(57)【要約】【課題】改善された治療結果を達成できる間接的プラズマ治療のための装置および方法を提供する。【解決手段】プラズマ治療に使用できるガス放電域の反応性ガスを生成するように設計されたガス放電発生器を含む、人間の医療用又は獣医治療用の装置であって、反応室の出口開口部の方向に、前記反応室を介して前記ガス放電域からのガスの流れを生成するように設計されたフロージェネレーターと、前記反応室から散布位置に前記反応性ガスを放出するための前記出口開口部に連結された散布装置とを備え、前記フロージェネレーターおよび／又は前記反応室は、当該反応室および／又はガス放電域に乱流を発生させるように設計されている。【選択図】図１
2020516431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ治療に使用できるガス放電域の反応性ガスを生成するように設計されたガス放電発生器を含む、人間の医療用又は獣医治療用の装置であって、
反応室の出口開口部の方向に、前記反応室を介して前記ガス放電域からのガスの流れを生成するように設計されたフロージェネレーターと、
前記反応室から散布位置に前記反応性ガスを放出するための前記出口開口部に連結された散布装置と、を備え、
前記フロージェネレーターおよび／又は前記反応室は、当該反応室および／又は前記ガス放電域に乱流を発生させるように設計されている、人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項２】
前記出口開口部は、前記反応室および／又は前記放電域の入口開口部よりも、前記フロージェネレーターによって生成されたガス流の主流方向に垂直に広がる平面内の開口面積が小さい、請求項１に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項３】
前記反応室は、少なくとも部分的にほぼ円筒カバー形状であり、その一端に入口開口部があり他端に前記出口開口部がある周壁を有する、請求項１又は２に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項４】
前記出口開口部は、管継手の形状で作られた接続片を貫通し、好ましくは円筒カバーの形で周壁にほぼ平行に延びている、請求項１乃至３の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項５】
前記入口開口部又は前記ガス放電域の開口面積と前記出口開口部の開口面積との比率は、５よりも大きく、好ましくは１０よりも大きく、特に１５以上である、請求項１乃至４の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項６】
前記入口開口部又は前記ガス放電域の開口面積と前記出口開口部の開口面積との比率は、９０未満であり、特に５０未満であり、好ましくは４０以下である、請求項１乃至５の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項７】
前記反応室の直径は、２０ｍｍよりも小さく、好ましくは１５ｍｍよりも小さく、および／又は５ｍｍよりも大きく、好ましくは７．５ｍｍよりも大きく、特に約１０ｍｍである、請求項１乃至６の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項８】
前記反応室は、前記フロージェネレーターによって生成されたガス流の主流方向に１５ｍｍ以上、特に２０ｍｍ以上の長さを有し、８０ｍｍ未満、特に６０ｍｍ未満の長さを有し、前記反応室の長さは好ましくは約４０ｍｍである、請求項１乃至７の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項９】
前記反応室の最大直径に対する軸方向の長さの比率は、２よりも大きく、特に３よりも大きく、１０よりも小さく、特に５よりも小さい、請求項１乃至８の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項１０】
前記ガス放電域は少なくとも部分的に前記反応室内に配置されている、請求項１乃至９の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項１１】
前記反応室は少なくとも部分的に絶縁性プラスチックで作られている、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの金属部品が前記反応室の内部境界面の領域に配置されている、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項１３】
ガス放電発生器を操作して誘電体バリア放電を発生させる、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項１４】
前記放電域および／又は前記放電域の前の流れ方向および／又は前記放電域の後の流れ方向にプロセスガスを加湿する加湿装置により特徴付けられる、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項１５】
前記塗布装置は、チューブ、特に気密性のプラスチックチューブを有する、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項１６】
前記チューブの内径に対する長さの比率は、７よりも大きく、好ましくは１０よりも大きく、および／又は３０よりも小さく、特に２５よりも小さい、請求項１５に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項１７】
前記チューブの内径は、２〜８ｍｍの範囲であり、特に約４ｍｍである、請求項１５又は１６に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項１８】
反応性ガスが、プロセスガス、特に空気から放電域にて生成され、前記反応室の出口開口部の方向に放出されて乱流ガス流が前記放電域および／又は前記反応室で生成される、プラズマ療法で使用できる反応性ガスの生成方法。
【請求項１９】
５〜５０Ｐａ、特に１０〜４０Ｐａ、特に好ましくは２３〜３５Ｐａの範囲の動圧が前記出口が開く前に生成される、請求項１８に記載の反応性ガスの生成方法。
【請求項２０】
前記ガスは、２０ｌ／ｍｉｎ未満、好ましくは１０ｌ／ｍｉｎ未満であって、２．５ｌ／ｍｉｎを超える流速で前記反応室から放出される、請求項１８又は１９に記載の反応性ガスの生成方法。
【請求項２１】
前記プロセスガスは、前記放電域の前、最中、および／又は後に加湿される、請求項１８乃至２０の何れか１項に記載の反応性ガスの生成方法。
【請求項２２】
前記プロセスガスの相対湿度は、５０％未満、特に１５％未満に低下する、請求項２１に記載の反応性ガスの生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ治療に使用できるガス放電域の反応性ガスを生成するように設計されたガス放電発生器と、反応室の出口開口部の方向へ当該反応室を通るガス放電域からのガス流れを生成するように設計されたフロージェネレーターと、反応性ガスを反応室から散布位置に放電するための上記出口開口部に結合された塗布装置とを含む、人間の医療用又は獣医治療用の装置、およびプラズマ療法において用いられる反応性ガスを生成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
治療学的な治療においては、従来の医薬品および物理的治療アプローチ、たとえば圧縮および／又は陰圧療法に加えて、最近では、反応性ガスが使用される治療アプローチも用いられている。対応する治療アプローチは、あらゆる種類の皮膚病および創傷の治療のための皮膚科の分野、腫瘍学的疾患および歯科で知られるようになった。プラズマ処理の過程で、反応性ガス種が形成され、特に処理領域で濃縮される。これは一つの可能な物理的治療アプローチを構成する。
【０００３】
反応性ガスには、反応性の高い成分が含まれている。これらは、タンパク質、脂質、および核酸を非選択的に酸化する表面上で酸化力を発揮する。高等真核細胞は、非常に発達した防御機構を有しており、細菌、真菌、又はウイルスよりも実質的に良好に引き起こされる酸化ストレスに対処することができる。これらの防御メカニズムには、とりわけ、抗酸化物質、カタラーゼやディスムターゼ等のＲＯＳ（反応性酸素種）を破壊する酵素、およびＤＮＡ修復機構が含まれる。したがって、反応性ガスは、特に創傷および皮膚病の治療において上手く適用される。
【０００４】
プラズマ処理中、反応性ガスは、一般にガス放電で十分なエネルギーを伝達することにより形成される。このタイプのガス放電においては、部分的又は完全に帯電した粒子で構成されるプラズマが生成され、そこから反応性ガス種が発生する。プラズマは、多くの場合、例えば交流、直流励起又はマイクロ波励起による静電場又は電磁場で生成される。再生医療の目的では、一般に低温大気圧プラズマが使用される。空気が反応性ガス又はプロセスガスとして使用される場合、反応性酸素および窒素種、例えばオゾン（Ｏ３）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、又は強力な酸化効果を有する一酸化窒素は、主にプラズマの生成物として生成される。さらに、励起されたプラズマ成分の緩和時に放電される電子とイオン、および光子は、プラズマ自体で生成され、それ自体が創傷治癒を支援する消毒効果を示す場合がある。
【０００５】
低温大気圧プラズマは、マイクロ波励起による絶縁被覆電極間の電気バリア放電、又はガスが満たされた空間でのアクティブ誘電体としての圧電トランスによって形成される。プラズマ療法では、以下の治療アプローチの間で基本的な区別が行われる。
【０００６】
１．直接プラズマ療法
この治療アプローチでは、プラズマは一般に誘電体バリア放電によって治療又は創傷領域自体で生成され、治療領域又は皮膚はガス放電手段によるプラズマ生成の電極又は対電極として使用できる。直接プラズマ処理のための装置は、例えば特許文献１および特許文献２に記載されている。
【０００７】
２．間接的プラズマ療法
間接プラズマ治療においては、プラズマは、特別なプラズマ発生器で生成され、拡散によって、又はオプションで圧縮空気、ポンプ若しくは人工呼吸器によって、治療部位に運ばれる。例えば特許文献３に記載されている間接的プラズマ治療のための装置においては、反応性ガスはハウジングに配置されたプラズマ発生器で生成される。ハウジング内に配置されたフロージェネレーターを使用して、反応性ガスが自由噴流の形で処理エリアに運ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０２３４７８号
【特許文献２】国際公開第２０１５／１８４３９５号
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１２００３５６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
間接的プラズマ治療のための従来の装置および方法では、多くの場合、満足のいく治療結果を達成できないことが示されている。
【００１０】
従来技術におけるこれらの問題を考慮して、本発明の根底にある目的は、改善された治療結果を達成できる間接的プラズマ治療のための装置および方法を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
装置に関して、この目的は、フロージェネレーターおよび／又は反応室が、当該反応室内および／又はガス放電域内に乱流を生成するように設計されていることを本質的に特徴とする既知の装置の更なる開発により達成される。
【００１３】
本発明に係る装置においては、反応室および／又はガス放電域内の乱流は、プロセスガスの個々の分子がその中に形成されるバッファ領域に至る。プロセスガスは、そのまま中間貯蔵され、中間貯蔵期間に亘ってガス放電の電磁場の影響を受ける。したがって、ガス放電に影響を与えることにより反応性ガスの収率が増加する。結果として、これは治療の成功の改善に繋がるのである。
【００１４】
反応室の出口開口部は、反応室の入口開口部および/又は放電域よりも、フロージェネレーターにより生成されたガス流の主流方向に垂直に広がる平面内の開口面積が小さい場合、特に有利であることが分かった。出口開口部に整列されたこのガス流は出口が開口される前に動圧を生じさせる。この動圧は、プロセスガスを放電域に少なくとも部分的に戻す乱流を導き、さらに放電の影響を受けるプロセスガスによってプロセスガス用の上述のバッファを作る。
【００１５】
定義された流量比の作成に関して、反応室が、少なくとも部分的に円筒カバー状に形成されており、その一端にプロセスガスのための入口開口部があると共にもう一方の端に出口開口部がある周壁を有する場合に有利であることが分かった。円筒カバー状に形成された周壁の円筒軸は、好ましくは、フロージェネレーターによって生成されたガス流の主な流れ方向にほぼ平行に走る。
【００１６】
シンプルで信頼性の高い散布装置を提供するという点では、反応室の出口開口部が管継手の形状で作られた接続片を貫通し、好ましくは周壁にほぼ平行に走る場合に有利であることが分かっている。これにより、接続片に散布装置の散布チューブを取り付けることができる。
【００１７】
過度に大きな流れ抵抗を回避すると同時に十分に乱流を確保することにより、プロセスガスの緩衝を十分な程度まで確保することができる。主流方向に垂直に広がる方向における入口開口部の開口面積又はガス放電域の面積の出口開口部の開口面積に対する比率は５よりも大きく、好ましくは１０より大きく、特に１５以上の値を想定するが、９０よりも小さく、特に５０よりも小さく、好ましくは４０以下である場合に有利であることが分かっている。
【００１８】
反応室の直径は、２０ｍｍよりも小さく、好ましくは１５ｍｍよりも小さいが、５ｍｍよりも大きく、好ましくは７．５ｍｍよりも大きく、特に約１０ｍｍであることが有利であることが経験的に示される。反応室の直径が大きすぎる場合には、当該反応室によって形成されたバッファ領域内のプロセスガスの影響はガス放電が原因で小さくなるが、同時に、反応性ガスの望ましくない除反応が反応室内で既に起こっている可能性がある。他方、反応室の直径が小さすぎると、反応室内の望ましくない圧力上昇が生じ、これにより、反応性ガスの過度の衝突消光が生じる可能性がある。
【００１９】
上記の理由により、反応室が、フロージェネレーターによって生成されたガス流の主流方向に１５ｍｍ以上、特に２０ｍｍ以上の長さを有する場合にまた有利である。しかしながら、反応室の長さは、好ましくは８０ｍｍ未満、特に６０ｍｍ未満である。約４０ｍｍの反応室の長さが特に有利であることが分かっている。
【００２０】
反応性ガスの効果的な生成に関して、反応室の最大直径に対する反応室の軸方向長さの比率が２よりも大きく、特に３よりも大きいが、１０未満であり、特に５未満であれば有利であることがさらに分かった。
【００２１】
本発明の枠組み内で、放電域はまた、少なくとも部分的に反応室内に位置されてもよい。この目的のために、誘電体又は圧電変換器で任意に覆われた放電電極は、誘電体電極として反応室内に配置されてもよい。
【００２２】
反応室自体は、例えば電気絶縁性プラスチックなどの化学的に不活性な材料でできていることが好ましい。本発明に係る装置においては、放電方向および／又は放電タイプは、１つ又は複数の誘電体および／又は金属部品の統合によって明確に操作することができる。例えば、反応室の内側境界面の領域に少なくとも１つの金属部品を配置することが考えられる。放電電極の領域で誘電体バリアを使用すると、誘電体バリア放電が発生する。放電域の後続の金属リングはこの方向にアーク放電を引き起こす可能性がある。反応性ガスの組成に影響を与えるという観点から、放電域および/又は放電域の前の流れ方向および/又は放電域の後の流れ方向にガスを加湿する加湿装置が設けられている場合、特に有利であることが分かった。
【００２３】
接続片を貫通する出口開口部の使用に関して既に説明したように、本発明の枠内において、散布装置が管、特に気密性のプラスチック製のチューブを有する場合に特に有利であることが分かった。このタイプのチューブの柔軟性により、放電域および/又は反応室で生成された反応性ガスはほぼ全ての散布位置に運び込まれることが可能となる。散布装置による輸送中の反応性ガスの望ましくない衝突消光を回避するために、チューブの内部直径に対するその長さの比率は７よりも大きく、好ましくは１０よりも大きく、および/又は３０よりも小さく、特に２５よりも小さい場合に有利であることが分かっている。チューブの長さと直径の比率は、出口開口部の直径とチューブ内に層流が形成されるように設定された動圧に対応するように選択される。その結果、衝突消光を大幅に抑制することができる。チューブの内径が２〜８ｍｍの範囲、特に約４ｍｍである場合に特に有利であることが分かっている。
【００２４】
本発明に係る装置に関連して既に上述したように、プラズマ治療で使用できる反応性ガスを生成するための本発明に係る方法においては、反応性ガスが、プロセスガス、特に空気から放電域内で生成され、反応室の出口開口部の方向に放出される。このことは、放電域および／又は反応室で乱流ガス流が生成されるという点で本質的に特徴付けられる。
【００２５】
乱流ガス流を生成する枠組み内で、ここでは、５〜５０Ｐａ、好ましくは１０〜４０Ｐａ、特に２３〜３５Ｐａの範囲の動圧が生成される。
【００２６】
ガスが２０ｌ／ｍｉｎ未満、好ましくは１０ｌ／ｍｉｎ未満であるが２．５ｌ／ｍｉｎ以上の流速で反応室から放出される場合、一方における反応性ガスの濃縮と他方における反応性ガスの粒子流との間の折衷となる。反応室からの反応性ガスの放出が過度に遅いと反応性ガスは特に十分に濃縮されるが、反応性ガスの粒子の流れは全体的に非常に小さくなり、治療の成功が十分に達成できなくなる。さらに、最小流量２．５ｌ／ｍｉｎに設定すると、例えば電極や圧電トランス等のプラズマ生成を引き起こす要素に追加の冷却装置を定期的に使用せずに済む。一方、反応室からの反応性ガスの過度の急速な放出は、放出されるガス中の反応性ガスの濃度が過度に低くなり、治療の成功を危険にさらすことになる。これらの理由により、上述の流速の上限および下限が特に有利となる。
【００２７】
本発明に係る方法の枠組み内で、放電域の前、最中および／又は後にプロセスガスが加湿される場合、反応性ガスの組成に影響を与えることができる。特に好ましくは、空気をプロセスガスとして使用することができる。プロセスガスの加湿は、プロセスガスの相対湿度が５０％未満、特に１５％未満に低下するように有利に行われる。プロセスガスの強力な加湿により、過酸化水素が主に反応性ガスとして形成されるが、濃度が高すぎるとこれは水および酸素と反応する。このため、プロセスガスの相対湿度は５０％未満に制限されている。本発明の枠組み内で、放電域に導入される前に周囲空気が１０％の相対湿度の値まで乾燥されていると有利であることが分かった。
【００２８】
図面における単一図は、本発明に係る装置の概略図を示している。この装置は、空気が電極６の領域に運ばれるのを補助する換気装置８を備える。プラズマ生成を伴うガス放電は、電極６の領域で起こる。電極６の下流には、プロセスガスが緩衝され、そこからプロセスガスが出口開口部２を通って放出される反応室１が接続される。反応室は、円筒形のカバーの壁によって区切られ、電極６とは反対側の端部には前壁が取り付けられ、その中に付属の散布装置として使用できるチューブを接続するための接続片３が取り付けられる。接続片３の内径は円筒カバーの形態である反応室１の壁の内径よりも小さい。このようにして、電極６とは反対側の反応室１の前面に動圧が形成され、その圧力が乱流を引き起こし、それによりプロセスガスが放電域、すなわち電極６の領域に何度も通過する。
【００２９】
図面に示される本発明の実施形態では、パッドの形態で作られた空気加湿装置が、電極６とは反対側の反応室１の前面領域に設けられ、それにより反応性ガスが影響を受ける可能性がある。図面によって示される本発明の実施形態では、電極６の領域にガス放電域が形成され、当該域は反応室１に達している。
【００３０】
本発明は、図面によって示される実施形態に限定されない。この実施形態の更なる進展では、圧電トランスの使用も考えられる。これらの変圧器では、最大の可能性は前端のコーナーにある。したがって、放電とプラズマ形成は通常これらのコーナーで行われる。ガス放電域の前における金属部分の反応室への統合は、さらにエッジに沿って放電を引き起こす可能性がある。これらの追加の寄生放電は、より短時間でより多くのプラズマを生成できるので、周囲空気のイオン化の効率を高める可能性がある。
【符号の説明】
【００３１】
１  イオン化室
２  狭窄出口
３  管継手
４  空気湿度強化用パッド
５  多重イオン化反応性ガス
６  生成プラズマ
７  プラズマ源
８  換気装置
９  入力ガス
【図１】
2020516431.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月26日(2019.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ治療に使用できるガス放電域の反応性ガスを生成するように設計されたガス放電発生器と、反応室の出口開口部の方向へ当該反応室を通るガス放電域からのガス流れを生成するように設計されたフロージェネレーターと、反応性ガスを反応室から散布位置に放電するための上記出口開口部に結合された塗布装置とを含む、人間の医療用又は獣医治療用の装置、およびプラズマ療法において用いられる反応性ガスを生成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
治療学的な治療においては、従来の医薬品および物理的治療アプローチ、たとえば圧縮および／又は陰圧療法に加えて、最近では、反応性ガスが使用される治療アプローチも用いられている。対応する治療アプローチは、あらゆる種類の皮膚病および創傷の治療のための皮膚科の分野、腫瘍学的疾患および歯科で知られるようになった。プラズマ処理の過程で、反応性ガス種が形成され、特に処理領域で濃縮される。これは一つの可能な物理的治療アプローチを構成する。
【０００３】
反応性ガスには、反応性の高い成分が含まれている。これらは、タンパク質、脂質、および核酸を非選択的に酸化する表面上で酸化力を発揮する。高等真核細胞は、非常に発達した防御機構を有しており、細菌、真菌、又はウイルスよりも実質的に良好に引き起こされる酸化ストレスに対処することができる。これらの防御メカニズムには、とりわけ、抗酸化物質、カタラーゼやディスムターゼ等のＲＯＳ（反応性酸素種）を破壊する酵素、およびＤＮＡ修復機構が含まれる。したがって、反応性ガスは、特に創傷および皮膚病の治療において上手く適用される。
【０００４】
プラズマ処理中、反応性ガスは、一般にガス放電で十分なエネルギーを伝達することにより形成される。このタイプのガス放電においては、部分的又は完全に帯電した粒子で構成されるプラズマが生成され、そこから反応性ガス種が発生する。プラズマは、多くの場合、例えば交流、直流励起又はマイクロ波励起による静電場又は電磁場で生成される。再生医療の目的では、一般に低温大気圧プラズマが使用される。空気が反応性ガス又はプロセスガスとして使用される場合、反応性酸素および窒素種、例えばオゾン（Ｏ３）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、又は強力な酸化効果を有する一酸化窒素は、主にプラズマの生成物として生成される。さらに、励起されたプラズマ成分の緩和時に放電される電子とイオン、および光子は、プラズマ自体で生成され、それ自体が創傷治癒を支援する消毒効果を示す場合がある。
【０００５】
低温大気圧プラズマは、マイクロ波励起による絶縁被覆電極間の電気バリア放電、又はガスが満たされた空間でのアクティブ誘電体としての圧電トランスによって形成される。プラズマ療法では、以下の治療アプローチの間で基本的な区別が行われる。
【０００６】
１．直接プラズマ療法
この治療アプローチでは、プラズマは一般に誘電体バリア放電によって治療又は創傷領域自体で生成され、治療領域又は皮膚はガス放電手段によるプラズマ生成の電極又は対電極として使用できる。直接プラズマ処理のための装置は、例えば特許文献１および特許文献２に記載されている。
【０００７】
２．間接的プラズマ療法
間接プラズマ治療においては、プラズマは、特別なプラズマ発生器で生成され、拡散によって、又はオプションで圧縮空気、ポンプ若しくは人工呼吸器によって、治療部位に運ばれる。例えば特許文献３に記載されている間接的プラズマ治療のための装置においては、反応性ガスはハウジングに配置されたプラズマ発生器で生成される。ハウジング内に配置されたフロージェネレーターを使用して、反応性ガスが自由噴流の形で処理エリアに運ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０２３４７８号
【特許文献２】国際公開第２０１５／１８４３９５号
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１２００３５６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
間接的プラズマ治療のための従来の装置および方法では、多くの場合、満足のいく治療結果を達成できないことが示されている。
【００１０】
従来技術におけるこれらの問題を考慮して、本発明の根底にある目的は、改善された治療結果を達成できる間接的プラズマ治療のための装置および方法を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
装置に関して、この目的は、フロージェネレーターおよび／又は反応室が、当該反応室内および／又はガス放電域内に乱流を生成するように設計されていることを本質的に特徴とする既知の装置の更なる開発により達成される。
【００１３】
本発明に係る装置においては、反応室および／又はガス放電域内の乱流は、プロセスガスの個々の分子がその中に形成されるバッファ領域に至る。プロセスガスは、そのまま中間貯蔵され、中間貯蔵期間に亘ってガス放電の電磁場の影響を受ける。したがって、ガス放電に影響を与えることにより反応性ガスの収率が増加する。結果として、これは治療の成功の改善に繋がるのである。
【００１４】
反応室の出口開口部は、反応室の入口開口部および/又は放電域よりも、フロージェネレーターにより生成されたガス流の主流方向に垂直に広がる平面内の開口面積が小さい場合、特に有利であることが分かった。出口開口部に整列されたこのガス流は出口が開口される前に動圧を生じさせる。この動圧は、プロセスガスを放電域に少なくとも部分的に戻す乱流を導き、さらに放電の影響を受けるプロセスガスによってプロセスガス用の上述のバッファを作る。
【００１５】
定義された流量比の作成に関して、反応室が、少なくとも部分的に円筒カバー状に形成されており、その一端にプロセスガスのための入口開口部があると共にもう一方の端に出口開口部がある周壁を有する場合に有利であることが分かった。円筒カバー状に形成された周壁の円筒軸は、好ましくは、フロージェネレーターによって生成されたガス流の主な流れ方向にほぼ平行に走る。
【００１６】
シンプルで信頼性の高い散布装置を提供するという点では、反応室の出口開口部が管継手の形状で作られた接続片を貫通し、好ましくは周壁にほぼ平行に走る場合に有利であることが分かっている。これにより、接続片に散布装置の散布チューブを取り付けることができる。
【００１７】
過度に大きな流れ抵抗を回避すると同時に十分に乱流を確保することにより、プロセスガスの緩衝を十分な程度まで確保することができる。主流方向に垂直に広がる方向における入口開口部の開口面積又はガス放電域の面積の出口開口部の開口面積に対する比率は５よりも大きく、好ましくは１０より大きく、特に１５以上の値を想定するが、９０よりも小さく、特に５０よりも小さく、好ましくは４０以下である場合に有利であることが分かっている。
【００１８】
反応室の直径は、２０ｍｍよりも小さく、好ましくは１５ｍｍよりも小さいが、５ｍｍよりも大きく、好ましくは７．５ｍｍよりも大きく、特に約１０ｍｍであることが経験的に示される。反応室の直径が大きすぎる場合には、当該反応室によって形成されたバッファ領域内のプロセスガスの影響はガス放電が原因で小さくなるが、同時に、反応性ガスの望ましくない除反応が反応室内で既に起こっている可能性がある。他方、反応室の直径が小さすぎると、反応室内の望ましくない圧力上昇が生じ、これにより、反応性ガスの過度の衝突消光が生じる可能性がある。
【００１９】
上記の理由により、反応室が、フロージェネレーターによって生成されたガス流の主流方向に１５ｍｍ以上、特に２０ｍｍ以上の長さを有する場合にまた有利である。しかしながら、反応室の長さは、好ましくは８０ｍｍ未満、特に６０ｍｍ未満である。約４０ｍｍの反応室の長さが特に有利であることが分かっている。
【００２０】
反応性ガスの効果的な生成に関して、反応室の最大直径に対する反応室の軸方向長さの比率が２よりも大きく、特に３よりも大きいが、１０未満であり、特に５未満であれば有利であることがさらに分かった。
【００２１】
本発明の枠組み内で、放電域はまた、少なくとも部分的に反応室内に位置されてもよい。この目的のために、誘電体又は圧電変換器で任意に覆われた放電電極は、誘電体電極として反応室内に配置されてもよい。
【００２２】
反応室自体は、例えば電気絶縁性プラスチックなどの化学的に不活性な材料でできていることが好ましい。本発明に係る装置においては、放電方向および／又は放電タイプは、１つ又は複数の誘電体および／又は金属部品の統合によって明確に操作することができる。例えば、反応室の内側境界面の領域に少なくとも１つの金属部品を配置することが考えられる。放電電極の領域で誘電体バリアを使用すると、誘電体バリア放電が発生する。放電域の後続の金属リングはこの方向にアーク放電を引き起こす可能性がある。反応性ガスの組成に影響を与えるという観点から、放電域および/又は放電域の前の流れ方向および/又は放電域の後の流れ方向にガスを加湿する加湿装置が設けられている場合、特に有利であることが分かった。
【００２３】
接続片を貫通する出口開口部の使用に関して既に説明したように、本発明の枠内において、散布装置が管、特に気密性のプラスチック製のチューブを有する。このタイプのチューブの柔軟性により、放電域および/又は反応室で生成された反応性ガスはほぼ全ての散布位置に運び込まれることが可能となる。散布装置による輸送中の反応性ガスの望ましくない衝突消光を回避するために、チューブの内部直径に対するその長さの比率は７よりも大きく、好ましくは１０よりも大きく、および/又は３０よりも小さく、特に２５よりも小さい。チューブの長さと直径の比率は、出口開口部の直径とチューブ内に層流が形成されるように設定された動圧に対応するように選択される。その結果、衝突消光を大幅に抑制することができる。チューブの内径は２〜８ｍｍの範囲、特に約４ｍｍである。
【００２４】
本発明に係る装置に関連して既に上述したように、プラズマ治療で使用できる反応性ガスを生成するための本発明に係る方法においては、反応性ガスが、プロセスガス、特に空気から放電域内で生成され、反応室の出口開口部の方向に放出される。このことは、放電域および／又は反応室で乱流ガス流が生成されるという点で本質的に特徴付けられる。
【００２５】
乱流ガス流を生成する枠組み内で、ここでは、５〜５０Ｐａ、好ましくは１０〜４０Ｐａ、特に２３〜３５Ｐａの範囲の動圧が生成される。
【００２６】
ガスが２０ｌ／ｍｉｎ未満、好ましくは１０ｌ／ｍｉｎ未満であるが２．５ｌ／ｍｉｎ以上の流速で反応室から放出される場合、一方における反応性ガスの濃縮と他方における反応性ガスの粒子流との間の折衷となる。反応室からの反応性ガスの放出が過度に遅いと反応性ガスは特に十分に濃縮されるが、反応性ガスの粒子の流れは全体的に非常に小さくなり、治療の成功が十分に達成できなくなる。さらに、最小流量２．５ｌ／ｍｉｎに設定すると、例えば電極や圧電トランス等のプラズマ生成を引き起こす要素に追加の冷却装置を定期的に使用せずに済む。一方、反応室からの反応性ガスの過度の急速な放出は、放出されるガス中の反応性ガスの濃度が過度に低くなり、治療の成功を危険にさらすことになる。これらの理由により、上述の流速の上限および下限が特に有利となる。
【００２７】
本発明に係る方法の枠組み内で、放電域の前、最中および／又は後にプロセスガスが加湿される場合、反応性ガスの組成に影響を与えることができる。特に好ましくは、空気をプロセスガスとして使用することができる。プロセスガスの加湿は、プロセスガスの相対湿度が５０％未満、特に１５％未満に低下するように有利に行われる。プロセスガスの強力な加湿により、過酸化水素が主に反応性ガスとして形成されるが、濃度が高すぎるとこれは水および酸素と反応する。このため、プロセスガスの相対湿度は５０％未満に制限されている。本発明の枠組み内で、放電域に導入される前に周囲空気が１０％の相対湿度の値まで乾燥されていると有利であることが分かった。
【００２８】
図面における単一図は、本発明に係る装置の概略図を示している。この装置は、空気が電極６の領域に運ばれるのを補助する換気装置８を備える。プラズマ生成を伴うガス放電は、電極６の領域で起こる。電極６の下流には、プロセスガスが緩衝され、そこからプロセスガスが出口開口部２を通って放出される反応室１が接続される。反応室は、円筒形のカバーの壁によって区切られ、電極６とは反対側の端部には前壁が取り付けられ、その中に付属の散布装置として使用できるチューブを接続するための接続片３が取り付けられる。接続片３の内径は円筒カバーの形態である反応室１の壁の内径よりも小さい。このようにして、電極６とは反対側の反応室１の前面に動圧が形成され、その圧力が乱流を引き起こし、それによりプロセスガスが放電域、すなわち電極６の領域に何度も通過する。
【００２９】
図面に示される本発明の実施形態では、パッドの形態で作られた空気加湿装置が、電極６とは反対側の反応室１の前面領域に設けられ、それにより反応性ガスが影響を受ける可能性がある。図面によって示される本発明の実施形態では、電極６の領域にガス放電域が形成され、当該域は反応室１に達している。
【００３０】
本発明は、図面によって示される実施形態に限定されない。この実施形態の更なる進展では、圧電トランスの使用も考えられる。これらの変圧器では、最大の可能性は前端のコーナーにある。したがって、放電とプラズマ形成は通常これらのコーナーで行われる。ガス放電域の前における金属部分の反応室への統合は、さらにエッジに沿って放電を引き起こす可能性がある。これらの追加の寄生放電は、より短時間でより多くのプラズマを生成できるので、周囲空気のイオン化の効率を高める可能性がある。
【符号の説明】
【００３１】
１  イオン化室
２  狭窄出口
３  管継手
４  空気湿度強化用パッド
５  多重イオン化反応性ガス
６  生成プラズマ
７  プラズマ源
８  換気装置
９  入力ガス
【手続補正２】
【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】
プラズマ治療に使用できるガス放電域の反応性ガスを生成するように設計されたガス放電発生器を含む、人間の医療用又は獣医治療用の装置であって、
反応室の出口開口部の方向に、前記反応室を介して前記ガス放電域からのガスの流れを生成するように設計されたフロージェネレーターと、
前記反応室から散布位置に前記反応性ガスを放出するための前記出口開口部に連結された散布装置と、を備え、
前記反応室の入口開口部の開口面積と前記出口開口部の開口面積との比率は５よりも大きく、前記反応室の前記入口開口部の開口面積と前記出口開口部の開口面積との比率は９０未満であり、前記フロージェネレーターおよび前記反応室が、前記反応室および／又は
当該反応室の直径が２０ｍｍよりも小さく５ｍｍよりも大きいことに特徴付けられた前記ガス放電域において乱流を生成するように設計されており、前記散布装置は気密性のプラスチック製のチューブを有し、前記チューブの内径に対する長さの比率は７よりも大きく且つ３０よりも小さいものであり、前記チューブの内径は２〜８ｍｍの範囲である、人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項２】
前記反応室は少なくとも部分的にほぼ円筒カバー形状の周壁を有し、その一端に前記反応室の前記入口開口部があり、そのもう一方の端部に前記出口開口部がある、請求項１に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項３】
前記出口開口部は、管継手の形状で作られた接続片を貫通し、好ましくは円筒カバーの形で周壁にほぼ平行に延びている、請求項１又は２に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項４】
前記反応室は、前記フロージェネレーターによって生成されたガス流の主流方向に１５ｍｍ以上、特に２０ｍｍ以上の長さを有し、８０ｍｍ未満、特に６０ｍｍ未満の長さを有し、前記反応室の長さは好ましくは約４０ｍｍである、請求項１乃至３の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項５】
前記反応室の最大直径に対する軸方向の長さの比率は、２よりも大きく、特に３よりも大きく、１０よりも小さく、特に５よりも小さい、請求項１乃至４の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項６】
前記ガス放電域は少なくとも部分的に前記反応室内に配置されている、請求項１乃至５の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項７】
前記反応室は少なくとも部分的に絶縁性プラスチックで作られている、請求項１乃至６の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項８】
少なくとも１つの金属部品が前記反応室の内部境界面の領域に配置されている、請求項１乃至５の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項９】
ガス放電発生器を操作して誘電体バリア放電を発生させる、請求項１乃至５の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【請求項１０】
前記放電域および／又は前記放電域の前の流れ方向および／又は前記放電域の後の流れ方向にプロセスガスを加湿する加湿装置により特徴付けられる、請求項１乃至９の何れか１項に記載の人間の医療用又は獣医治療用の装置。
【国際調査報告】
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