(57)【要約】  本発明は、低圧プラズマを使用して生物組織（Ｇ）を処置するための装置であって、ａ）高周波電磁場を発生させるための変圧器（１）と、ｂ）前記変圧器（１）に電気的に結合され得るプローブ（２）と、ｃ）前記変圧器（１）により発生される高周波電磁場を制御するための制御デバイス（３）と、を備える装置に関し、安全デバイス（３０）は、前記制御デバイス（３）と関連付けられ、前記変圧器（１）により発生される電磁場の出力は、前記安全デバイス（３０）により、対応する用途のために自動的に設定され得る。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧プラズマを使用して生物組織（Ｇ）を処置するための装置であって、
ａ）高周波電磁場を発生させるための変圧器（１）と、
ｂ）前記変圧器（１）に電気的に結合され得るプローブ（２）と、
ｃ）前記変圧器（１）により発生される高周波電磁場を制御するための制御デバイス（３）と、を備え、
安全デバイス（３０）は、前記制御デバイス（３）と関連付けられ、
前記変圧器（１）により発生される電磁場の出力は、前記安全デバイス（３０）により、対応する用途のために自動的に設定され得ることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記変圧器（１）は、前記制御デバイス（３）の電気的／電子的な接続のために、前記プローブ（２）のカップリング（７）とは反対側に位置するカップリング（９）を有する変圧器ハウジング（８）を備え、
前記変圧器ハウジング（８）は、好ましくは、ハンドルとして構成されるとともに、それに対応して人間工学的に形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御デバイス（３）は、前記変圧器ハウジング（８）の内側または外側に配置されるとともに、電源に接続され得ることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記安全デバイス（３０）は、前記プローブ（２）または前記制御デバイス（３）と前記変圧器（１）との間のカップリング（７，９）と関連付けられる電気プラグ型接続システム内のジャンパーとして形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記安全デバイス（３０）は、レジスタ、メモリチップ、または、プロセッサ（４０）として構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記メモリチップまたは前記プロセッサ（４０）は、前記プローブ（２）と通信するように構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記メモリチップまたは前記プロセッサ（４０）は、前記制御デバイスおよび／または前記変圧器（１）のための電力パラメータを決定するように構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記メモリチップまたは前記プロセッサ（４０）は、前記制御デバイス（３）および／または前記変圧器（１）のための電力パラメータを、前記制御デバイス（３）へ転送するように、特に暗号化して転送するように、形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記安全デバイス（３０）は、通信目的のためにセンサに接続され、
前記センサは、前記プローブ（２）の処置面の環境パラメータを決定し、
前記センサは、特に、前記プローブ（２）の処置面の環境における大気の組成を決定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記プローブ（２）は、ガラスプローブとして構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記ガラスプローブは、負圧下で、好ましくは、５００Ｐａ〜３０００Ｐａ、特に好ましくは２０００Ｐａの負圧下で、導電性ガス、好ましくは希ガスまたは希ガス混合物で充填されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置を用いて、低圧プラズマにより生物組織（Ｇ）を処置するための方法であって、
ａ）二次コイル（５）の側で０．１μＡ〜３００μＡの電流強度で１２Ｖ〜６００Ｖの範囲内の直流電圧または低周波交流電圧の形態で電力を供給するステップと、
ｂ）前記直流電圧または低周波交流電圧を１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの高周波交流電圧へ変換するステップと、
ｃ）前記高周波交流電圧を１８００Ｖ〜３５０００Ｖの電圧範囲へと変圧するステップと、
ｄ）１８００Ｖ〜３５０００Ｖの電圧範囲内の前記高周波交流電圧を、処置されるべき生物組織よりも上側に１ｍｍ〜５ｃｍの間隔を有して位置されるプローブ（２）へ、好ましくはガラスプローブへ伝えるステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文に係る低圧プラズマを使用して生物組織を処置するための装置に関する。本発明は更に、低圧プラズマを使用して生物組織を処置するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマが抗菌特性を有することは知られている。プラズマの抗菌効果の原因は、熱、脱水、剪断応力、ＵＶ放射、フリーラジカル、および、電荷にある。コールドプラズマとも呼ばれる低圧プラズマの場合には、これらのプラズマが室温で作用されるため、熱が副次的な役割を果たす。そのような低圧プラズマでは、特に、間接暴露によって有機化合物を損傷させるのに十分に長い寿命を有する反応性粒子、例えば種々の酸素種または窒素種などが生成される。これらの粒子は、とりわけ、原子状酸素、スーパーオキシドラジカル、オゾン、ヒドロキシルラジカル、一酸化窒素、および、二酸化窒素を含む。これらの粒子は、大部分の様々な細胞成分に対して破壊的な影響を示す。
【０００３】
バクテリア、細菌、ウイルス、菌類、または、他の同等の微生物の細胞壁がプラズマに直接に晒される場合、これらの細胞壁は、プラズマ中に存在する電子による衝撃によってマイナスに帯電されるようになる。静電反発力に起因して、これは、引張強度を超える程度までの機械的応力と、細胞壁の破壊とをもたらす。しかしながら、細胞壁は、電荷に起因する機械的応力によってだけでなく、異なる更なる静電相互作用による、および、例えば細胞壁の透過性の変化に起因する電解による、細胞壁の荷電平衡の乱れによっても破壊され得る。微生物の不活性化のためのメカニズムは、容量結合されたシステムにおいて１００ｅＶを超える場合がある非常に高いエネルギーのイオンによってももたらされる。そのような種による衝撃は、細胞の構造的完全性を変更または破壊し得るが、しかしながら、そのようなイオンビームを発生させるための装置は、複雑であるとともに、装置についての非常に高い支出を伴って、生きている生物組織、特に人組織または動物組織を処置するためにのみ適している。
【０００４】
したがって、低圧プラズマは、特に組織中または組織上に位置されるバクテリア、細菌、ウイルス、菌類、または、他の同等の微生物を殺す組織の殺菌を達成するために、人組織または動物組織、特に皮膚表面、開放創、歯肉、口腔等の処置に特に良く適している。
【０００５】
オゾンを用いて生物組織を処置するための装置および方法がＤＥ  １０  ２００５  ０００  ９５０  Ｂ３から知られている。この装置は、直流電圧成分を有する或いは有しない最も変化する特性を有する特別な方向をもった電圧または電流パルスの発生のために制御デバイスを用いて電圧および／または電流強度が調整され得る変圧器から実質的に成る。この場合、直流電圧成分は、外部電圧源または外部回路の助けにより、処置されるべき生物組織上の付加的な電極によって増大される。変圧器の一次コイルは減衰振動回路のコイルであり、該コイルを通じて高周波交番電流が流れる。帯電されるべきコンデンサと共に、二次コイルは、その周波数が変圧器のそれに対応する共振回路を形成する。共振変圧器は、しばしば、電流源としての役目を果たす。したがって、異なる組織タイプの処置、例えば口腔内の処置のための歯肉の処置、または、オゾンを用いた皮膚処置のための皮膚組織の処置などが可能である。パルス発生器の電力の設定は、制御デバイスに配置される動作要素を用いて行なわれる。回転ノブを用いて、電力は、数値スケールに関してユーザまたは主治医によって所定の電力範囲内に設定される。
【０００６】
しかしながら、この既知の装置を用いると、誤った電力範囲が設定される動作エラーが想定し得る。例えば、歯科処置においては、皮膚科用途のための電力範囲が選択される場合がある。この誤った設定は、患者にとって非常に痛みを伴う処置をもたらし、場合により健康問題をもたらすことさえある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、そのような誤った設定が排除されるように請求項１の前文の特徴を有して低圧プラズマを使用して生物組織を処置するための装置を改善することである。本発明の更なる目的は、一次コイルと二次コイルとの間でフラッシュオーバーを有することなく処置を行なうことができる、低圧プラズマを使用して生物組織を処置するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
装置に関して、この目的は、請求項１の特徴の全てを有する装置によって達成される。方法に関して、この目的は、請求項１２の特徴の全てを有する方法によって達成される。本発明の有利な実施形態は、独立請求項１，１１に従属する請求項に記載される。
【０００９】
装置は、低圧プラズマを使用して生物組織を処置するための装置であって、本質的に、高周波電磁場を発生させるための変圧器と、変圧器に電気的に結合され得るプローブと、変圧器により発生される高周波電磁場を制御するための制御デバイスと、を備え、安全デバイスは、制御デバイスと関連付けられ、変圧器により発生される電磁場の出力は、安全デバイスにより、対応する用途のために自動的に設定され得る。本発明に係る装置のこの特別な構成により、所要の処置のために必要な賢明な処置を安全デバイスが自動的に設定することが確保され、したがって、変圧器の電力消費量の増大をもたらす動作エラーが避けられる。
【００１０】
好適には、変圧器は、制御デバイスの電気的／電子的な接続のために、プローブのカップリングとは反対側に位置するカップリングを有する変圧器ハウジングを備え、変圧器ハウジングは、好ましくは、ハンドルとして構成されるとともに、それに対応して人間工学的に形成される。この方策は、変圧器自体および制御ユニットの両方を変圧器ハウジング内に配置できるため、本発明に係る装置全体のコンパクトな構造に関連する。生物組織の処理のためのプローブのみ、および、適切な場合には、本発明に係る装置に電力を供給するための外部電源が、変圧器ハウジングの内側に配置されない。その基本的な形状が円柱状であるハンドルとしての変圧器ハウジングの人間工学的な形態は、ユーザによる本発明に係る装置の快適で信頼できる取り扱いも可能にする。
【００１１】
このように、本発明に係る装置のコンパクトな構造と、簡単で、信頼できる、快適な取り扱いとが与えられるため、本発明の有利な着想によれば、制御デバイスが変圧器ハウジング内に配置される。
【００１２】
しかしながら、特定の用途のため、制御デバイスを変圧器ハウジングの外側に配置することが賢明な場合がある。特に、非常に繊細な処置を行なわなければならないときには、ハンドルとして形成される変圧器ハウジング内の付加的な重量は、本発明に係る装置の取り扱いにおいて邪魔である。
【００１３】
制御デバイスは、動作のために必要な電力を本発明に係る装置に供給できるように電源に接続され得る。しかしながら、この場合、特にハンドルとして形成される変圧器ハウジングの内側に制御デバイスが配置される場合には、同様に変圧器ハウジング内に受け入れられるバッテリーまたはアキュムレータの形態を成す電源を変圧器ハウジングの外側に配置することもできる。これは、特に、固定電源とは無関係に、特に公衆電気網または非公衆電気網とは無関係に、本発明に係る装置全体を動作させることができるため、賢明である。しかしながら、無論、制御ユニットが接続され得る電源として固定電源または公衆あるいは非公衆電気網を与えることも考えられる。
【００１４】
本発明の特に有利な概念によれば、安全デバイスは、プローブまたは制御デバイスと関連付けられるカップリングの内側のジャンパー、または、プローブと変圧器との間の電気プラグ型接続システムの内側のジャンパーとして形成される。この場合、プラグ型接続システム内のジャンパーは一種のスイッチとしての機能を果たし、このスイッチにより、制御デバイスまたは変圧器の電力消費量を制御デバイスによって調整できる。ジャンパーの位置または場所に応じて、処置されるべき組織の機能において、例えば歯肉、または、皮膚の外部処置面、例えば開放創など、用途が特定される。好適には、動作エラーを避けることができるように、本発明に係る装置の動作要素にスイッチが存在しない。当然ながら、そのようなスイッチを設けることもできるが、これらのスイッチを制御デバイスとのやりとりの後にだけ作動させることができ、その場合、ユーザは、少なくとも１回、電力の変化を確認しなければならない。また、１つの用途においては、そのような電力の変化が特定の期間にわたってのみ、例えば３０秒にわたってのみ起こってもよい。この期間の満了後、電力の変化の新たな確認が行なわれなければならない。好適には、そのような機能は、例えば制御デバイスに組み込まれるプロセッサによって監視され得る。
【００１５】
しかしながら、安全デバイスがプロセッサとして形成されて、プロセッサで実行するソフトウェアにより本発明に係るデバイスの安全機能が制御されれば特に有益である。
【００１６】
本発明の更なる概念によれば、プロセッサは、プローブと通信するように形成される。このとき、プローブは、例えば、それが意図されている用途に関してプロセッサに知らせ、それにより、プロセッサは、このプローブのために必要な電力のみを変圧器が発生するようにさせるべく制御デバイスに促す。したがって、この点において、プロセッサは、制御デバイスおよび／または変圧器のための電力パラメータを決定できるようにも形成される。
【００１７】
プロセッサが、制御デバイスおよび／または変圧器のための電力パラメータを、制御デバイスへ転送するように、特に暗号化して転送するように、形成されることが有益であることが分かった。したがって、プロセッサは、それがプローブとの通信によって直接に暗号化形態で受けた電力パラメータを制御デバイスへ転送できる。
【００１８】
本発明の独立した概念によれば、安全デバイスは、通信目的のためにセンサに接続され、センサは、プローブの処置面の環境パラメータを決定し、センサは、特に、プローブの処置面の環境における大気の組成を決定する。大気の組成に関連して、実際に、患者の口腔内または皮膚上の処置が行なわれるべきかどうかを認識することができる。
【００１９】
このように、本発明は、本発明に係るデバイスで構造的変更または制御されない調整を行なう必要なく、人体の外側または内側に設けられる指標のために必要な電力範囲の自動調整を可能にする。異なる用途および電力範囲に関して使用される本発明に係る個々のコンバータまたはプラズマ発生器は、制御デバイスの構造が異なる。制御デバイスは、第三者による行為を有することなく、また、患者を傷つけることなく、しかしながら功を奏する処置のための指標にしたがって、必要な電力を自動で調整する。
【００２０】
人体の外側または内側の大気を無害であると同時に功を奏する指標のために使用できるかどうかに関する大きな違いは、乾燥状態または湿潤状態の大気の成分の変化にある。これが図７に示される。この図は、地面高さにおける乾燥した純粋な大気中の空気の組成を示す。
【００２１】
表中の比較は、吸気動作および呼気動作のみに起因する口腔内の空気の組成の成分の変化を示す。
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【００２２】
更なる有利な実施形態においては、空気を解析するための測定構成、例えば、酸素含有量および／または二酸化炭素含有量を決定する測定構成をデバイスが有することも考えられる。この測定値は特定の用途の指標であってもよく、また、それにしたがってパルスまたは電力を設定できる。
【００２３】
処置されるべき組織に印加するために必要な低周波プラズマがプローブにより発生されるため、実際の処置を行なうプローブはガラスプローブとして構成されることが好ましい。そのようなガラスプローブは、取り扱いが簡単であるとともに、生物組織に対して或いは生物組織中で適用するのに生理学的に無害である。
【００２４】
この場合、低圧下、或いは、部分真空下、大気圧、好ましくは５００Ｐａ〜最大３０００Ｐａの低圧下で、導電性ガス、好ましくは希ガスまたは希ガス混合物をガラスプローブに充填することが価値あることだと分かった。そのような導電性ガス、特に希ガスおよび希ガス混合物、好ましくはアルゴンおよび／またはネオンを用いると、低周波プラズマの生成が、したがって本発明に係る装置全体が特に効率的である。ガラスプローブは一端が金属接点により閉じられ、この金属接点により、変圧器により供給される高周波高電圧がガラスプローブの内部へと伝えられる。ガラスプローブ内では、ガスが高周波電磁場に晒され、したがって、ガスがグロー放電を発生させる。この場合、変圧器の出力は、ガラスプローブ内の導電性ガスを用いてガラスプローブの処置面に伝えられる１８００Ｖ〜３５０００Ｖの範囲内の電圧を設定できるように制御デバイスによって調整され得る。ガラスプローブの処置面が処置されるべき生物組織の真上に位置される場合、この電圧は、随意的には処置されるべき生物組織の表面の電気抵抗と、ガラスプローブの処置面と処置されるべき生物組織の表面との間のガス、特に空気の抵抗とに応じて、処置面と生物組織との間で設定される。
【００２５】
変圧器によって与えられる高周波高電圧をプローブによって効率的に使用できるようにするためには、変圧器とプローブとの間の良好で確実な電気的接触が不可欠である。本発明の独立した概念によれば、これは、接点スプリングを用いてプローブを変圧器に電気的に／電子的に結合できるという点において達成される。この場合、接点スプリングが変圧器または変圧器ハウジングに配置されることが考えられる。他方では、接点スプリングをプローブに配置することもできる。いずれの場合においても、接点スプリングは、たとえ望ましくない遊びがプローブと変圧器との間のカップリング内で生じても、プローブと変圧器との間の電気的接触を確保する。
【００２６】
本発明に係る方法は、上述されたような装置を用いて、低圧プラズマにより生物組織を処置するための方法であって、本質的に、ａ）二次コイルの側で０．１μＡ〜３００μＡの電流強度で１２Ｖ〜６００Ｖの範囲内の直流電圧または低周波交流電圧の形態で電力を供給するステップと、ｂ）直流電圧または低周波交流電圧を１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの高周波交流電圧へ変換するステップと、ｃ）高周波交流電圧を１８００Ｖ〜３５０００Ｖの電圧範囲へと変圧するステップと、ｄ）１８００Ｖ〜３５０００Ｖの電圧範囲内の高周波交流電圧を、処置されるべき生物組織よりも上側に１ｍｍ〜５ｃｍの間隔を有して位置されるプローブ（２）へ、好ましくはガラスプローブへ伝えるステップと、を含む。
【００２７】
これに関し、歯科分野における用途、例えば口腔内の歯肉の処置では、二次コイルの側の電流強度が０．１μＡ〜１００μＡに選択され、一方、他の組織表面に対する用途、特に、皮膚の他の部位または処置されるべき患者の皮膚処置、あるいは、婦人科用途では、二次コイルの側の電流強度が０．１μＡ〜３００μＡに選択されることが指摘される。
【００２８】
本発明の更なる目的、利点、特徴、および、想定し得る用途は、図面に関連する実施形態の以下の説明から明らかである。この場合、単独で或いは任意の賢明な組み合わせで考慮される、説明されるおよび／または図示される全ての特徴は、特許請求の範囲におけるそれらの構成またはそれらの従属関係とも無関係に、本発明の主題を成す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、変圧器ハウジング内の本発明に係る装置の一実施形態の変圧器を示す。
【図２】図２は、本発明に係る装置の一実施形態の変圧器ハウジングを示す。
【図３】図３は、本発明に係る装置の一実施形態の回路図を示す。
【図４】図４は、本発明に係る装置の一実施形態の更なる回路図を示す。
【図５】図５は、時間に対して電流強度がμＡで示される高周波電圧パルスの典型的なパルスパターンを示す。
【図６】図６は、誘電体バリア放電の概略表示を示す。
【図７】図７は、地面高さにおける乾燥した純粋な大気中の空気の組成の表示を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図面中には、低圧プラズマを用いて生物組織を処置するための本発明に係る装置の実施形態の様々な要素が示され、以下、これらの要素について更に詳しく説明する。
【００３１】
図１は、例えば、本発明に係る装置の変圧器ハウジング８の一実施形態を示し、この変圧器ハウジング内には、一次コイル４と二次コイル５とから形成される変圧器が配置され、該変圧器にはカップリング９を介して制御デバイス３が接続される。制御デバイス３は、電力を変圧器１へ供給するための電源１３（ここには図示せず）に接続される。プローブ２、好ましくはガラスプローブを配置できるカップリング７が、カップリング９とは反対側の変圧器ハウジング８の端部に配置される。この場合、接点スプリング１２は、変圧器１とプローブ２との間に電気接点が常に存在するようにする。この場合、変圧器ハウジング８は、ハンドルとして構成されるとともに、その長手方向の範囲内で一次コイル４および二次コイル５と同じ方向に延びる。
【００３２】
この実施形態において、二次コイル５は、好ましくはフェライトから形成されるロッドコア１０の周囲に巻回され、一方、一次コイル４は、二次コイル５の周囲に間隔を隔てて巻回される。この間隔は、一次コイル４が二次コイル上にわたって円錐状に同軸的に配置されるように、カップリング９と対向するコイル４，５の端部が有する間隔ｄ１から、カップリング７と対向するコイル４，５の端部が有する間隔ｄ２に至るまで、連続的に増大する。この実施形態では、両方のコイル４，５が同じ長さＬを有し、それにより、これらのコイルは、それらの全長にわたって重なり領域Ｂを形成する。この場合、一次コイル４は、電磁シールドの機能も担い、あるいは、遮蔽効果を確保し、この遮蔽効果により、電磁妨害場は、変圧器１により発生される高周波電磁場を大きく乱すことができず、それにより、本発明に係る装置の満足できる機能性が与えられる。加えて、コンバータの端部にシール手段を設けることもできる。
【００３３】
この実施形態において、高電圧変圧器として構成される変圧器１は、内側の二次コイル５がチャンバ１１内でフェライトから形成されるロッドコア１０の周囲に巻回されるように形成される。ここに示される実施形態では、二次コイル５がチャンバ１１ごとに５００巻回を有するが、他の巻回数も考えられる。
【００３４】
一方では、変圧器１は、電源１３および制御ユニット３により供給される高周波低電圧を高周波高電圧へと変換する役割を担う。しかしながら、他方では、変圧器は、発生された高電圧を、特にガラスプローブとして構成されるプローブ２のガラスチューブ（ここには図示せず）を介して、カップリング７の反対側のプローブの端部に配置されるプローブの処置面へ伝える役割も担う。
【００３５】
変圧器１内におけるコイル４，５の配置は、所定の信号形態を有するパルスの供給、好ましくは正弦波パルスの供給、特に好ましくは例えば図５に示されるような指数関数的に減衰される正弦波パルスの供給をもたらし、このパルスにより、プローブ２の処置面と処置されるべき組織との間にコールドプラズマまたは低圧プラズマを発生させることができる。
【００３６】
図２は、電気絶縁材料、好ましくはプラスチックから形成される図１の変圧器ハウジング８の構造を示す。
【００３７】
プローブ２のためのカップリング７を有する変圧器ハウジング８の端部において、前記ハウジングには、変圧器１に電子的に接続される接点スプリング１２が設けられる。既に簡単に述べたように、接点スプリング１２はプローブ２との接点をもたらす。該接点によって電圧パルスがプローブ２へ伝えられる。ガラスプローブとして構成されるプローブ２には、通常の方法で２つのチャンバが設けられる。内側チャンバは、好ましくは、５００Ｐａから最大で３０００Ｐａまでの負圧で１００％ネオンがガス充填されるとともに、インストゥルメントプローブの先端へ高電圧を伝える。外側チャンバは、内側チャンバの絶縁および保護に役立つ。内側チャンバは好適にはガラスから形成され、また、外側チャンバはガラス材または貴金属から形成され得る。
【００３８】
処置面とは反対側の端部で、プローブ２は金属フラップによって閉じられ、該金属フラップは、接点スプリング１２およびカップリング７と共に、変圧器ハウジング８内に配置される変圧器１との電気プラグ型接続システムをもたらす。
【００３９】
１ｍｍ〜５ｍｍの間隔を有する、プローブ２の処置面と処置されるべき生物組織Ｇとの間で、供給される高周波交流電圧および典型的なパルスパターンは、コールドプラズマの形成または低圧プラズマの形成をもたらし、このプラズマにより、組織Ｇに付着するバクテリア、細菌、ウイルス、菌類、または、他の同等の微生物を殺すことができる。
【００４０】
ガラスプローブとして構成されるプローブ２内のガスは、グロー放電（マイクロ放電）を生み出すために、発生される高周波交番電磁場に晒される。この場合、変圧器の出力は、導電性ガスを用いてプローブ２の処置面に伝えられる１．８Ｖ〜３５Ｖの範囲内の電圧を設定できるように制御デバイス３を介して調整され得る。プローブ２の処置面が処置されるべき組織Ｇの真上に位置される場合、その電圧は、インストゥルメントプローブ先端と皮膚表面との間の空気の皮膚抵抗に応じて設定される。
【００４１】
低圧プラズマまたはコールドプラズマの直接的な発生のための方法は、図６に示される誘電体バリア放電の構造に対応する。励起電圧が変圧器１内で発生される。この場合、プローブ２は、金属電極１４と誘電体１５とを形成する。処置されるべき組織Ｇによって接地電極が形成され、それにより、組織Ｇとプローブ２の金属電極１４との間に、変圧器１により供給されるほぼ高周波の励起電圧１６が印加される。例示された図は、他の評価のためのモデルとしての役目を果たす。
【００４２】
誘電体バリア放電によるプラズマ形成の物理的評価。誘電妨害放電または無音放電とも呼ばれる誘電体バリア放電は、点火段階中に大気圧で非熱的プラズマフィラメントＰを引き起こす。この評価において、誘電妨害放電または無音放電は、コロナ放電と並んで、点火段階中に大気圧で非熱的プラズマフィラメントＰを引き起こすガス放電の変形である。ガス放電の２つの形態間の違いは、放電フィラメントの消弧メカニズムにある。コロナ放電の場合には、消弧メカニズムが空間電荷配向であり、バリア放電の場合には、消弧メカニズムが表面電荷配向である。
【００４３】
図６に示される主要な構造は、２つの電極、すなわち、高電圧電極１４と接地電極Ｇとから成り、これらの電極間に１つ以上の誘電体バリア１５（アイソレータ）を有する。数ｍｍ〜ｃｍ範囲内程度の大きさの幅が変えられる隙間が誘電体１５と接地電極Ｇとの間に位置付けられる。処置されるべきサンプルは接地電極Ｇ上に位置されるか、または接地電極Ｇを形成する。放電をもたらすためには、１〜１００ｋＶの交流電圧および１０〜５０ｋＨｚの周波数が必要とされる。この放電は、マイクロ放電またはプラズマフィラメントＰの形成によって特徴付けられる。この反応では、電荷キャリアが誘電体１５の表面上に蓄積して外部電場を弱め、それにより、プラズマフィラメントＰが消滅される。誘電体１５は、電流制限に役立つとともに、統計的に均一に分布される複数の点で放電が行なわれることを可能にし、それにより、処置されるべき組織Ｇの全表面の面積プラズマ処置を可能にする。
【００４４】
図３および図４は、安全デバイス３０が例示される、２つの回路図を一例として示す。図３に係る安全デバイスは接点ブリッジとして形成され、この接点ブリッジは、該接点ブリッジのスイッチの位置のみに関連して制御デバイス３または変圧器１の電力の設定を行なうが、図４に係る構成は更に複雑である。
【００４５】
図４において、安全デバイス３０は、本発明に係る装置に取り付けられるプローブ２の助けによりソフトウェア制御下で制御デバイス３または変圧器１のための電力の設定を行なうプロセッサ４０によって実施される。この場合、プローブ２は、プロセッサ４０と通信して、プロセッサに対してそのアプリケーションパラメータまたは動作パラメータを与える。この情報を参照して、プロセッサ４０は、制御デバイス３または変圧器１に適した電力パラメータを突き止め、これらのパラメータを制御デバイス３へ通信する。これは、ひいては、対応する設定をもたらし、それにしたがって処置を行なうことができるようになる。
【００４６】
プラズマ形成の物理的な評価は、パッシェン・タウンゼント法にしたがって行なわれる。解析は、図６に示される誘電体バリア放電のためのモデルに関連する。評価は、プラズマの形成をもたらす絶縁破壊電圧（＝点火電圧）を決定できるようにする。絶縁破壊電圧を下回ると、コールドプラズマまたは低圧プラズマにおいて特徴的なプラズマフィラメントＰが存在する。
【００４７】
開始点は、ｄ＝１ｍｍのプレート間隔を有するコンデンサである。そのプレート間に空気が位置付けられる。αは、電子が中性の原子または分子をイオン化させる単位長さ当たりの確率であるとし、この場合、急速に変化する電場とイオンの大きい質量とに起因して、イオンと中性原子との衝突を無視できる。
【００４８】
Ｎが生成される電子の数であれば、以下が成り立つ。
ｄＮ／ｄｘ＝αＮ          （１．１）
⇒Ｎ（ｄ）＝Ｎ０ｅαｄ          （１．２）
ここで、Ｎ０は、例えば宇宙放射線によって外的に生成される電子の数である。イオン化衝突の数は、圧力ｐとイオン化衝突の確率とに比例する。
【００４９】
また、電子の運動エネルギーに関しては、以下が成り立つ。
Ｅｉｏｎ＝ｅＥλｉｏｎ      （１．３）
ここで、λｉｏｎは加速経路であり、Ｅは印加電場強度である。非弾性衝突に起因して、ごく一部分であるｅｘｐ（λｉｏｎ／λｉｎｅｌ）が、エネルギー損失することなく経路λｉｏｎを通り抜ける。
したがって、定数αに関しては、以下となる。
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ここで、γは、イオンごとに生成される電子の数（第３タウンゼント係数）であり、これを用いて点火条件
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がもたらされる。この場合、一般に、γ＜＜１が適用される。
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空気に関するパッシェン曲線（曲線１）とＳＦ６に関するパッシェン曲線（曲線２）
ｐ：圧力
ｓ：隙間サイズ
【００５０】
パッシェン曲線は、隙間サイズと圧力との積に対するガス放電の発生のための絶縁破壊電圧の依存性を表わす。
【００５１】
この場合においては、隙間幅への絶縁破壊電圧の依存性を推定できる。
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【００５２】
したがって、電気的な絶縁破壊は、１ｂａｒの空気において３ｋＶの電圧で起こる。ここでは全体の経路ｄで全ての原子または分子がイオン化されるため、これは、安定したプラズマのために必要な電圧における上限である。この電圧を下回ると、バリア放電では、コールドプラズマにおいて特徴的である細い放電チャンネル（プラズマフィラメントＰ）が電極間（１ｍｍの領域内の間隔）に生じる。統計的に分布される大気圧では、多数の一時的な放電チャンネル（マイクロ放電）が観察される。
【００５３】
プラズマの存在のために必要な基準は、デバイ長がシステムの測定値と比べて小さいことである。この遮蔽長さは、この長さで局所的なイオン放出または電子放出の可能性が十分に劇的に（一般的には１／ｅ倍まで）減少してしまうという点において特徴付けられる。したがって、これは、プラズマ中でプラスイオンが球状の電子雲により取り囲まれ、それにより、電荷がある程度まで互いを補償するからであり、この場合、これらの球の半径はデバイ長である。この場合、電子の動きに対する交番電磁場内のイオンの動きは、イオンの非常に大きな質量に起因して無視されてもよい。同じことがデバイ長に当てはまる。
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【００５４】
電子がそれらの小さい質量に起因してイオンよりも高い温度を有する非等温プラズマにおいては、バリア放電の場合、
Ｔｅ〜１−１０ｅＶ          （２．２）（電子温度）、および、
ｎｅ〜１０２０−１０２１ｍ−３          （２．３）（電子の体積数密度）。
これらの値が方程式（２．１）に挿入される場合には、バリア放電の非等温プラズマのデバイ長に関しては、
λｄ＝２．３５・１０−６ｍ          （２．４）
となる。この場合、このデバイ長は、ｎｅ＝１０２０ｍ−３の数密度およびＴｅ＝１０ｅＶ＝１，１６・１０５Ｋの電子温度の最も好ましくないケースに関して計算された。
【００５５】
この場合において、システムがｍｍ範囲内程度の大きさを有すると仮定されれば、デバイ長が１０００倍だけ小さく、それにより、プラズマの存在のために必要な基準が満たされる。
【００５６】
更なる基準は、デバイ球における荷電粒子の平均数が１よりも大きいことである。好ましくない状況ｎｅ＝１０２０ｍ−３では、約５０００個の荷電粒子がデバイ球内に位置され、それにより、この基準も満たされる。
【００５７】
本発明に係る装置のパラメータは、コールドプラズマを発生させるための物理的な必要条件を満たす。
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【符号の説明】
【００５８】
１  変圧器
２  プローブ
３  制御デバイス
４  一次コイル
５  二次コイル
７  カップリング
８  変圧器ハウジング
９  カップリング
１０  ロッドコア
１１  チャンバ
１２  接点スプリング
１３  電源
１４  金属電極
１５  誘電体
１６  励起電圧
３０  安全デバイス
４０  プロセッサ
Ｐ  プラズマフィラメント
Ｂ  重なり領域
ｄ１  間隔
ｄ２  間隔
Ｆ  フィンガ
Ｋ  全キャパシタンス
ＣＦ  キャパシタンスフィンガ
Ｌ  長さ
ＳＫ  共振回路
Ｇ  組織
【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年5月12日(2014.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧プラズマを使用して生物組織（Ｇ）を処置するための装置であって、
ａ）高周波電磁場を発生させるための変圧器（１）と、
ｂ）前記変圧器（１）に電気的に結合され得るプローブ（２）と、
ｃ）前記変圧器（１）により発生される高周波電磁場を制御するための制御デバイス（３）と、を備え、
安全デバイス（３０）は、前記制御デバイス（３）と関連付けられ、
前記変圧器（１）により発生される電磁場の出力は、前記安全デバイス（３０）により、対応する用途のために自動的に設定され得ることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記変圧器（１）は、前記制御デバイス（３）の電気的／電子的な接続のために、前記プローブ（２）のカップリング（７）とは反対側に位置するカップリング（９）を有する変圧器ハウジング（８）を備え、
前記変圧器ハウジング（８）は、好ましくは、ハンドルとして構成されるとともに、それに対応して人間工学的に形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御デバイス（３）は、前記変圧器ハウジング（８）の内側または外側に配置されるとともに、電源に接続され得ることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記安全デバイス（３０）は、前記プローブ（２）または前記制御デバイス（３）と前記変圧器（１）との間のカップリング（７，９）と関連付けられる電気プラグ型接続システム内のジャンパーとして形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記安全デバイス（３０）は、レジスタ、メモリチップ、または、プロセッサ（４０）として構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記メモリチップまたは前記プロセッサ（４０）は、前記プローブ（２）と通信するように構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記メモリチップまたは前記プロセッサ（４０）は、前記制御デバイスおよび／または前記変圧器（１）のための電力パラメータを決定するように構成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記メモリチップまたは前記プロセッサ（４０）は、前記制御デバイス（３）および／または前記変圧器（１）のための電力パラメータを、前記制御デバイス（３）へ転送するように、特に暗号化して転送するように、形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記安全デバイス（３０）は、通信目的のためにセンサに接続され、
前記センサは、前記プローブ（２）の処置面の環境パラメータを決定し、
前記センサは、特に、前記プローブ（２）の処置面の環境における大気の組成を決定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記プローブ（２）は、ガラスプローブとして構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記ガラスプローブは、負圧下で、好ましくは、５００Ｐａ〜３０００Ｐａ、特に好ましくは２０００Ｐａの負圧下で、導電性ガス、好ましくは希ガスまたは希ガス混合物で充填されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【国際調査報告】
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