(57)【要約】【課題】  大気圧プラズマを用いることにより、正常細胞にほとんど影響を与えることなくメラノーマ細胞を死滅させることを図ったメラノーマ治療装置を提供することである。【解決手段】  メラノーマ治療装置１１０は、対向面に凹部（ホロー）Ｈの形成された電極２ａおよび電極２ｂの対向電極対を有している。アルゴンガスをガス導入口１１ｉから筐体部１１に導入するとともに、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加することにより、メラノーマ治療装置１１０は、ガス噴出口１１ｏからプラズマを噴出する。そのプラズマのプラズマ密度は１×１０14ｃｍ-3以上１×１０17ｃｍ-3以下の範囲内である。そのプラズマをメラノーマに向けて一定期間だけ連続して照射する。【選択図】図２
2013153972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極の対向面に凹部の形成された対向電極対と、
前記対向電極対間のプラズマ発生領域を覆う筐体と、
前記筐体にプラズマを発生させるガスを導入するガス導入口と、
前記対向電極対により発生されたプラズマを前記筐体の外部に照射するための照射部と、
を有し、
前記対向電極対は、
プラズマ密度が１×１０14ｃｍ-3以上１×１０17ｃｍ-3以下の範囲内のプラズマを発生させるものであり、
前記照射部は、
そのプラズマをメラノーマ細胞に照射するものであること
を特徴とするメラノーマ治療装置。
【請求項２】
請求項１に記載のメラノーマ治療装置において、
前記ガス導入口は、
前記対向電極対を結ぶ線と交差する向きにガスを導入するものであること
を特徴とするメラノーマ治療装置。
【請求項３】
請求項１に記載のメラノーマ治療装置において、
前記ガス導入口は、
前記対向電極対の一方の電極における前記対抗面の反対側からガスを導入するものであること
を特徴とするメラノーマ治療装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚等に発生する悪性腫瘍であるメラノーマ（悪性黒色腫）を治療するメラノーマ治療装置に関する。さらに詳細には、大気圧プラズマを用いてメラノーマを治療するメラノーマ治療装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ技術は、電気、化学、材料の各分野に応用されている。そして、近年においては、医療への応用が活発に研究されるようになってきた。プラズマの内部では、電子やイオン等の荷電粒子の他に、紫外線やラジカルが発生する。これらには、生体組織の殺菌をはじめとして、生体組織に対する種々の効果があることが分かってきている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、プラズマの照射により、血液凝固（特許文献１の実施例４、段落［００６３］−［００６８］参照）と、組織滅菌（特許文献１の実施例５、段落［００６９］−［００７４］参照）と、リーシュマニア症（特許文献１の実施例６、段落［００７５］−［００７７］参照）といった、効果があることが記載されている。そして、メラノーマ細胞（悪性黒色腫細胞）を死滅させる効果があると記載されている（特許文献１の実施例７、段落［００７８］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５３９００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、皮膚メラノーマは、地上に降り注ぐ紫外線の増加とともに急激に増加している皮膚癌である。そして、皮膚メラノーマの増加率は、世界統計において、全癌種のうちで第１位である。メラノーマは、極めて転位しやすい。そして、メラノーマは、転位を誘発するおそれのある外科的治療や、さらには化学療法や放射線療法が無効な場合も多い予後不良な癌である。したがって、新療法の開発が待たれている。
【０００６】
メラノーマの治療においては、１）がん細胞を死滅させるとともに、２）正常細胞に影響を与えないようにすることが好ましい。たとえ、がん細胞を死滅させることができたとしても、そのために多数の正常細胞を死滅させると、患者に加わる肉体的負担が大きいからである。そのため、このようにメラノーマ細胞を選択的に死滅させる治療技術が望まれている。しかし、がん細胞を選択的に死滅させることは容易ではない。特許文献１では、正常細胞への影響の程度が明らかではない。
【０００７】
本発明は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、大気圧プラズマを用いることにより、正常細胞にほとんど影響を与えることなくメラノーマ細胞を死滅させることを図ったメラノーマ治療装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様におけるメラノーマ治療装置は、電極の対向面に凹部の形成された対向電極対と、対向電極対間のプラズマ発生領域を覆う筐体と、筐体にプラズマを発生させるガスを導入するガス導入口と、対向電極対により発生されたプラズマを筐体の外部に照射するための照射部と、を有するものである。また、対向電極対は、プラズマ密度が１×１０14ｃｍ-3以上１×１０17ｃｍ-3以下の範囲内のプラズマを発生させるものであり、そして、照射部は、そのプラズマをメラノーマ細胞に照射するものである。
【０００９】
このメラノーマ治療装置は、超高密度の非平衡大気圧プラズマをメラノーマに向けて吹きつけるものである。そのため、プラズマ中の荷電粒子と、紫外線と、ラジカルとのうち少なくともいずれか１つ以上がメラノーマ細胞に作用する。これにより、メラノーマ細胞は、死滅する。すなわち、メラノーマを治療することができる。また、正常細胞に熱によるダメージを与えるおそれがほとんどない。
【００１０】
第２の態様におけるメラノーマ治療装置では、ガス導入口は、対向電極対を結ぶ線と交差する向きにガスを導入するものである。超高密度のプラズマを直線状もしくは平面的にメラノーマに照射することができる。
【００１１】
第３の態様におけるメラノーマ治療装置では、ガス導入口は、対向電極対の一方の電極における対抗面の反対側からガスを導入するものである。超高密度のプラズマを点状にメラノーマに照射することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、大気圧プラズマを用いることにより、正常細胞にほとんど影響を与えることなくメラノーマ細胞を死滅させることを図ったメラノーマ治療装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１．Ａは第１のメラノーマ治療装置の構成を示す断面図であり、図１．Ｂは電極の形状を示す図である。
【図２】図２．Ａは第２のメラノーマ治療装置の構成を示す断面図であり、図２．Ｂはプラズマ領域の長手方向に垂直な断面における部分断面図である。
【図３】実験において使用した「メラノーマを自然発生するヘアレスＲＥＴ−トランスジェニックマウス（N.D.Thang et al., Journal of Dermatological Science, in press, 2012 ）」を示す図である。
【図４】図３におけるメラノーマを発生させた箇所の周辺箇所の拡大図である。
【図５】メラノーマに前述の条件でプラズマを照射した後であってプラズマ照射の開始日から１週間が経過した後のマウスを示す図である。
【図６】図５におけるプラズマ照射箇所の周辺箇所の拡大図である。
【図７】メラノーマに前述の条件でプラズマを照射した後であってプラズマ照射の開始日から１１週間が経過した後のマウスを示す図である。
【図８】図７におけるプラズマ照射箇所の周辺箇所の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、具体的な実施形態について、メラノーマ治療装置を例に挙げて図を参照しつつ説明する。
【００１５】
１．メラノーマ治療装置の構成
１−１．第１のメラノーマ治療装置
図１．Ａはメラノーマ治療装置１００の概略構成を示す断面図である。ここで、メラノーマ治療装置１００は、プラズマを点状に噴出する第１のメラノーマ治療装置である。図１．Ｂは、図１．Ａのメラノーマ治療装置１００の電極２ａ、２ｂの形状を詳細を示す図である。
【００１６】
メラノーマ治療装置１００は、筐体部１０と、電極２ａ、２ｂと、電圧印加部３と、を有する癌治療装置である。筐体部１０は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を原料とする焼結体から成るものである。そして、筐体部１０の形状は、筒形状である。筐体部１０の内径は２〜３ｍｍである。筐体部１０の厚みは０．２〜０．３ｍｍである。筐体部１０の長さは２５ｃｍである。筐体部１０の両端には、ガス導入口１０ｉと、ガス噴出口１０ｏとが形成されている。ガス導入口１０ｉは、プラズマを発生させるためのガスを導入するためのものである。ガス噴出口１０ｏは、プラズマを筐体部１０の外部に照射するための照射部である。なお、ガスの移動する向きは、図中の矢印の向きである。
【００１７】
電極２ａ、２ｂは、対向して配置されている対抗電極対である。電極２ａ、２ｂの対抗面方向の長さは、筐体部１０の内径より小さい。例えば１ｍｍ程度である。電極２ａ、２ｂには、図１．Ｂに示すように、対向面のそれぞれに凹部（ホロー）Ｈが多数形成されている。そのため、電極２ａ、２ｂの対抗面は、凹凸形状となっている。なお、この凹部Ｈの深さは、０．５ｍｍ程度である。
【００１８】
電極２ａは、筐体部１０の内部であってガス導入口１０ｉの近傍に配置されている。電極２ｂは、筐体部１０の内部であってガス噴出口１０ｏの近傍に配置されている。そのため、メラノーマ治療装置１００では、電極２ａの対抗面の反対側からガスを導入するとともに、電極２ｂの対抗面の反対側にガスを噴出するようになっている。そして、電極２ａ、２ｂ間の距離は、２４ｃｍである。電極２ａ、２ｂ間の距離は、これより小さい距離であってもよい。
【００１９】
電圧印加部３は、電極２ａ、２ｂ間に交流電圧を印加するためのものである。電圧印加部３は、商用交流電圧である、６０Ｈｚ、１００Ｖを用いて９ｋＶに昇圧するとともに、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加する。
【００２０】
ガス導入口１０ｉからアルゴンを導入するとともに、電圧印加部３により、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加すると、筐体部１０の内部にプラズマが発生する。図１．Ａの斜線で示すように、プラズマが発生する領域をプラズマ発生領域Ｐとする。プラズマ発生領域Ｐは、筐体部１０に覆われている。
【００２１】
１−２．第２のメラノーマ治療装置
図２．Ａはメラノーマ治療装置１１０の概略構成を示す断面図である。ここで、メラノーマ治療装置１１０は、プラズマを線状に噴出する第２のメラノーマ治療装置である。図２．Ｂは、図２．Ａのメラノーマ治療装置１１０のプラズマ領域Ｐの長手方向に垂直な断面における部分断面図である。
【００２２】
メラノーマ治療装置１１０は、筐体部１１と、電極２ａ、２ｂと、電圧印加部３と、を有する癌治療装置である。筐体部１１は、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を原料とする焼結体から成るものである。筐体部１１の両端には、ガス導入口１１ｉと、多数のガス噴出口１１ｏとが形成されている。ガス導入口１１ｉは、図２．Ａの左右方向を長手方向とするスリット形状をしている。ガス導入口１１ｉからプラズマ領域Ｐの直上までのスリット幅（図２．Ｂの左右方向の幅）は１ｍｍである。
【００２３】
ガス噴出口１１ｏは、プラズマを筐体部１１の外部に照射するための照射部である。ガス噴出口１１ｏは、円筒形状である。そして、ガス噴出口１１ｏは、プラズマ領域の長手方向に沿って一直線状に形成されている。ガス噴出口１１ｏの内径は１〜２ｍｍの範囲内である。ガス導入口１１ｉは、電極２ａと電極２ｂとを結ぶ線と交差する向きにガスを導入するようになっている。
【００２４】
電極２ａ、２ｂおよび電圧印加部３については、図１に示したメラノーマ治療装置１００と同じものである。そして、同様に、商用交流電圧を用いて、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加する。これにより、プラズマを一直線状に噴出することができる。
【００２５】
また、この一直線状にプラズマを噴出するメラノーマ治療装置１１０を図２．Ｂの左右方向に列状に並べて配置すれば、プラズマをある長方形の領域にわたって平面的に噴出することができる。
【００２６】
２．メラノーマ治療装置により発生されるプラズマ
メラノーマ治療装置１００、１１０により発生されるプラズマは、非平衡大気圧プラズマである。ここで、大気圧プラズマとは、０．５気圧以上２．０気圧以下の範囲内の圧力であるプラズマをいう。
【００２７】
本実施の形態では、プラズマ発生ガスとして、Ａｒガスを用いる。メラノーマ治療装置１００、１１０により発生されるプラズマの内部では、もちろん、電子と、Ａｒイオンとが生成されている。そして、Ａｒイオンは、紫外線を発生する。また、このプラズマは大気中に放出されているため、酸素ラジカルや窒素ラジカルを発生させる。
【００２８】
このプラズマのプラズマ密度は、１×１０14ｃｍ-3以上１×１０17ｃｍ-3以下の範囲内である。なお、誘電バリア放電により発生されるプラズマにおけるプラズマ密度は、１×１０11ｃｍ-3〜１×１０13ｃｍ-3程度である。したがって、メラノーマ治療装置１００、１１０により発生されるプラズマのプラズマ密度は、誘電バリア放電により発生されるプラズマのプラズマ密度に比べて、３桁程度大きい。したがって、このプラズマの内部では、より多くのＡｒイオンが生成する。そのため、ラジカルや、紫外線の発生量も多い。なお、このプラズマ密度は、プラズマ内部の電子密度にほぼ等しい。
【００２９】
そして、このプラズマにおけるプラズマ温度は、およそ１０００Ｋ〜２５００Ｋの範囲内である。また、このプラズマにおける電子温度は、ガスの温度に比べて大きい。しかも、電子の密度が１×１０14ｃｍ-3以上１×１０17ｃｍ-3以下の範囲内の程度であるにもかかわらず、ガスの温度はおよそ１０００Ｋ〜２５００Ｋである。このプラズマの温度は、プラズマの発生しているプラズマ領域Ｐでの温度である。したがって、プラズマの条件や、ガス噴出口からメラノーマまでの距離を異なる条件とすることにより、メラノーマの位置でのプラズマ温度を室温程度とすることができる。そのため、このプラズマをメラノーマ細胞および正常細胞に照射した場合に、これらの細胞に熱による損傷を与えるおそれはほとんどない。
【００３０】
また、酸素ラジカル密度は、２×１０14ｃｍ-3以上１．６×１０15ｃｍ-3以下の範囲内である。アルゴンガスに対して混入する酸素ガスの量を調整することにより、この酸素ラジカル密度を調整することができる。
【００３１】
３．メラノーマの治療方法
メラノーマを治療するために、メラノーマ治療装置１００、１１０により発生されたプラズマをメラノーマに向けて照射する。その照射時間は、１回あたり６０秒以上である。そして、照射回数は、１日あたり１回である。この照射を、週に１回実施する。これにより、後述するように、照射開始から１１週経過後に、メラノーマが消失する。
【００３２】
４．実験
４−１．従来のメラノーマ研究で用いられてきたマウス
従来、動物を用いたメラノーマの治療の研究は、免疫機能不全マウスを用いた移植癌で行われてきた。しかし、通常、ヒトにおける癌の発症は、癌を移植されることにより起こるわけではない。さらに、ヒトでは、メラノーマの発症の初期段階では、通常、免疫機能は正常範囲内である。したがって従来においては、動物実験によるメラノーマの研究は、１）癌の発生の仕方、２）免疫機能の有無、の２点において実際とは異なる条件下で行われてきた。そのため、動物で得られたメラノーマの治療効果がヒトでは再現できないことがしばしば生じていた。
【００３３】
４−２．本実験に用いたマウス
本実験では、「メラノーマを自然発生するマウス」（M.Kato et al., Oncogene,（1998）17 p1885; N.D.Thang et al., Journal of Dermatological Science, in press, 2012 ）を用いた。このマウスは、癌遺伝子を導入することにより、皮膚メラノーマを自然発症するものである。すなわち、１）癌が自然発生しており、２）免疫機能が正常であるマウスを使用した。つまり、よりヒトにおける癌の発症に近い条件下のマウスを使用している。そのため、本実験の結果は、従来のマウスを用いた研究と異なり、よりヒトに近い条件下でのメラノーマに対する治療効果を示すことのできるものである。
【００３４】
４−３．実験方法
本実験では、メラノーマ治療装置による治療効果を調べるために、「メラノーマを自然発生するマウス」にプラズマを照射した。ここで用いたメラノーマ治療装置は、上記のメラノーマ治療装置１１０を列状に配置してある長方形領域にプラズマを照射することのできるものである。そして、ガス噴出口をロボットアームによりメラノーマの発生領域全体にわたって走査することとした。
【００３５】
ここで、ガス噴出口１１ｏと、マウスの表面、すなわち、メラノーマ細胞までの距離は、５ｍｍである。プラズマ密度は、２×１０16ｃｍ-3であった。このときの酸素ラジカル密度は、３×１０14ｃｍ-3であった。そして、このときのプラズマ温度は１８００Ｋであった。ただし、メラノーマ細胞の位置でのプラズマ温度は室温程度である。照射回数は、１日あたり１回の照射を、週に１回実施した。
【００３６】
４−４．実験結果
図３は、メラノーマを発生させたマウスを示す図である。この段階では、もちろん、プラズマを照射していない。図４は、図３におけるメラノーマを発生させた箇所の周辺箇所の拡大図である。図３および図４に示すように、マウスの首付近であって前脚の上部の位置に、凹凸形状となっている箇所がある。この凹凸形状の箇所がメラノーマの発生している箇所である。
【００３７】
図５は、メラノーマに前述の条件でプラズマを照射した後であって、プラズマ照射の開始日から１週間が経過した後のマウスを示す図である。図６は、図５におけるプラズマ照射箇所の周辺箇所の拡大図である。図５および図６に示すように、図３および図４でみられたマウスの凹凸形状は依然として残っている。つまり、メラノーマは依然として発生している。
【００３８】
図７は、メラノーマに前述の条件でプラズマを照射した後であって、プラズマ照射の開始日から１１週間が経過した後のマウスを示す図である。図８は、図７におけるプラズマ照射箇所の周辺箇所の拡大図である。図７および図８に示すプラズマ照射後のマウスには、図３や図４に表れていた凹凸形状はない。つまり、メラノーマ細胞は、壊死している。
【００３９】
つまり、プラズマ照射を受けたメラノーマ細胞は、すぐには死滅することなく１週間後であっても生存している。そして、１１週間が経過した後には、メラノーマ細胞は死滅している。
【００４０】
また、プラズマ照射の前後でマウスのプラズマ照射箇所における表面温度を非接触式の温度センサーを用いて測定した。その結果、プラズマの照射によるマウスの表面温度の上昇幅は、２．４℃〜６．９℃の範囲内であった。このようにプラズマの照射による温度上昇幅は十分に小さい。そして、火傷の痕もみられなかった。つまり、プラズマの熱によるダメージを正常細胞に与えることがほとんどない。
【００４１】
このように、メラノーマ治療装置１１０を用いた実験では、メラノーマの選択的治療が可能である。つまり、メラノーマ細胞を死滅させるとともに、正常細胞にほとんどダメージを与えないのである。
【００４２】
５．まとめ
細胞レベルの結果が、生体レベルの効果と異なることは、しばしば経験される。すなわち、細胞レベルでのプラズマ照射では、現実の治療についての効果を十分に見積もることができないのである。本実験では、メラノーマ細胞培養細胞や細胞株ではなく、ヒトに極めて近い様式で発症した「メラノーマを自然発生するマウス」を用いて、生体レベルで本実施形態のメラノーマ治療装置の抗腫瘍作用を示したことに意義がある。そして、本実験の結果は、従来の「免疫不全癌移植マウス」を用いた研究と異なり、よりヒトに近い条件下でのメラノーマに対する治療効果を現に示している。このように本実験結果は、本実施形態に係るメラノーマ治療装置によるメラノーマ治療の実現性を示すものである。
【００４３】
本実施形態に係るメラノーマ治療装置は、プラズマ密度が１×１０14ｃｍ-3以上１×１０17ｃｍ-3以下の範囲内であるプラズマをメラノーマに照射するためのものである。このプラズマを、１回あたり１分の照射を１週間おきに行うことにより、メラノーマ細胞を死滅させることができる。これにより、メラノーマを治療するメラノーマ治療装置が実現されている。
【００４４】
なお、本実施形態は単なる例示にすぎない。したがって当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、プラズマを発生させるガスはアルゴンに限らない。その他の希ガスであってもよい。また、酸素や窒素、その他の気体であってもよい。また、１回あたりのプラズマの照射時間を変えてもよい。ただし、１分以上連続して照射することが好ましい。また、１日あたりにプラズマを照射する照射回数を変えてもよい。そして、プラズマを継続して照射する日数についても、変えてよい。
【００４５】
また、本実施形態では、ガス噴出口を走査しつつプラズマをメラノーマに向けて照射することとした。しかし、ガス噴出口を固定しつつ、マウスを固定した台を走査することとしてもよい。また、プラズマの照射についてＯＮとＯＦＦとを交互に切り替えてパルス状にプラズマを照射することとしてもよい。
【００４６】
また、メラノーマ治療装置におけるプラズマ条件を、真空紫外吸収分光法を用いることによりフィードバックをかけることとしてもよい。これにより、電子密度やガス温度、そして酸素ラジカル密度を調整することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１００、１１０…メラノーマ治療装置
１０、１１…筐体部
１０ｉ、１１ｉ…ガス導入口
１０ｏ、１１ｏ…ガス噴出口
２ａ、２ｂ…電極
Ｐ…プラズマ領域
Ｈ…凹部（ホロー）
【図１】
2013153972.tif 000003
【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】
2013153972.tif 000009
【図８】
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