える、請求項１９に記載の装置。
【請求項３１】
前記中空誘電体部材のうちの少なくとも１つの前記第１の端部と反対側に位置する第２の端部が閉じられている、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
臨床、工業、生命科学（ライフサイエンス）研究の専門分野において、科学者は、極めて少量の流体を用いて方法及びプロトコルを行なう。これらの流体は、様々な物理的特性を有する多くのカテゴリーやタイプから成る。頻繁に、一滴（約２５マイクロリットル）と数ナノリットルとの間の量が使用される。液体源からの移動液体化合物を、そのような流体保持装置から液体を吸引することにより、プローブ、カニューレ、ピンツール、又は、同じプローブ又は複数のプローブから他の流体保持装置内へと手動又はロボットにより移動させた後に供給する他の同様の構成要素あるいは複数の構成要素を有する流体処理装置内へと移動させるために、多くの標準的な方法が使用される。
【０００２】
４つの一般的な技術は、（１）材料又は特定のコーティング材から成る層でコーティングされてもされなくてもよいプローブ又はカニューレであって、直接に或いはチューブ又はポンプ装置により取り付けられるプローブ又はカニューレを使用する方式、（２）プローブ／カニューレの代わりに使い捨てピペット等を使用する方式、（３）１以上の開口を有するスプレーヘッドと、複数の正確に計量されたマイクロ液滴を物理的に推進するポンプシステムとを使用する方式、（４）表面張力によって流体を保持する正確に機械加工された中空状にくり抜かれた空間を両端部に有する金属シャフト（一般に、「ピンツール」と称される）を使用する方式である。
【０００３】
一般に流体移動プロセスが実験室内で行なわれるため、技術的な課題は、依然として供給装置を適切なレベルの清浄度とすることである。現在、流体処理装置は、「チップウォッシュ」プロセスを行い、このプロセスにおいて、流体処理装置は、ＤＭＳＯや水等の液体溶媒を用いた使用間で洗浄される。「チップウォッシュ」プロセスの後、使用されて汚染された液体は、必要な環境規定にしたがって適切に処分されなければならない。この湿式「チップウォッシュ」プロセスに代わる手法として、大気圧プラズマを使用することにより、液体プロセスを「乾式」プラズマ洗浄プロセスに代えて、バイオハザードであり環境的に不都合な溶媒を処理して処分する必要性を排除することができる。
【０００４】
用語「プラズマ」は、一般に、等しい数の陽イオン及び陰電子を有する電気ガス放電の領域を示すために使用される（Ｎ．  Ｓｔ．  Ｊ．  Ｂｒａｉｔｈｗａｉｔｅ，  “Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｇａｓ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ”  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｏｕｒｃｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖ９，  ２０００，  ｐ５１７−５２７，  Ｈ．  Ｃｏｎｒａｄｓら，  “Ｐｌａｓｍａ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｏｕｒｃｅｓ”  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｏｕｒｃｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｖ９，  ２０００，  ｐ４４１−４５４）。非熱的プラズマ又は非平衡的プラズマは、プラズマ電子の温度がイオン種及び中性種の温度よりも高いプラズマである。大気圧非熱的プラズマ中には、一般に、多くの他の活性で反応性がある粒子、例えば紫外線光子、励起された及び／又は準安定性の原子及び分子、フリーラジカル（遊離基）が存在する。例えば、空気プラズマ中には、Ｎ２，Ｎ，Ｏ２，Ｏや、ＯＨ，ＮＯ，Ｏ等のフリーラジカル、Ｏ３といった励起された準安定性の種と、Ｎ２，ＮＯ，ＯＨ放射から生じる波長が２００〜４００ナノメートルの範囲の紫外線光子とが存在する。
【０００５】
「乾式」プラズマ洗浄プロセスは、流体処理装置又は他の構成要素の表面を大気圧プラズマに晒すことによって行なわれる。ここで、前述した反応性がある活性な構成要素は、表面上の任意の汚染物質と相互に作用することができ、それにより、汚染物質を揮発させ、解離させ、汚染物質と反応して、プラズマ洗浄装置を通じて排出される僅かな良性のガス化合物を形成する。
【０００６】
様々な望ましくない化合物を除去することに加え、プラズマは、流体処理装置の表面を殺菌するために使用することもできる。同じ紫外線光子、特に波長が３００ｎｍ未満の紫外線光子、フリーラジカル、準安定分子、プラズマ電子及びイオンは、バクテリア、ウィルス、菌類及びそれらの対応する胞子を溶解し或いは生きられなくするとともにガス化合物中へと部分的又は完全に揮発させる非常に過酷な環境を与える。
【発明の概要】
【０００７】
一実施形態において、本発明は、流体処理装置を洗浄するための装置を特徴としている。一実施形態において、装置は、それぞれが誘電体材料から成り且つ１つの流体処理装置を収容するように構成された一連のチャンネルと、上記各チャンネル内で別個のプラズマを生成するために上記各チャンネルと接触する少なくとも１つの電極と、上記一連のチャンネルに隣接する少なくとも１つの導電グランドとを有している。一態様において、本発明の装置は、各チャンネルに隣接する少なくとも１つの導電グランドを有している。本発明の他の態様においては、流体処理装置が導電グランドである。更に他の態様においては、流体処理装置が導電グランドを形成する。
【０００８】
本発明の一実施形態においては、約５０００ボルト〜１５０００ボルトの範囲の電圧を印加することによりプラズマ洗浄装置内でプラズマが生成される。
【０００９】
本発明の一実施形態において、プラズマ洗浄装置のチャンネルは円筒状を成している。他の実施形態において、プラズマ洗浄装置のチャンネルは矩形状を成している。本発明の一態様において、プラズマ洗浄装置のチャンネルは一端が閉じられている。他の態様において、プラズマ洗浄装置のチャンネルは両端が開口されている。
【００１０】
一実施形態において、本発明は、真空源と直接に連通するプラズマ洗浄装置を特徴としている。
【００１１】
本発明の一実施形態において、装置は、プラズマ洗浄装置の一連の配列を含んでいてもよい。一態様において、一連のプラズマ洗浄装置は、マイクロタイタープレート形式に対応する配列を成している。
【００１２】
一実施形態において、本発明は、少なくとも１つの希ガスを含むプラズマ洗浄装置を特徴としている。
【００１３】
一実施形態において、本発明は、流体処理装置を洗浄するための装置であって、マイクロタイタープレートに対応する構成を成す一連のチャンネルを有する装置を特徴としている。一実施形態において、各チャンネルは、誘電体材料を含むとともに、１つの流体処理装置を収容するように構成されている。一態様においては、各チャンネル内で別個のプラズマを生成するために各チャンネルと接触する少なくとも１つの電極が存在し、また、一連のチャンネルに隣接する連続する導電グランドが存在する。一実施形態において、本発明の装置のチャンネルは円筒状を成している。他の実施形態においては、本発明の装置のチャンネルは矩形状を成している。
【００１４】
また、本発明は、一実施形態において、流体処理装置を洗浄するための装置であって、マイクロタイタープレートに対応する構成を成す一連のチャンネルを有し、更に、各チャンネルが誘電材料から成るとともに１つの流体処理装置を収容するように構成されている装置を特徴としている。一態様においては、各チャンネル内で別個のプラズマを生成するために各チャンネルと接触する少なくとも１つの電極が存在し、また、各チャンネルに隣接する連続する導電グランドが存在する。一態様において、流体処理装置は、装置が収容されるチャンネルのための導電グランドを形成する。一実施形態において、本発明の装置のチャンネルは円筒状を成している。他の実施形態においては、本発明の装置のチャンネルは矩形状を成している。
【００１５】
本発明の一実施形態において、流体処理装置は、その先端がプラズマ場の中心付近に位置されるようにプラズマ洗浄装置のチャンネル内に挿入される。
【００１６】
一実施形態において、本発明は、流体処理装置の少なくとも一部を本発明のプラズマ洗浄装置のチャンネルの内部に位置させるとともに、流体処理装置を洗浄するために各チャンネルの内部にプラズマを形成することによって流体処理装置を洗浄する方法を特徴としている。一態様において、本発明は、複数の流体処理装置のそれぞれの少なくとも一部をプラズマ洗浄装置の別個のチャンネルの内部に位置させるとともに、複数の流体処理装置を洗浄するために別個のチャンネルのそれぞれの内部にプラズマを形成することによって複数の流体処理装置を洗浄する方法を特徴としている。
【００１７】
本明細書に組み入れられ且つこの明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の現在において好ましい実施形態を示しており、先に与えられた一般的な説明及び以下に与えられた詳細な説明と共に、本発明の特徴を説明するのに役立つ。図面の幾つかの態様は、ラベルが付されていないが、本発明の更なる詳細を与えるために含まれている。また、幾つかの図面においては、図面中に複数回特徴が存在する場合には、その特徴は１回だけ参照されてもよい。
【発明の詳細説明】
【００１８】
本発明に係る大気圧プラズマ装置の構成の特定の実施形態においては、交流電圧が印加される少なくとも１つの電極が絶縁誘電体を有している誘電体バリア放電（無音放電としても既知である）方式が使用される（Ｕ．  Ｋｏｇｅｌｓｃｈａｔｚら．  “Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ−Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ，  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”  Ｊ．  Ｐｈｙｓ  ＩＶ  Ｆｒａｎｃｅ，  ７，  １９９７，  Ｃ４−４７）。電極は任意の導電材料を備えていてもよい。一実施形態においては、金属が使用されてもよい。本発明において有用な金属としては、銅、銀、アルミニウム、これらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。本発明の他の実施形態においては、金属の合金は、電極として使用してもよい。本発明において有用な合金としては、ステンレス鋼、真鍮、青銅を挙げることができるが、これらに限定されない。本発明の他の実施形態においては、導電化合物が使用されてもよい。本発明において有用な導電化合物としては、インジウムスズ酸化物を挙げることができるが、これに限定されない。
【００１９】
一実施形態において、本発明の電極は、当分野において既知の任意の方法を使用して形成されてもよい。本発明の一実施形態においては、箔を使用して電極が形成されてもよい。本発明の他の実施形態においては、ワイヤを使用して電極が形成されてもよい。本発明の更に他の実施形態においては、ソリッドブロック（中実ブロック）を使用して電極が形成されてもよい。本発明の他の実施形態において、電極は、１つの層として誘電体上に直接に堆積されてもよい。一態様において、電極は、導電ペイントを使用して形成されてもよい。
【００２０】
本発明の一実施形態においては、印加された交流電圧の１つの位相の間で、ガスギャップを通じて放電を起こすことができる程度に電界が十分に高くなるまで（気体絶縁破壊としても既知である）誘電体表面と対向する電極との間に電荷が蓄積すると、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）においてプラズマが得られる。放電中、再分配された電荷密度からの電界が、加えられた電界と対抗する場合があり、そうすると、放電が終了する。一態様においては、印加された交流電圧の同じ位相の高い電圧部位で、あるいは、印加された交流電圧の次の位相中に、印加電圧−放電終了プロセスが繰り返されてもよい。
【００２１】
本発明の他の実施形態においては、コロナ放電方式が使用されてもよい（Ｅ．  Ｍ．  ｖａｎ  Ｖｅｌｄｈｕｉｚｅｎ，  Ｗ．  Ｒ．  Ｒｕｔｇｅｒｓ．  “Ｃｏｒｏｎａ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ：ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  ｄｉｓｇｎｏｓｔｉｃｓ”  Ｉｎｖｉｔｅｄ  Ｐａｐｅｒ，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ  ｉｎ  Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ  ＩＶ，  Ｒｏｌｄｕｃ，  Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ，  Ｍａｒｃｈ  ２００１，  ｐｐ４０−４９）。一実施形態において、コロナ放電方式は非対称電極を使用してもよい。本発明の一態様においては、鋭い電極の最も曲率がきつい部分の近傍の電場領域内で放電が生じる。放電がガスギャップを横断できないように印加電圧又は電極間距離が設定される場合、結果として生じるコロナ放電は、電子再結合及び空間電荷拡散によって制限される。本発明の一実施形態において、プローブ、カニューレ又はピンツールの先端は、曲率が最もきつい領域として機能することができ、その結果、高い電界が生じて、コロナ放電が起こる。
【００２２】
プラズマ装置のために使用される幾何学的構造及びガスに応じて、印加電圧は５００〜２００００ピークボルトの範囲となり得る。この場合、周波数は、５０Ｈｚから最大で２０ＭＨｚのライン周波数に及ぶ。本発明の一実施形態において、電源の周波数は、５０Ｈｚから最大で２０ＭＨｚの範囲に及んでもよい。本発明の他の実施形態において、電圧及び周波数はそれぞれ、５０００〜１５０００ピークボルトの範囲及び５０Ｈｚ〜５００００Ｈｚの範囲であってもよい。非限定的な実施例として、電圧及び周波数のそのようなパラメータは、一般に、照明目的のネオンサインバラスト（ユニバーサルライティングテクノロジー社、ナッシュビル、テネシー州）において見られる。
【００２３】
本発明において有用な誘電体材料としては、セラミック、ガラス、プラスチック、ポリマーエポキシ、あるいは、１以上のそのような材料の複合体、例えばグラスファイバ又はセラミック充填樹脂（Ｃｏｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐ．、ウェザレルパーク、オーストラリア）を挙げることができるが、これらに限定されない。一実施形態においては、セラミック誘電体がアルミナである。他の実施形態において、セラミック誘電体は、機械加工できるガラスセラミックである（Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ．、コーニング、ニューヨーク州）。本発明の一実施形態においては、ガラス誘電体がホウケイ酸ガラスである（Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ．、コーニング、ニューヨーク州）。他の実施形態においては、ガラス誘電体が石英である（ＧＥＱｕａｒｔｚ社、ウィロビー、オハイオ州）。本発明の一実施形態においては、プラスチック誘電体がポリメチルメタクリル樹脂である（ＰＬＥＸＩＧＬＡＳＳ  ａｎｄ  ＬＵＣＩＴＥ、Ｄｕｐｏｎｔ，  Ｉｎｃ．、ウィルミントン、デラウェア州）。本発明の更に他の実施形態においては、プラスチック誘電体がポリカーボネートである（Ｄｕｐｏｎｔ，  Ｉｎｃ．、ウィルミントン、デラウェア州）。更に他の実施形態においては、プラスチック誘電体がフッ素重合体である（Ｄｕｐｏｎｔ，  Ｉｎｃ．、ウィルミントン、デラウェア州）。本発明において有用な誘電材料は、一般に、２〜３０の範囲の誘電定数を有している。
【００２４】
本発明のプラズマ装置で使用されるガスは、外気、純酸素、希ガスのうちの任意の１つ、又は、これらの組み合わせ、例えば空気又は酸素とアルゴン及び／又はヘリウムとの混合物であってもよい。また、特定のプラズマ洗浄特性を高めるために、過酸化水素等の添加物がガスに加えられてもよい。
【００２５】
図１は、ＤＢＤプラズマ洗浄装置の典型的な実施例の断面を示している。一実施形態において、誘電体は、厚さＷが約０．５ｍｍ〜約３ｍｍで且つ長さＬが約１ｃｍ〜約５ｃｍに設定された中空の端部が開口した誘電体チャンネル１０１を有している。誘電体の外面には、厚さが任意で且つ長さＩが約０．５〜約４ｃｍの電極１０２が結合されており、この電極１０２はＡＣ電源１０４に接続されている。誘電体チャンネル１０１の正確な寸法は、製造のために使用される材料の特性に依存している。本発明の一実施形態においては、材料の誘電定数及び絶縁耐力により、本発明において使用されるそのような材料の長さ及び／又は厚さを大きくしたり或いは小さくしたりすることができる。
【００２６】
一実施形態において、本発明のプラズマ洗浄装置は円筒状を成している。本発明の他の実施形態において、プラズマ洗浄装置は矩形状を成している。更に他の実施形態において、本発明のプラズマ洗浄装置は楕円形を成している。本発明の更なる他の実施形態において、本発明のプラズマ洗浄装置は多角形を成している。図１を参照すると、本発明の一実施形態において、接地された流体処理装置１０３の端部は、電極１０２の長さＩの中間に位置する電極１０２間の部位まで誘電体チャンネル内に挿入されている。これにより、流体処理装置１０３の外面と誘電体チャンネル１０１の内壁との間にプラズマが形成される。一実施形態において、プラズマは誘電体バリア放電プラズマである。他の実施形態において、プラズマはコロナ放電プラズマである。電極１０２の上端縁及び下端縁と誘電体チャンネル１０１の上端縁及び下端縁との間の自由空間Ｈは、電極１０１と流体供給装置１０３との間でのアーク放電を防止できる十分な距離をもって確保されている。この実施形態において、流体供給装置１０３はグランドとしての機能を果たす。一実施形態において、上記空間は、誘電体の周囲でのアーク放電を防止するため、約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍである。一実施形態において、空間Ｈの最小寸法は、誘電体１０１を取り囲むが電極１０３，１０２間にある対応する電界が不十分であるために電極１０３，１０２間で直接に気体絶縁破壊が生じないような所要の距離として決定されてもよい。また、空間Ｈの最大寸法は、誘電体１０１によって形成されるチャンネル内に流体処理装置１０３の先端をどの程度挿入できるかによって決定されてもよいことは言うまでもない。
【００２７】
プラズマからの揮発された任意の汚染物質及び他の生成物質は、誘電体によって形成されるチャンバの底部を負圧領域に対して結合することにより、装置の底部を通じて排出されてもよい。一実施形態においては、負圧領域が真空である。一態様において、真空は、プラズマ装置のチャンネルと直接に連通しているとともに、本発明のプラズマ装置の底部を通じてプラズマ生成物質を引き出すために使用される。
【００２８】
図２は、複数の誘電体バリア放電構造を有する典型的なＤＢＤプラズマ洗浄装置の一実施形態を示している。この場合、個々のそれぞれのプラズマユニットは、図１に示されるプラズマユニットと同様である。個々の誘電体チャンネル２０１の外面２０３は全て共通の外側電極２０２に対して結合されている。一実施形態において、電極２０２は、ＡＣ電源に接続される。本発明の他の実施形態においては、電源がＤＣ電源である。一態様において、ＤＣ電源は、パルス状であり、方形波形を使用する。他の態様において、ＤＣ電源は、パルス状であり、鋸歯状の波形を使用する。
【００２９】
複数の接地された流体処理装置をプラズマ装置内に挿入して同時に処理することができる。過半数の個々のそれぞれのプラズマ装置同士の間の間隔は、挿入される流体処理装置の幾何学的形状によって決定される。誘電体構造２０１の一般的な幾何学的形状は、９６，３８４又は１５３６個のウェルマイクロプレートのためのマイクロプレート規格開発委員会、生体分子エンジニアリング学会（広報ＡＮＳＩ／ＳＢＳ４−２００４，“Ｗｅｌｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｐｌａｔｅｓ”，２００４年１月，Ｔｈｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ＜＜ｗｗｗ．ｓｂｓｏｎｌｉｎｅ．ｃｏｍ＞＞）によって設定された幾何学的形状に従うことができる。他の幾何学的形状としては、単一開口ユニット及び直線的な２次元配列を成す開口を挙げることができる。
【００３０】
流体処理装置の内面及び外面を洗浄又は殺菌するために幾つかの手段が使用されてもよい。内面を洗浄、殺菌、あるいは処理するため、流体処理装置の吸引・供給能力を使用して、プラズマの反応性のある活性な成分が流体処理装置内に繰り返し吸引される。この場合、吸引体積、速度、頻度は、必要な望ましい洗浄／殺菌量によって決定される。
【００３１】
図１に示されるように、本発明の一実施形態では、流体処理装置の外面を洗浄又は殺菌するため、流体供給装置１０３の端部を電極１０２の上端の手前の位置又は当該上端の位置まで挿入して、供給装置１０３の端部を洗浄することができ、あるいは、流体供給装置１０３の端部を電極１０２の上端の高さよりも更に下側の位置まで挿入して、供給装置の外面を洗浄することができる。プラズマがＯＮ状態にあり且つ反応性のある活性な成分が表面と接触している時間も、必要な処理パラメータによって決定される。
【００３２】
本発明の一実施形態において、ＤＢＤプラズマ装置は、図３の典型的な断面に示されるように、その上側誘電体部分が矢印Ａに沿って垂直に延び、それにより、給電された電極３０２が上端から覆われるようになっていてもよい。この構成により、電極３０２と誘電体３０１との間の間隔Ｊを間隔Ｈよりも小さくして誘電体３０１の周囲でのアーク放電を防止することができる。本発明の一実施形態において、空間Ｊの最小寸法は、誘電体３０１を取り囲み且つ電極３０２と電極３０３ここでは流体処理装置との間にある対応する電界が不十分であるために電極３０２，３０３間で直接に気体絶縁破壊が生じないような所要の距離として決定されてもよい。一実施形態において、空間Ｊの最大寸法は、本発明のプラズマ洗浄装置内に流体処理装置３０３の先端をどの程度挿入できるかによって決定されてもよい。本発明の一実施形態において、流体処理装置３０３の先端はプラズマ電界の中間に位置されている。他の実施形態において、流体処理装置３０３の先端は、本発明のプラズマ洗浄装置内のプラズマ電界の中心付近に位置されている。一態様において、液体処理装置３０３の先端は、電極３０２の中間までプラズマ洗浄装置内に挿入される。他の態様において、流体処理装置３０３の先端は、最大プラズマ密度の領域内に配置される。誘電体３０１の厚さＷは、図１に関してこの明細書の他の部分で述べた厚さと同様である。また、間隔Ｊが存在せず、電極３０２の上端が、垂直に延びる誘電体３０１の底部と隣接するようになっていてもよい。これにより、接地された流体処理装置が誘電体３０１の上端の近傍であって誘電チャンネルの外側に位置される際にプラズマが形成される。
【００３３】
図４は、複数のＤＢＤ装置を含む本発明の一実施形態を示しており、各ＤＢＤ装置は、上端から共通電極４０２を覆う共通の延在する上側誘電体４０１を共有している。
【００３４】
本発明の他の実施形態においては、任意の厚さの導電面５０３を、垂直に延びる誘電体の上端に隣接して配置することができる。図５は、導電面５０３の穴が誘電体表面５０１の開口と位置合わせされた典型的な構成の一実施形態の断面を示している。図５に示されるように、導電面５０３の内側縁部Ｍは、誘電体５０１の開口の上端に加えて、誘電体５０１の内側誘電体壁５０４を垂直に覆っている。導電面５０３が接地されている場合には、給電された電極５０２と接地された電極５０３の内側縁部Ｍとの間の空間Ｋの間でプラズマを形成することができる。図５を参照すると、本発明の一実施形態においては、誘電体５０１によって形成されたチャンネル内に位置する電極５０３の縁部Ｍと電極５０２の上端に対応する内側誘電体壁５０４との間の電界が十分に大きく、そのため、誘電体５０１によって形成されるチャンネル内で気体絶縁破壊及びプラズマ形成が生じ得るような空間Ｋの最大距離が決定されてもよい。
【００３５】
本発明の一実施形態においては、空間Ｋの最小距離がゼロであってもよい。本発明の他の実施形態において、空間Ｋの最小距離は、ゼロよりも大きい値であってもよい。空間Ｋを最適化すると、接地された流体処理装置が挿入される場合、より均一な拡散容量プラズマが、誘電体５０１によって形成された円筒状のチャンネル内に簡単に形成される。本発明の一実施形態においては、Ｋが０ｍｍ〜２０ｍｍの距離である。一態様においては、Ｋが１ｍｍ〜１０ｍｍの距離である。本発明の一実施形態においては、Ｋが約３ｍｍである。
【００３６】
本発明の一実施形態において、導電面５０３は、それがプラズマ洗浄／殺菌プロセス中に電極として加わらないように、スイッチによりグランドにつながっていない状態のままにしておくことができる。これにより、端部の周囲の拡散容量プラズマとは対照的に、より集中したプラズマが流体処理装置の最端部に簡単に形成される。
【００３７】
図６は、接地されてもされなくてもよい共通の導電面６０３と共通の給電電極６０２とを共有し且つ垂直に延びる共通の誘電体６０１によってそれぞれが分離された複数のＤＢＤプラズマ装置の典型的な構成を特徴としている本発明の一実施形態を示している。
【００３８】
本発明の一実施形態において、複数のＤＢＤプラズマ装置は、マイクロタイタープレートの形式で配置されている。マイクロタイタープレート形式の例としては、９６−ウェルプレート形式、３８４−ウェルプレート形式、１５３６−ウェルプレート形式を挙げることができるが、これらに限定されない。しかしながら、９６個よりも少ないウェルを有するプレート形式、例えば４８−ウェル形式、２４−ウェル形式、１２−ウェル形式、６−ウェル形式も本発明において有用であることは言うまでもない。一実施形態において、本発明において有用なチャンネル、例えば１つのマイクロタイタープレートの１つのウェルによって形成されたチャンネルの物理的な特性は、この明細書の他の場所で詳細に説明したように、使用される誘電体材料の特性、そのようなチャンネルの寸法、そのようなチャンネル内でプラズマを生成するために使用されるエネルギの量及び特徴に基づいて決定することができる。同様に、本発明のチャンネル内でプラズマを生成するために使用されるエネルギの量及び特徴は、この明細書の他の場所で詳細に説明したように、そのようなチャンネルの物理的な特性及び使用される誘電体材料の特性の解析によって決定されてもよい。
【００３９】
本発明の一実施形態においては、液体処理装置の配列も、マイクロタイタープレートに適合する形式を成していてもよい。他の実施形態において、マイクロタイタープレート形式に適合する配列の液体処理装置は、本発明の方法及び装置を使用して洗浄されてもよい。本発明において有用なマイクロタイタープレート処理装置としては、液体処理のためにＸＹＺ形式を使用するもの、例えばＴＥＣＡＮ  ＧＥＮＥＳＩＳ（Ｔｅｃａｎ，  ダラム、ノースカロライナ州）を挙げることができるが、これに限定されない。本発明に適合する他のマイクロプレート処理形式としては、Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ  ＦＸ（Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ，  フラートン、カリフォルニア州）及びＴｅｋＣｅｌ  ＴｅｋＢｅｎｃｈ（ＴｅｋＣｅｌ，  ホプキントン、マサチューセッツ州）等の器具と共に使用される形式を挙げることができる。
【００４０】
その特定の実施形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、当業者であれば分かるように、本発明の思想や範囲から逸脱することなく様々な変更や改良を行なうことができる。したがって、本発明は、この発明の改良や変形が添付の請求項及びその等価物の範囲内に入る場合には、そのような改良や変形をも網羅しようとするものである。また、本明細書に開示されたそれぞれ及び全ての文献（引例）は、これらを参照としてその全体を本明細書に組み入れる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の大気圧プラズマ洗浄装置の一実施形態の断面図である。
【図２】本発明の大気圧プラズマ洗浄装置の一実施形態を上側から見た斜視図である。
【図３】上側誘電体部分が垂直方向外側に延びる本発明の大気圧プラズマ洗浄装置の一実施形態の断面図である。
【図４】上側誘電体部分が垂直方向外側に延びる本発明の大気圧プラズマ洗浄装置の一実施形態を上側から見た斜視図である。
【図５】垂直方向外側に延びる誘電体の上端に隣接して導電面が位置された本発明の大気圧プラズマ洗浄装置の一実施形態の断面図である。
【図６】垂直方向外側に延びる誘電体の上端に隣接して導電面が位置された本発明の大気圧プラズマ洗浄装置の一実施形態を上側から見た斜視図である。
【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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【国際調査報告】
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