中空体内での放電発生装置及び方法
細くて長い管腔、可撓性もしくは剛性を有する誘電性の管、筒体、または別の中空体（以下では管と呼ぶ）内で、減圧、常圧、または過圧範囲内で物理的にプラズマを発生させる装置及び方法であって、これらの管の内壁またはプロセス媒体自体の洗浄、活性化、コーティング、修飾、及び生物学的浄化（殺菌、消毒、滅菌）のために、ガスもしくはガス混合物、１つもしくは複数の流体、気泡を含む流体、流体とガスの混合物、エアロゾル、及び／または泡（以下ではプロセス媒体と呼ぶ）で部分的にまたは完全に管を満たすか、またはそれらを管に流すことを特徴とする。この装置は、高圧供給機構と、プロセス媒体供給機構と、少なくとも１つの導電性接地電極と、少なくとも１つの導電性高圧電極とを含み、どちらの電極も管の壁内に埋め込まれている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細くて長い管腔、可撓性もしくは剛性を有する誘電性の管、筒体、または別の中空体（以下では管と呼ぶ）内で、減圧、常圧、または過圧範囲内で物理的にプラズマを一様に発生させるための装置及び方法であって、これらの管の内壁及び／またはプロセス媒体自体の洗浄、活性化、コーティング、修飾、及び生物学的浄化（殺菌、消毒、滅菌）のために、また、誘電体バリア放電を用いた、もしくはプロセス媒体中での電気的なガス放電によって生じる治療成分を用いた治療用途のために、ガスもしくはガス混合物、１つもしくは複数の流体、気泡を含む流体、流体とガスの混合物、エアロゾル、及び／または泡（以下ではプロセス媒体と呼ぶ）で部分的にもしくは完全に管を満たすか、またはそれらを管に流す、装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途に関して、特に医療機器用の生体材料の分野において、誘電性材料からなる細くて長い管の内壁を改質する必要がある。この改質には、洗浄、活性化、コーティング、修飾、及び生物学的浄化が含まれる。典型的には、これらの改質は材料の製造中には行うことができず、多くの分野で、また適用分野に応じて、仕上げプロセスの完了後に定期的に改質をし直さなければならない。この種の用途に関して、物理的プラズマが多くの利点を提供する。そのような物理的プラズマにより生成された改質は、表面にわたって均質に分散され、非常に薄く（ｎｍ範囲）、強い付着性があり、基礎材料の組成及び特性をごくわずかしか変えない。プロセス媒体と、プラズマの物理的パラメータとの適切な選択によって、様々な改質を達成することができる。コストの面で、また既存のプロセスステップに容易に組み込むことができるように、改質は、物理的プラズマによってできるだけ常圧下で行うべきである。
しかし従来、常圧下で管の長さにわたって均質なプラズマを発生させるのは、パラメータの変動範囲が大きく管のアスペクト比が大きい場合には非常に難しいことが分かっている。特に、複雑な医療製品、例えば内視鏡などでは、物理的プラズマを点火するために内視鏡の外部から作業チャネルの内部に電場を結合させるのは難しい。また、使用者の側でも、プラズマ用の出力を結合させるために電極を作業チャネル内に挿入することによって、チャネルの表面を損傷するおそれがある、という欠点がある。
【０００３】
プロセス媒体で満たされた管の内部で物理的プラズマを発生させるための装置及び方法は、多数の文献に記載されている。しかし、それらの文献に挙げられている技術的な解決策は、以下の欠点の少なくとも１つまたは複数を伴っている。
・装置が、未加工状態での管でしか機能せず、組み付けられた状態では機能しない。
・装置が、特別な内部電極を必要とする。
・装置が、特別な外部電極を必要とする。
・装置が、常圧では機能しない。
・例えば高いガス流量により、高い装置維持費がかかる。
・装置が処理できる区域が限られている。
・装置が、管の長さにわたる均質な処理を保証することができない。
・装置が、希ガスに限定され、それにより使用範囲が限られる。
・装置が、熱不安定性材料を加工するのには適していない。
・生物学的浄化が反応性の強い媒体で行われ、これは材料の損傷を伴う。
【０００４】
外部で発生された磁場に細長い管を通す方法がある。その際、磁場強度は、管の内部で物理的プラズマを点火するのに十分に大きい（特許文献１）。しかし、この方法は、組み付けられていない管に対してしか有用でない。例えば、市販の内視鏡にはこの方法を使用できないことがある。
【０００５】
さらなる方法は、管内に短い針を挿入し、それによりジェット状プラズマを発生させる。このとき、高いガス流量により、管内においてある距離にわたってプラズマを押し進めることができる（非特許文献１）。しかし、この方法では、管の全長にわたるプラズマの均質性は保証されない。さらにまた、この場合、追加の内部電極を設けて作業を行わなければならない。
【０００６】
一部が真空下にあるプロセスチャンバ内に管を導く方法が知られている。管の外部にある２つの電極が管内部に電場を発生して、プラズマを生成する（特許文献２）。しかし、この構造では、一部で真空が使用される。さらに、プロセスチャンバは、組み付けられていない管の処理にしか適していない。
【０００７】
さらなる構造は、管内にある内部電極と、管の下側にある外部電極とによって実現される（非特許文献２）。したがって、物理的プラズマは、電極間でしか発生されず、管の体積全体を満たすものではない。さらに、この構造でも追加の電極が必要とされ、これは、最終医療製品での使用を制限する。
【０００８】
流動ガス雰囲気中で、誘電体バリア放電によって発生された大気圧プラズマによって、筒体及び別の中空体の内壁の乾式生物学的浄化を行うための装置が知られており、この装置は、管の壁内に接地電極と導電性高圧電極を含み、これらの電極は平行に軸方向に延びている（特許文献３）。この装置の欠点は、電極の平行な軸方向配置にある。それにより、一方では、中空体の内部で不均質なプラズマが生成され、他方では、管が湾曲している場合に、材料に損傷を及ぼす引張力及び押圧力が電極で発生する。特に後者の欠点により、可撓性の維持が必須である構成（例えば内視鏡チャネル）には上記の装置を実装できない。
【０００９】
可撓性プラスチック管を加熱するための装置が知られている（特許文献４）。この装置では、少なくとも１つの加熱要素が、ねじ山状にポリマー層内に埋め込まれる。この装置の目的は、管内の気体状媒体または液体媒体の加熱である。ここで、上記の構造は、電気放電を発生させるためには使用されない。
【００１０】
さらに、管の内部に短い円柱形の電極を挿入し、対向電極を管の外部に置く方法が開発された（特許文献５）。この構造でも、管の内外で追加の電極が必要となり、したがって、複雑な医療製品、例えば内視鏡での使用が不可能となる。
【００１１】
処理すべき管内に長い管を押し入れる方法がある。挿入される管の端部に、２つの電極を設けられたヘッドがあり、それにより物理的プラズマを発生させることができる。挿入された管の回転及び軸方向移動により、処理すべき管の内壁を様々に改質することができる（特許文献６）。この構造でも、特別な場合には扱いにくいものが管に挿入される。さらに、管の内壁の均質な改質を保証するには、込み入った制御を行わなわなければならない。さらに、作用が点状であるため、得られる面積出力は実用には小さすぎる。
【００１２】
２つの環状の外部電極を互いに特定の距離で管の周りに位置決めする方法が知られている。この場合、２つの電極間でジェット状プラズマが点火する（特許文献７）。この構造も同様に外部電極を設けることで実現され、これは、いくつかの医療製品では使用できない。
【００１３】
誘電体筒体の外部でジェット状プラズマを発生させることができる装置が知られている（非特許文献３）。しかし、この装置を用いて、長い管の内部でプラズマを発生させることはできない。１つの機器で２つのプラズマ発生法（管内でのプラズマと管出口でのジェット状プラズマ）を必要とする用途には、この装置は適していない。
【００１４】
ある公開論文では、小さいガラス管の内部でプラズマが点火される。そのために、薄い内部電極が小さいガラス管の中に挿入される。銀箔が対向電極を成し、これはその管の外部に配置される（非特許文献４）。この方法も、外部電極及び内部電極を必要とし、したがって複雑な医療製品での使用には適していない。
【００１５】
さらに、ある公開論文では、窒素を用いてコロナ−アフターグロー放電を発生させる。次いで、アフターグロープラズマを高い流量で管内に導き、それにより、ある距離にわたってプラズマが管の内部に生じる（非特許文献５）。しかし、アフターグロー放電の強度は連続的に低下するので、この構造によって均質な改質を保証することはできない。さらに、そのような高いガス流量は、技術的な用途には有益でない。
【００１６】
さらなる構造が、非特許文献６に記載されている。ここでは、２つの接地電極が互いに平行に構成される。両方の接地電極に対して同じ距離で、中央に、同様にプレート状の高圧電極がある。各場合に高圧電極の上下に、改質すべき管を挿入することができ、それにより管の内部でプラズマが点火される。この構造も、管の内外に追加の電極を設けることで実現される。したがって、複雑な医療製品には適していない。
【００１７】
さらなる可能な技法は、特許文献８に示されている。ここでは、管の開始部で、高い流速及び高圧放電によって、非常に速い進行電離波が生成される。この波が管内に導かれ、管に沿って伝播するプラズマボールを生じる。しかし、この種のプラズマ発生は、ヘリウムでしか観察されなかった。管内の特定の場所に追加の前駆体を導入することもでき、それによりさらなる機能付与が可能である。しかし、別のガスの混入は、プラズマボールの急速なエネルギー損失をもたらし、それにより、管の全長にわたる均質な処理が保証されなくなる。さらに、例えば内視鏡の場合には、ガスの混入は、管の入口でしか可能でない。この場合、プラズマボールの到達距離の大幅な短縮とあいまって、内視鏡の全長にわたる均質な処理は可能でない。
【００１８】
ある公開論文では、絶縁破壊が流体中で検査される。その際、電極は、１ｍｍまでの間隔を有する。それにより一種のアーク放電が点火され、これは、一方では、非常にわずかな空間的な広がりしか有さず、さらに、基点で、材料に対する高い熱的負荷が生じる。したがって、この構造は、熱不安定性管内でのプラズマ発生には適していない（非特許文献７）。
【００１９】
別の公開論文では、針対平板（ｐｉｎ−ｔｏ−ｐｌａｔｅ）構成を用いて、液体中、または液体に取り囲まれた気泡中でストリーマが生成される。これらのストリーマは、基点で非常に高い温度を生み出し、また空間的な広がりが非常に限られている。したがって熱不安定性の細い管腔内部でのコーティングまたは浄化は可能でない（非特許文献８）。
【００２０】
さらなる公開論文は、流体中での１６ｃｍの距離にわたるプラズマの発生を示し、これは、ｎｓ範囲での交番電圧パルスによって発生される。しかし、この配置構成は、体積内の流体の浄化（ラジカル発生）のために特別に開発されている。この構造では、表面の処理は根本的に不可能である（非特許文献９）。
【００２１】
別の公開論文では、気泡中での電気放電の発生が基本的に可能であり、科学的な目的でそれを検査することができる基本的な構造が示されている。しかし、この構造は、流体中での材料のプラズマ改質及び浄化には適していない（非特許文献１０）。
【００２２】
流体中でガスプラズマを発生させるためのさらなる可能な技法が、非特許文献１１に示されている。そのために、小さいビニール管の周りに外部電極が螺旋状に固定され、対向電極として、その管の中央に金属棒が挿入される。次いで、アルゴン気泡を含む水がその管を通して流される。次いで、適切な高圧を印加することによって、アルゴン気泡中でプラズマが点火する。しかし、この装置は、内部電極を設けることで動作し、これは、実用的な使用には望ましくない。さらに、アルゴン気泡は、小さいビニール管の直径全体には及ばず、したがって表面の一様な処理は行われない。
【００２３】
流体を満たした筒体内で、洗浄の目的で、プラズマによって圧力波を発生させる装置が知られている（特許文献９）。しかし、この場合、圧力波発生のためにのみプラズマが使用され、したがって上記の装置を用いてプラズマによって流体自体を浄化することはできない。さらに、この装置は、管の全長にわたるプラズマ生成を保証しない。
【００２４】
電気的なガス放電によって流体を処理するための既知の方法が、特許文献１０に記載されている。流体の洗浄は、一部に流体を満たした容器内で、大気圧の下で、電極と流体の間のガス空間内でマイクロプラズマの形態での誘電体バリアガス放電を発生させることによって行われる。流体、流体とガスの混合物、エアロゾル、または泡で完全に満たした細長い中空体内で誘電体バリア放電を発生させることは、上記の方法の対象ではない。ただし、この方法は、例えば細長い管腔の洗浄の目的には適っている。さらに、上記の方法は、管の内壁の洗浄、活性化、コーティング、修飾、及び生物学的浄化（殺菌、消毒、滅菌）の要求を満たさない。
【００２５】
特許文献１１は、５０ｋＶの範囲内の非常に高い直流によって発生するコロナ放電を使用して、第１の流体を第２の流体中で固定するための方法に関する。
【００２６】
誘電体バリア表面放電によって表面を洗浄、活性化、コーティング、修飾、及び生物学的浄化（殺菌、消毒、滅菌）するための装置がある（特許文献１２）。しかし、この装置は、細い管腔内でプラズマを発生させるために内部電極を使用し、これは、実用的な使用には有利でない。
【００２７】
さらなる装置は、壁に流体膜が塗布された大きなプラズマチャンバを設けることで動作し、この流体膜が、後でアーク放電によってプラズマ処理される。このアーク放電を点火するためには高い出力が必要とされ、これは同時に非常に高いアーク温度を生じる。熱不安定性製品を処理するためには、この放電形態は使用できない。さらに、この装置の構造は、上記の目的に適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】ドイツ特許公表第６９５０２１８５Ｔ２号（欧州特許第０７４５１４９ Ｂ１号）
【特許文献２】欧州特許出願公開第０３４８６９０Ａ２号
【特許文献３】欧州特許出願公開第１９３３６０５Ａ１号
【特許文献４】国際公開第２００８／００５８２９Ａ２号
【特許文献５】特開２００２−３３７２１０号
【特許文献６】特開平７−１６９４０６Ａ号
【特許文献７】ＪＰ６２１９５０２８Ａ号
【特許文献８】国際公開第２００９／０５０２４０Ａ１号
【特許文献９】ドイツ特許第２３２５５１７号
【特許文献１０】ドイツ特許第４４４０８１３Ｃ２号
【特許文献１１】ドイツ特許公表第６０１０３９９７Ｔ２号（欧州特許第１２７６６９７Ｂ１号）
【特許文献１２】国際公開第２００９／０１９１５６Ａ２号
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】Ｐｈｙｓ． Ｐｌａｓｍａｓ １４， ０７４５０２ （２００７）
【非特許文献２】Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｐｏｌｙｍ． ２００８， ５， ６０６−６１４
【非特許文献３】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２００５， ８７， １１３９０２
【非特許文献４】Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｐｏｌｙｍ． ２００８， ５， ２６９−２７４
【非特許文献５】Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｐｏｌｙｍ． ２００８， ５， ５５９−５６８
【非特許文献６】Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｐｏｌｙｍ． ２００８， ５， １４−２５
【非特許文献７】Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １７ （２００８） ０２４０１０ （１０ｐｐ）
【非特許文献８】Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １７ （２００８） ０２４０２１ （７ｐｐ）
【非特許文献９】Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １６ （２００７） ２７３−２８０
【非特許文献１０】Ｊ． Ｐｈｙｓ． Ｄ： Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ４１ （２００８） １９４００７ （４ｐｐ）
【非特許文献１１】Ｐｌａｓｍａ （Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １７ （２００８） ０２５００６ （６ｐｐ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
本発明は、上記の技術的な解決策の欠点を克服することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記課題は、特許請求の範囲の特徴に従って解決された。本発明によれば、管の物理的、化学的、または機械的な特性、及び機能を変化させることなく管の全長にわたって均質な物理的プラズマを発生させるために、管の外部でも内部でも追加の電極が必要とされないように管の構造が変更された。この装置は、特にそのような管の構造を容易に低コストで変更する。同時に、それによって、そのような管を含む最終医療製品にはわずかな変更しか及ぼさない。さらに、本発明は、機器の解体または他の特別な装置が必要とされないように、複雑な医療製品の管内で物理的プラズマをできるだけ容易に発生させることを保証する。
【００３２】
管の周りに螺旋状に好ましくは等距離で延びる複数の金属導体（以下では電極と呼ぶ）を管壁に設ける。ここで、電極は管壁内にある。典型的には、そのために、電極を内管に巻き付けて、特殊な接着剤で固定し、次いで外管を収縮させる。さらなる可能な技法は、特殊な腐食またはコーティングプロセスによって個々の管内に電極を埋め込む、または導電体を塗布することにある。そのようにして形成される管は、内径が数ｃｍ〜１ｍｍ以下であり、長さが数メートルであることがある。ここで、電極の材料は必然的に導電性でなければならず、内管または外管の材料は誘電特性を有さなければならず、好ましくは厚さが１０〜５ｍｍである。
ここで、本発明によれば、電極は、好ましくは直径が１０〜２ｍｍの導線として提供することができる。同様に、別の断面幾何形状も使用可能である（例えば、好ましくは、典型的には厚さが１０〜５００μｍであり、幅が０．１〜２ｍｍである長方形の導線断面）。電極の距離と、電極間にある絶縁材料は、高圧を印加するときに電極間で得られる磁場強度が絶縁材料の誘電強度よりも小さいことを保証しなければならない。電極の数は２つ以上であり、好ましくは１つおきの電極が同じ電位にある。隣接する電極は個別に制御され、したがって電極の１つが接地電位になるように制御され、それに隣接する電極は、交番電圧で好ましくはｋＨｚ範囲内で制御される。本発明によれば、この構造によって、電極間で電場が発生され、点火電場を超えたときに物理的プラズマが発生する。この場合、電極の距離及び使用される処理ガス、ならびに使用される電極制御法によって、様々な放電モードを発生させることができる。したがって、体積放電及び表面放電は、用途に応じて、フィラメント状放電モード及び拡散放電モードとしても調節可能である。
【００３３】
さらなる実施形態では、電極は軸方向に沿ってチューブ壁内に延ばされる。
【００３４】
この装置のさらなる実施形態は、管壁の内部にある網目構造によって実現することができる。ここで、網目構造は非導電性材料からなり、これは、典型的には、例えば内視鏡用のそのような管の製造においても使用される。この網目構造に、連続的に、好ましくは等距離で導電体が編み込まれ、次いで管の全長にわたって広げられる。
【００３５】
本発明のさらなる実施形態では、管壁内に電極が埋め入れられ、チューブの外面の周りに導線格子がぴったりと巻き付けられる。壁の内部の電極は交番電圧で駆動され、一方、格子は接地電位にある。したがって、管の内部で表面放電が発生する。
【００３６】
さらなる実施形態では、プロセス媒体は、管の内部には入れられず、外部に塗布され、それにより管の外壁で物理的プラズマを発生させることができる。
【００３７】
さらなる実施形態では、管内に、誘電性物体及び／または誘電性液滴、例えばガラス玉及び／または油滴、特に、１００μｍよりも大きく、管の内径よりも小さい球体が、単独で、またはプロセス媒体と共に入れられる。
【発明の効果】
【００３８】
・この装置は、非常に多くの用途で使用可能であり、複雑な医療機器の作業チャネル及びジェットチャネル内でさえ問題なく物理的プラズマを発生させることができ、そのような機器の構造を大きく変える必要はなく、また機器の構成部品の機能に影響を及ぼすこともない。
・管の機能は完全に維持され（可撓性や曲率半径など）、強度は高められることさえある。電極の設計によっては外部座屈保護をなくすことができ、これにより製造サイズを小さくすることができる。
・多くの異なるプロセス媒体を使用可能である。
・装置は、管の内部での物理的プラズマの発生に加えて、洗浄、活性化、コーティング、修飾、及び生物学的浄化（殺菌、消毒、滅菌）のため、ならびに治療用途のために、管のガス出口でジェット状プラズマを発生させることも可能にする。
・物理的プラズマの発生は、管の濡れた内壁、または流体膜で覆われた内壁においても可能である。十分に高いガス流量では、プラズマ乾燥も可能である。
・プロセス媒体への誘電性物体の添加により、管の内部でより大きな表面積が生み出され、したがって例えばプロセス媒体のより高い洗浄性能が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】内管の周りに螺旋状に巻かれた円形断面の２つの電極を備える装置の基本構成を示す説明図
【図２】内管の周りに螺旋状に巻かれた円形断面の２つの電極を備える装置の基本構成を示す説明図
【図３】プラスチック格子に織り込まれたネットとしての電極を備える装置を示す説明図
【図４】プラスチック格子に織り込まれたネットとしての電極を備える装置を示す説明図
【図５】軸方向で平行な導線としての電極を備える装置を示す説明図
【図６】３つ以上の電極を使用する場合の典型的な実施形態を示す説明図
【図７】管のさらなる実施形態を示す説明図
【図８】遮蔽材も同様に管壁に組み込まれた、さらなる実施形態を示す説明図
【図９】さらなる実施形態を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、本発明を例示的実施形態に基づいてより詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されない。
【００４１】
様々な図面に示される例示的実施形態を用いて、本発明及びその利用可能性を詳細に説明する。装置の構造の個々の要素の識別のために、符号の説明の項に示す参照符号を使用する。
【００４２】
この装置は高圧供給機構を含み、その周波数範囲はキロヘルツ〜メガヘルツであり、大気圧放電を発生させるのに必要な１〜２５ｋＶの範囲内の電圧を提供し、装置はさらに誘電体管を含み、その直径は好ましくはμｍ〜ｍｍの範囲内であり、その長さは数センチメートル〜数メートルで変えることができ、装置はさらに、完全なチューブ壁内に導電性電極を含み、これらの電極は任意の形状にすることができ、μｍ〜数ｍｍの範囲内の直径を有することができる。
【００４３】
図１及び２は、内管（４）の周りに螺旋状に巻かれた円形断面の２つの電極を有する装置の基本構成を示し、ここで、電極の一方（１）は接地電位にし、他方（２）には交番電圧を印加する。ガスノズルを有するガス接続部を通してガス供給（７）が行われる。ここで、電極は、図３及び図４に示されるようにプラスチック格子に電極が織り込まれたネットとして、または図５に示されるように軸方向で平行な導線として、様々な配置構成及び数で設けることができる。電極の数は様々に変えることができる。内管及び外管は、すべての配置構成において同一であり、誘電体として働く。
【００４４】
図６に、３つ以上の電極を使用する場合に関して、典型的な実施形態が示されている。
【００４５】
図７は、管のさらなる実施形態を示し、ここでは、管壁内の接地電極がなくされており、その代わりに、管の外側の電気遮蔽材または座屈補剛材が接地極（Ｍａｓｓｅｅｌｅｋｔｒｏｄｅ）として使用される。それにより、管の内部で表面放電が生じる。図８では、遮蔽材も同様に管壁に組み込まれている。
【００４６】
図９は、さらなる実施形態を示し、ここでは、管内に、誘電性物体及び／または誘電性液滴、例えばガラス玉及び／または油滴、特には、１００μｍよりも大きく、管の内径よりも小さい直径を有する球体が、単独で、またはプロセス媒体と共に入れられている。
【００４７】
すべての例示的実施形態において、高圧電極は、キロボルト範囲内の電圧と数キロヘルツからメガヘルツまでの周波数で、正弦信号、矩形信号、または三角形信号によって制御される。その際、様々なデューティ比及びエッジ急峻度を使用することができ、いくつかのプロセスに関しては、特殊なパルス電圧またはバースト電圧が特別な利点を有することがある。
【符号の説明】
【００４８】
１ 接地電極
２ 高圧電極
３ 外部絶縁体
４ 内管
５ プロセス媒体内で点火されたプラズマ
６ 高圧源
７ プロセス媒体入口
８ 遮蔽材
９ 中間絶縁体
１０ プラスチック格子
１１ 誘電性物体（例えば気泡、液滴、球体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細くて長い管腔、可撓性もしくは剛性を有する誘電性の管、筒体、または別の中空体（以下では管と呼ぶ）内で、減圧、常圧、または過圧範囲内で物理的にプラズマを一様に発生させるための装置及び方法であって、これらの管の内壁及び／またはプロセス媒体自体の洗浄、活性化、コーティング、修飾、及び生物学的浄化（殺菌、消毒、滅菌）のために、また、誘電体バリア放電を用いた、もしくはプロセス媒体中での電気的なガス放電によって生じる治療成分を用いた治療用途のために、ガスもしくはガス混合物、１つもしくは複数の流体、気泡を含む流体、流体とガスの混合物、エアロゾル、及び／または泡（以下ではプロセス媒体と呼ぶ）で部分的にもしくは完全に管を満たすか、またはそれらを管に流す、装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの用途に関して、特に医療機器用の生体材料の分野において、誘電性材料からなる細くて長い管の内壁を改質する必要がある。この改質には、洗浄、活性化、コーティング、修飾、及び生物学的浄化が含まれる。典型的には、これらの改質は材料の製造中には行うことができず、多くの分野で、また適用分野に応じて、仕上げプロセスの完了後に定期的に改質をし直さなければならない。この種の用途に関して、物理的プラズマが多くの利点を提供する。そのような物理的プラズマにより生成された改質は、表面にわたって均質に分散され、非常に薄く（ｎｍ範囲）、強い付着性があり、基礎材料の組成及び特性をごくわずかしか変えない。プロセス媒体と、プラズマの物理的パラメータとの適切な選択によって、様々な改質を達成することができる。コストの面で、また既存のプロセスステップに容易に組み込むことができるように、改質は、物理的プラズマによってできるだけ常圧下で行うべきである。
しかし従来、常圧下で管の長さにわたって均質なプラズマを発生させるのは、パラメータの変動範囲が大きく管のアスペクト比が大きい場合には非常に難しいことが分かっている。特に、複雑な医療製品、例えば内視鏡などでは、物理的プラズマを点火するために内視鏡の外部から作業チャネルの内部に電場を結合させるのは難しい。また、使用者の側でも、プラズマ用の出力を結合させるために電極を作業チャネル内に挿入することによって、チャネルの表面を損傷するおそれがある、という欠点がある。
【０００３】
プロセス媒体で満たされた管の内部で物理的プラズマを発生させるための装置及び方法は、多数の文献に記載されている。しかし、それらの文献に挙げられている技術的な解決策は、以下の欠点の少なくとも１つまたは複数を伴っている。
・装置が、未加工状態での管でしか機能せず、組み付けられた状態では機能しない。
・装置が、特別な内部電極を必要とする。
・装置が、特別な外部電極を必要とする。
・装置が、常圧では機能しない。
・例えば高いガス流量により、高い装置維持費がかかる。
・装置が処理できる区域が限られている。
・装置が、管の長さにわたる均質な処理を保証することができない。
・装置が、希ガスに限定され、それにより使用範囲が限られる。
・装置が、熱不安定性材料を加工するのには適していない。
・生物学的浄化が反応性の強い媒体で行われ、これは材料の損傷を伴う。
【０００４】
外部で発生された磁場に細長い管を通す方法がある。その際、磁場強度は、管の内部で物理的プラズマを点火するのに十分に大きい（特許文献１）。しかし、この方法は、組み付けられていない管に対してしか有用でない。例えば、市販の内視鏡にはこの方法を使用できないことがある。
【０００５】
さらなる方法は、管内に短い針を挿入し、それによりジェット状プラズマを発生させる。このとき、高いガス流量により、管内においてある距離にわたってプラズマを押し進めることができる（非特許文献１）。しかし、この方法では、管の全長にわたるプラズマの均質性は保証されない。さらにまた、この場合、追加の内部電極を設けて作業を行わなければならない。
【０００６】
一部が真空下にあるプロセスチャンバ内に管を導く方法が知られている。管の外部にある２つの電極が管内部に電場を発生して、プラズマを生成する（特許文献２）。しかし、この構造では、一部で真空が使用される。さらに、プロセスチャンバは、組み付けられていない管の処理にしか適していない。
【０００７】
さらなる構造は、管内にある内部電極と、管の下側にある外部電極とによって実現される（非特許文献２）。したがって、物理的プラズマは、電極間でしか発生されず、管の体積全体を満たすものではない。さらに、この構造でも追加の電極が必要とされ、これは、最終医療製品での使用を制限する。
【０００８】
流動ガス雰囲気中で、誘電体バリア放電によって発生された大気圧プラズマによって、筒体及び別の中空体の内壁の乾式生物学的浄化を行うための装置が知られており、この装置は、管の壁内に接地電極と導電性高圧電極を含み、これらの電極は平行に軸方向に延びている（特許文献３）。この装置の欠点は、電極の平行な軸方向配置にある。それにより、一方では、中空体の内部で不均質なプラズマが生成され、他方では、管が湾曲している場合に、材料に損傷を及ぼす引張力及び押圧力が電極で発生する。特に後者の欠点により、可撓性の維持が必須である構成（例えば内視鏡チャネル）には上記の装置を実装できない。
【０００９】
可撓性プラスチック管を加熱するための装置が知られている（特許文献４）。この装置では、少なくとも１つの加熱要素が、ねじ山状にポリマー層内に埋め込まれる。この装置の目的は、管内の気体状媒体または液体媒体の加熱である。ここで、上記の構造は、電気放電を発生させるためには使用されない。
【００１０】
さらに、管の内部に短い円柱形の電極を挿入し、対向電極を管の外部に置く方法が開発された（特許文献５）。この構造でも、管の内外で追加の電極が必要となり、したがって、複雑な医療製品、例えば内視鏡での使用が不可能となる。
【００１１】
処理すべき管内に長い管を押し入れる方法がある。挿入される管の端部に、２つの電極を設けられたヘッドがあり、それにより物理的プラズマを発生させることができる。挿入された管の回転及び軸方向移動により、処理すべき管の内壁を様々に改質することができる（特許文献６）。この構造でも、特別な場合には扱いにくいものが管に挿入される。さらに、管の内壁の均質な改質を保証するには、込み入った制御を行わなわなければならない。さらに、作用が点状であるため、得られる面積出力は実用には小さすぎる。
【００１２】
２つの環状の外部電極を互いに特定の距離で管の周りに位置決めする方法が知られている。この場合、２つの電極間でジェット状プラズマが点火する（特許文献７）。この構造も同様に外部電極を設けることで実現され、これは、いくつかの医療製品では使用できない。
【００１３】
誘電体筒体の外部でジェット状プラズマを発生させることができる装置が知られている（非特許文献３）。しかし、この装置を用いて、長い管の内部でプラズマを発生させることはできない。１つの機器で２つのプラズマ発生法（管内でのプラズマと管出口でのジェット状プラズマ）を必要とする用途には、この装置は適していない。
【００１４】
ある公開論文では、小さいガラス管の内部でプラズマが点火される。そのために、薄い内部電極が小さいガラス管の中に挿入される。銀箔が対向電極を成し、これはその管の外部に配置される（非特許文献４）。この方法も、外部電極及び内部電極を必要とし、したがって複雑な医療製品での使用には適していない。
【００１５】
さらに、ある公開論文では、窒素を用いてコロナ−アフターグロー放電を発生させる。次いで、アフターグロープラズマを高い流量で管内に導き、それにより、ある距離にわたってプラズマが管の内部に生じる（非特許文献５）。しかし、アフターグロー放電の強度は連続的に低下するので、この構造によって均質な改質を保証することはできない。さらに、そのような高いガス流量は、技術的な用途には有益でない。
【００１６】
さらなる構造が、非特許文献６に記載されている。ここでは、２つの接地電極が互いに平行に構成される。両方の接地電極に対して同じ距離で、中央に、同様にプレート状の高圧電極がある。各場合に高圧電極の上下に、改質すべき管を挿入することができ、それにより管の内部でプラズマが点火される。この構造も、管の内外に追加の電極を設けることで実現される。したがって、複雑な医療製品には適していない。
【００１７】
さらなる可能な技法は、特許文献８に示されている。ここでは、管の開始部で、高い流速及び高圧放電によって、非常に速い進行電離波が生成される。この波が管内に導かれ、管に沿って伝播するプラズマボールを生じる。しかし、この種のプラズマ発生は、ヘリウムでしか観察されなかった。管内の特定の場所に追加の前駆体を導入することもでき、それによりさらなる機能付与が可能である。しかし、別のガスの混入は、プラズマボールの急速なエネルギー損失をもたらし、それにより、管の全長にわたる均質な処理が保証されなくなる。さらに、例えば内視鏡の場合には、ガスの混入は、管の入口でしか可能でない。この場合、プラズマボールの到達距離の大幅な短縮とあいまって、内視鏡の全長にわたる均質な処理は可能でない。
【００１８】
ある公開論文では、絶縁破壊が流体中で検査される。その際、電極は、１ｍｍまでの間隔を有する。それにより一種のアーク放電が点火され、これは、一方では、非常にわずかな空間的な広がりしか有さず、さらに、基点で、材料に対する高い熱的負荷が生じる。したがって、この構造は、熱不安定性管内でのプラズマ発生には適していない（非特許文献７）。
【００１９】
別の公開論文では、針対平板（ｐｉｎ−ｔｏ−ｐｌａｔｅ）構成を用いて、液体中、または液体に取り囲まれた気泡中でストリーマが生成される。これらのストリーマは、基点で非常に高い温度を生み出し、また空間的な広がりが非常に限られている。したがって熱不安定性の細い管腔内部でのコーティングまたは浄化は可能でない（非特許文献８）。
【００２０】
さらなる公開論文は、流体中での１６ｃｍの距離にわたるプラズマの発生を示し、これは、ｎｓ範囲での交番電圧パルスによって発生される。しかし、この配置構成は、体積内の流体の浄化（ラジカル発生）のために特別に開発されている。この構造では、表面の処理は根本的に不可能である（非特許文献９）。
【００２１】
別の公開論文では、気泡中での電気放電の発生が基本的に可能であり、科学的な目的でそれを検査することができる基本的な構造が示されている。しかし、この構造は、流体中での材料のプラズマ改質及び浄化には適していない（非特許文献１０）。
【００２２】
流体中でガスプラズマを発生させるためのさらなる可能な技法が、非特許文献１１に示されている。そのために、小さいビニール管の周りに外部電極が螺旋状に固定され、対向電極として、その管の中央に金属棒が挿入される。次いで、アルゴン気泡を含む水がその管を通して流される。次いで、適切な高圧を印加することによって、アルゴン気泡中でプラズマが点火する。しかし、この装置は、内部電極を設けることで動作し、これは、実用的な使用には望ましくない。さらに、アルゴン気泡は、小さいビニール管の直径全体には及ばず、したがって表面の一様な処理は行われない。
【００２３】
流体を満たした筒体内で、洗浄の目的で、プラズマによって圧力波を発生させる装置が知られている（特許文献９）。しかし、この場合、圧力波発生のためにのみプラズマが使用され、したがって上記の装置を用いてプラズマによって流体自体を浄化することはできない。さらに、この装置は、管の全長にわたるプラズマ生成を保証しない。
【００２４】
電気的なガス放電によって流体を処理するための既知の方法が、特許文献１０に記載されている。流体の洗浄は、一部に流体を満たした容器内で、大気圧の下で、電極と流体の間のガス空間内でマイクロプラズマの形態での誘電体バリアガス放電を発生させることによって行われる。流体、流体とガスの混合物、エアロゾル、または泡で完全に満たした細長い中空体内で誘電体バリア放電を発生させることは、上記の方法の対象ではない。ただし、この方法は、例えば細長い管腔の洗浄の目的には適っている。さらに、上記の方法は、管の内壁の洗浄、活性化、コーティング、修飾、及び生物学的浄化（殺菌、消毒、滅菌）の要求を満たさない。
【００２５】
特許文献１１は、５０ｋＶの範囲内の非常に高い直流によって発生するコロナ放電を使用して、第１の流体を第２の流体中で固定するための方法に関する。
【００２６】
誘電体バリア表面放電によって表面を洗浄、活性化、コーティング、修飾、及び生物学的浄化（殺菌、消毒、滅菌）するための装置がある（特許文献１２）。しかし、この装置は、細い管腔内でプラズマを発生させるために内部電極を使用し、これは、実用的な使用には有利でない。
【００２７】
さらなる装置は、壁に流体膜が塗布された大きなプラズマチャンバを設けることで動作し、この流体膜が、後でアーク放電によってプラズマ処理される。このアーク放電を点火するためには高い出力が必要とされ、これは同時に非常に高いアーク温度を生じる。熱不安定性製品を処理するためには、この放電形態は使用できない。さらに、この装置の構造は、上記の目的に適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】ドイツ特許公表第６９５０２１８５Ｔ２号（欧州特許第０７４５１４９ Ｂ１号）
【特許文献２】欧州特許出願公開第０３４８６９０Ａ２号
【特許文献３】欧州特許出願公開第１９３３６０５Ａ１号
【特許文献４】国際公開第２００８／００５８２９Ａ２号
【特許文献５】特開２００２−３３７２１０号
【特許文献６】特開平７−１６９４０６Ａ号
【特許文献７】ＪＰ６２１９５０２８Ａ号
【特許文献８】国際公開第２００９／０５０２４０Ａ１号
【特許文献９】ドイツ特許第２３２５５１７号
【特許文献１０】ドイツ特許第４４４０８１３Ｃ２号
【特許文献１１】ドイツ特許公表第６０１０３９９７Ｔ２号（欧州特許第１２７６６９７Ｂ１号）
【特許文献１２】国際公開第２００９／０１９１５６Ａ２号
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】Ｐｈｙｓ． Ｐｌａｓｍａｓ １４， ０７４５０２ （２００７）
【非特許文献２】Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｐｏｌｙｍ． ２００８， ５， ６０６−６１４
【非特許文献３】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２００５， ８７， １１３９０２
【非特許文献４】Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｐｏｌｙｍ． ２００８， ５， ２６９−２７４
【非特許文献５】Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｐｏｌｙｍ． ２００８， ５， ５５９−５６８
【非特許文献６】Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｐｏｌｙｍ． ２００８， ５， １４−２５
【非特許文献７】Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １７ （２００８） ０２４０１０ （１０ｐｐ）
【非特許文献８】Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １７ （２００８） ０２４０２１ （７ｐｐ）
【非特許文献９】Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １６ （２００７） ２７３−２８０
【非特許文献１０】Ｊ． Ｐｈｙｓ． Ｄ： Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ４１ （２００８） １９４００７ （４ｐｐ）
【非特許文献１１】Ｐｌａｓｍａ （Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． １７ （２００８） ０２５００６ （６ｐｐ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
本発明は、上記の技術的な解決策の欠点を克服することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記課題は、特許請求の範囲の特徴に従って解決された。本発明によれば、管の物理的、化学的、または機械的な特性、及び機能を変化させることなく管の全長にわたって均質な物理的プラズマを発生させるために、管の外部でも内部でも追加の電極が必要とされないように管の構造が変更された。この装置は、特にそのような管の構造を容易に低コストで変更する。同時に、それによって、そのような管を含む最終医療製品にはわずかな変更しか及ぼさない。さらに、本発明は、機器の解体または他の特別な装置が必要とされないように、複雑な医療製品の管内で物理的プラズマをできるだけ容易に発生させることを保証する。
【００３２】
管の周りに螺旋状に好ましくは等距離で延びる複数の金属導体（以下では電極と呼ぶ）を管壁に設ける。ここで、電極は管壁内にある。典型的には、そのために、電極を内管に巻き付けて、特殊な接着剤で固定し、次いで外管を収縮させる。さらなる可能な技法は、特殊な腐食またはコーティングプロセスによって個々の管内に電極を埋め込む、または導電体を塗布することにある。そのようにして形成される管は、内径が数ｃｍ〜１ｍｍ以下であり、長さが数メートルであることがある。ここで、電極の材料は必然的に導電性でなければならず、内管または外管の材料は誘電特性を有さなければならず、好ましくは厚さが１０〜５ｍｍである。
ここで、本発明によれば、電極は、好ましくは直径が１０〜２ｍｍの導線として提供することができる。同様に、別の断面幾何形状も使用可能である（例えば、好ましくは、典型的には厚さが１０〜５００μｍであり、幅が０．１〜２ｍｍである長方形の導線断面）。電極の距離と、電極間にある絶縁材料は、高圧を印加するときに電極間で得られる磁場強度が絶縁材料の誘電強度よりも小さいことを保証しなければならない。電極の数は２つ以上であり、好ましくは１つおきの電極が同じ電位にある。隣接する電極は個別に制御され、したがって電極の１つが接地電位になるように制御され、それに隣接する電極は、交番電圧で好ましくはｋＨｚ範囲内で制御される。本発明によれば、この構造によって、電極間で電場が発生され、点火電場を超えたときに物理的プラズマが発生する。この場合、電極の距離及び使用される処理ガス、ならびに使用される電極制御法によって、様々な放電モードを発生させることができる。したがって、体積放電及び表面放電は、用途に応じて、フィラメント状放電モード及び拡散放電モードとしても調節可能である。
【００３３】
さらなる実施形態では、電極は軸方向に沿ってチューブ壁内に延ばされる。
【００３４】
この装置のさらなる実施形態は、管壁の内部にある網目構造によって実現することができる。ここで、網目構造は非導電性材料からなり、これは、典型的には、例えば内視鏡用のそのような管の製造においても使用される。この網目構造に、連続的に、好ましくは等距離で導電体が編み込まれ、次いで管の全長にわたって広げられる。
【００３５】
本発明のさらなる実施形態では、管壁内に電極が埋め入れられ、チューブの外面の周りに導線格子がぴったりと巻き付けられる。壁の内部の電極は交番電圧で駆動され、一方、格子は接地電位にある。したがって、管の内部で表面放電が発生する。
【００３６】
さらなる実施形態では、プロセス媒体は、管の内部には入れられず、外部に塗布され、それにより管の外壁で物理的プラズマを発生させることができる。
【００３７】
さらなる実施形態では、管内に、誘電性物体及び／または誘電性液滴、例えばガラス玉及び／または油滴、特に、１００μｍよりも大きく、管の内径よりも小さい球体が、単独で、またはプロセス媒体と共に入れられる。
【発明の効果】
【００３８】
・この装置は、非常に多くの用途で使用可能であり、複雑な医療機器の作業チャネル及びジェットチャネル内でさえ問題なく物理的プラズマを発生させることができ、そのような機器の構造を大きく変える必要はなく、また機器の構成部品の機能に影響を及ぼすこともない。
・管の機能は完全に維持され（可撓性や曲率半径など）、強度は高められることさえある。電極の設計によっては外部座屈保護をなくすことができ、これにより製造サイズを小さくすることができる。
・多くの異なるプロセス媒体を使用可能である。
・装置は、管の内部での物理的プラズマの発生に加えて、洗浄、活性化、コーティング、修飾、及び生物学的浄化（殺菌、消毒、滅菌）のため、ならびに治療用途のために、管のガス出口でジェット状プラズマを発生させることも可能にする。
・物理的プラズマの発生は、管の濡れた内壁、または流体膜で覆われた内壁においても可能である。十分に高いガス流量では、プラズマ乾燥も可能である。
・プロセス媒体への誘電性物体の添加により、管の内部でより大きな表面積が生み出され、したがって例えばプロセス媒体のより高い洗浄性能が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】内管の周りに螺旋状に巻かれた円形断面の２つの電極を備える装置の基本構成を示す説明図
【図２】内管の周りに螺旋状に巻かれた円形断面の２つの電極を備える装置の基本構成を示す説明図
【図３】プラスチック格子に織り込まれたネットとしての電極を備える装置を示す説明図
【図４】プラスチック格子に織り込まれたネットとしての電極を備える装置を示す説明図
【図５】軸方向で平行な導線としての電極を備える装置を示す説明図
【図６】３つ以上の電極を使用する場合の典型的な実施形態を示す説明図
【図７】管のさらなる実施形態を示す説明図
【図８】遮蔽材も同様に管壁に組み込まれた、さらなる実施形態を示す説明図
【図９】さらなる実施形態を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に、本発明を例示的実施形態に基づいてより詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されない。
【００４１】
様々な図面に示される例示的実施形態を用いて、本発明及びその利用可能性を詳細に説明する。装置の構造の個々の要素の識別のために、符号の説明の項に示す参照符号を使用する。
【００４２】
この装置は高圧供給機構を含み、その周波数範囲はキロヘルツ〜メガヘルツであり、大気圧放電を発生させるのに必要な１〜２５ｋＶの範囲内の電圧を提供し、装置はさらに誘電体管を含み、その直径は好ましくはμｍ〜ｍｍの範囲内であり、その長さは数センチメートル〜数メートルで変えることができ、装置はさらに、完全なチューブ壁内に導電性電極を含み、これらの電極は任意の形状にすることができ、μｍ〜数ｍｍの範囲内の直径を有することができる。
【００４３】
図１及び２は、内管（４）の周りに螺旋状に巻かれた円形断面の２つの電極を有する装置の基本構成を示し、ここで、電極の一方（１）は接地電位にし、他方（２）には交番電圧を印加する。ガスノズルを有するガス接続部を通してガス供給（７）が行われる。ここで、電極は、図３及び図４に示されるようにプラスチック格子に電極が織り込まれたネットとして、または図５に示されるように軸方向で平行な導線として、様々な配置構成及び数で設けることができる。電極の数は様々に変えることができる。内管及び外管は、すべての配置構成において同一であり、誘電体として働く。
【００４４】
図６に、３つ以上の電極を使用する場合に関して、典型的な実施形態が示されている。
【００４５】
図７は、管のさらなる実施形態を示し、ここでは、管壁内の接地電極がなくされており、その代わりに、管の外側の電気遮蔽材または座屈補剛材が接地極（Ｍａｓｓｅｅｌｅｋｔｒｏｄｅ）として使用される。それにより、管の内部で表面放電が生じる。図８では、遮蔽材も同様に管壁に組み込まれている。
【００４６】
図９は、さらなる実施形態を示し、ここでは、管内に、誘電性物体及び／または誘電性液滴、例えばガラス玉及び／または油滴、特には、１００μｍよりも大きく、管の内径よりも小さい直径を有する球体が、単独で、またはプロセス媒体と共に入れられている。
【００４７】
すべての例示的実施形態において、高圧電極は、キロボルト範囲内の電圧と数キロヘルツからメガヘルツまでの周波数で、正弦信号、矩形信号、または三角形信号によって制御される。その際、様々なデューティ比及びエッジ急峻度を使用することができ、いくつかのプロセスに関しては、特殊なパルス電圧またはバースト電圧が特別な利点を有することがある。
【符号の説明】
【００４８】
１ 接地電極
２ 高圧電極
３ 外部絶縁体
４ 内管
５ プロセス媒体内で点火されたプラズマ
６ 高圧源
７ プロセス媒体入口
８ 遮蔽材
９ 中間絶縁体
１０ プラスチック格子
１１ 誘電性物体（例えば気泡、液滴、球体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
小さい内径を有する長い誘電体管の内部で物理的にプラズマを発生させる装置であって、
少なくとも１つの導電性高圧電極（３）と少なくとも１つの導電性接地電極（２）を、いずれも管壁内に埋め入れられた状態で備えると共に、
高圧供給機構（６）と、プロセス媒体用の供給ユニット（７）とを備える
ことを特徴とするプラズマを発生装置。
【請求項２】
電極が、
ａ）誘電体管の軸線に沿ってねじ山状に延びる
ｂ）軸方向に平行に延びる
ｃ）非導電性繊維と共にネットとして埋め入れられる
のいずれかである
請求項１に記載のプラズマを発生装置。
【請求項３】
誘電体管の壁内に電極が設けられ、チューブの外面の周りにぴったりと導電性格子が設けられる
請求項１または２に記載のプラズマを発生装置。
【請求項４】
誘電体管内に、誘電性物体及び／または誘電性液滴、好ましくは、ガラス玉及び／または油滴、特に好ましくは、１００μｍよりも大きく、誘電体管の内径よりも小さい直径を有する球体が、単独またはプロセス媒体と共に提供される
請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマを発生装置。
【請求項５】
誘電体管端部でジェット状プラズマを発生させる機構を備える
請求項１ないし４のいずれかに記載のプラズマを発生装置。
【請求項６】
小さな内径を有する長い誘電体管の内部でプラズマを発生させる方法であって、
好ましくは接着剤で内管に電極を固定し、その後、外管を収縮させるステップ、または特殊な腐食またはコーティングプロセスによって電極を塗布するステップ、または誘電体管壁内に電極を直接埋め込むステップと、
プロセス媒体を誘電体管内に入れ、交番する高圧を印加するステップであって、点火磁場強度を超えると、物理的にプラズマをプロセス媒体において発生させるステップと、を有する
ことを特徴とするプラズマを発生方法。
【請求項７】
高圧を発生させるために、典型的には１ｋＶ／ｎｓのエッジ急峻度を有する矩形信号を使用する
請求項６に記載のプラズマ発生方法。
【請求項８】
高圧がバーストモードで印加される
請求項６または７に記載のプラズマ発生方法。
【請求項９】
プロセス媒体が誘電体管の外面に塗布され、プラズマ作用を誘電体管の外面に加える
請求項６ないし８のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１０】
プラズマ発生ステップが、誘電性物体及び／または誘電性液滴、好ましくは、ガラス玉及び／または油滴、特に好ましくは、１００μｍよりも大きく、誘電体管の内径よりも小さい直径を有する球体を、単独またはプロセス媒体と共に誘電体管に入れるステップを有する
請求項６ないし９のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１１】
誘電体管腔内で発生されたプラズマを、ガスストリームまたは仮想接地電位によって誘電体管腔から引き出し、処理用機器または治療用機器に使用可能である
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１２】
プラズマ発生ステップが、誘電体管壁の洗浄またはプロセス媒体の洗浄を含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１３】
プラズマ発生ステップが、誘電体管壁の表面修飾またはプロセス媒体に供給された固体の表面修飾を含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１４】
プラズマ発生ステップが、誘電体管壁のコーティングまたはプロセス媒体に供給された固体のコーティングを含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１５】
プラズマ発生ステップが、誘電体管壁またはプロセス媒体の生物学的浄化（殺菌、消毒、滅菌）を含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１６】
プラズマ発生ステップが、誘電体管端部でのジェット状プラズマの発生を含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１７】
プラズマ発生ステップが、誘電体管端部でのジェット状プラズマの治療的使用を含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１】
小さい内径を有する長い誘電体管の内部で物理的にプラズマを発生させる装置であって、
少なくとも１つの導電性高圧電極（３）と少なくとも１つの導電性接地電極（２）を、いずれも管壁内に埋め入れられた状態で備えると共に、
高圧供給機構（６）と、プロセス媒体用の供給ユニット（７）とを備える
ことを特徴とするプラズマを発生装置。
【請求項２】
電極が、
ａ）誘電体管の軸線に沿ってねじ山状に延びる
ｂ）軸方向に平行に延びる
ｃ）非導電性繊維と共にネットとして埋め入れられる
のいずれかである
請求項１に記載のプラズマを発生装置。
【請求項３】
誘電体管の壁内に電極が設けられ、チューブの外面の周りにぴったりと導電性格子が設けられる
請求項１または２に記載のプラズマを発生装置。
【請求項４】
誘電体管内に、誘電性物体及び／または誘電性液滴、好ましくは、ガラス玉及び／または油滴、特に好ましくは、１００μｍよりも大きく、誘電体管の内径よりも小さい直径を有する球体が、単独またはプロセス媒体と共に提供される
請求項１ないし３のいずれかに記載のプラズマを発生装置。
【請求項５】
誘電体管端部でジェット状プラズマを発生させる機構を備える
請求項１ないし４のいずれかに記載のプラズマを発生装置。
【請求項６】
小さな内径を有する長い誘電体管の内部でプラズマを発生させる方法であって、
好ましくは接着剤で内管に電極を固定し、その後、外管を収縮させるステップ、または特殊な腐食またはコーティングプロセスによって電極を塗布するステップ、または誘電体管壁内に電極を直接埋め込むステップと、
プロセス媒体を誘電体管内に入れ、交番する高圧を印加するステップであって、点火磁場強度を超えると、物理的にプラズマをプロセス媒体において発生させるステップと、を有する
ことを特徴とするプラズマを発生方法。
【請求項７】
高圧を発生させるために、典型的には１ｋＶ／ｎｓのエッジ急峻度を有する矩形信号を使用する
請求項６に記載のプラズマ発生方法。
【請求項８】
高圧がバーストモードで印加される
請求項６または７に記載のプラズマ発生方法。
【請求項９】
プロセス媒体が誘電体管の外面に塗布され、プラズマ作用を誘電体管の外面に加える
請求項６ないし８のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１０】
プラズマ発生ステップが、誘電性物体及び／または誘電性液滴、好ましくは、ガラス玉及び／または油滴、特に好ましくは、１００μｍよりも大きく、誘電体管の内径よりも小さい直径を有する球体を、単独またはプロセス媒体と共に誘電体管に入れるステップを有する
請求項６ないし９のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１１】
誘電体管腔内で発生されたプラズマを、ガスストリームまたは仮想接地電位によって誘電体管腔から引き出し、処理用機器または治療用機器に使用可能である
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１２】
プラズマ発生ステップが、誘電体管壁の洗浄またはプロセス媒体の洗浄を含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１３】
プラズマ発生ステップが、誘電体管壁の表面修飾またはプロセス媒体に供給された固体の表面修飾を含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１４】
プラズマ発生ステップが、誘電体管壁のコーティングまたはプロセス媒体に供給された固体のコーティングを含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１５】
プラズマ発生ステップが、誘電体管壁またはプロセス媒体の生物学的浄化（殺菌、消毒、滅菌）を含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１６】
プラズマ発生ステップが、誘電体管端部でのジェット状プラズマの発生を含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【請求項１７】
プラズマ発生ステップが、誘電体管端部でのジェット状プラズマの治療的使用を含む
請求項６ないし１０のいずれかに記載のプラズマ発生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２０１３−５１９１８８（Ｐ２０１３−５１９１８８Ａ）
【公表日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４９３８３（Ｐ２０１２−５４９３８３）
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５１０３５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９２１８６
【国際公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（５１２１８７９０７）ライプニッツ−インスティテュート ファー プラズマフォーチュング ウント テクノロジー イー．ヴイ． (1)
【氏名又は名称原語表記】ＬＥＩＢＮＩＺ−ＩＮＳＴＩＴＵＴ ＦＵＲ ＰＬＡＳＭＡＦＯＲＳＣＨＵＮＧ ＵＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥ Ｅ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｆｅｌｉｘ−Ｈａｕｓｄｏｒｆｆ−Ｓｔｒａｓｓｅ ２，１７４８９ Ｇｒｅｉｆｓｗａｌｄ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【出願人】（５１２１８７９１８）クシオン ゲーエムベーハー (1)
【氏名又は名称原語表記】ＸＩＯＮ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｐａｎｋｓｔｒａｓｓｅ ８−１０，１３１２７ Ｂｅｒｌｉｎ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【出願人】（５１２１８７９２９）ウエブエコ ハイジーン イン メディジン ウント レイバー ゲーエムベーハー アンド シーオー．ケージー (1)
【氏名又は名称原語表記】ＷＥＢＥＣＯ ＨＹＧＩＥＮＥ ＩＮ ＭＥＤＩＺＩＮ ＵＮＤ ＬＡＢＯＲ ＧＭＢＨ ＆ ＣＯ．ＫＧ
【住所又は居所原語表記】Ａｎ ｄｅｒ Ｔｒａｖｅ １４，２３９２３ Ｓｅｌｍｓｄｏｒｆ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５１０３５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９２１８６
【国際公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（５１２１８７９０７）ライプニッツ−インスティテュート ファー プラズマフォーチュング ウント テクノロジー イー．ヴイ． (1)
【氏名又は名称原語表記】ＬＥＩＢＮＩＺ−ＩＮＳＴＩＴＵＴ ＦＵＲ ＰＬＡＳＭＡＦＯＲＳＣＨＵＮＧ ＵＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥ Ｅ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｆｅｌｉｘ−Ｈａｕｓｄｏｒｆｆ−Ｓｔｒａｓｓｅ ２，１７４８９ Ｇｒｅｉｆｓｗａｌｄ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【出願人】（５１２１８７９１８）クシオン ゲーエムベーハー (1)
【氏名又は名称原語表記】ＸＩＯＮ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｐａｎｋｓｔｒａｓｓｅ ８−１０，１３１２７ Ｂｅｒｌｉｎ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【出願人】（５１２１８７９２９）ウエブエコ ハイジーン イン メディジン ウント レイバー ゲーエムベーハー アンド シーオー．ケージー (1)
【氏名又は名称原語表記】ＷＥＢＥＣＯ ＨＹＧＩＥＮＥ ＩＮ ＭＥＤＩＺＩＮ ＵＮＤ ＬＡＢＯＲ ＧＭＢＨ ＆ ＣＯ．ＫＧ
【住所又は居所原語表記】Ａｎ ｄｅｒ Ｔｒａｖｅ １４，２３９２３ Ｓｅｌｍｓｄｏｒｆ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ
【Ｆターム（参考）】
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