JP2014523063A - プラズマの流れを供給するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、処理領域を処理するための活性種を含むガス状のプラズマを周囲の大気圧において形成するための装置（１０）を提供する。この装置は、処理領域を処理するためのガス状のプラズマを形成するためのプラズマセル（１２）を有する。プラズマセルは、供給源（１８）からガスを受け入れるための入口（１６）とセルの中で発生した活性種を放出するための出口（２０）を有する。ポリイミドから成る誘電体基板（２２）が入口から出口まで運ばれるガスのための流路を取り囲んでいて、流路に沿ってガスを活性化することによって活性種を形成するために誘電体基板の上に電極（２６）が形成されている。プラズマセル（１２）の中で発生した活性種が誘電体基板（２２）の材料と反応するのを防ぐために、保護コーティングまたはライニング（３２）が誘電体基板（２２）の内表面上に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は大気プラズマの流れを供給するための装置に関する。特に、本発明はそのような装置のプラズマセル（プラズマ容器）に関する。

非熱性ガスプラズマを発生させるためのシステムはこれまで知られていて、人間または動物の身体の処置のための工業、歯科、医療、化粧品および獣医学の分野などの多くの分野において有用性を有する。非熱性ガスプラズマを発生させることは、著しい熱的な組織の損傷を起こすことなく、血液の凝固作用、清掃、殺菌、および表面からの汚染物質の除去、消毒、組織の再結合、および組織障害の治療を促進するために用いることができる。患者にとって耐えられるものであるためには、イオンや非イオン化ガスを含む大気プラズマの流れは、許容できる温度、好ましくは約４０℃未満に維持されるべきである。

このようなプラズマ装置においては、さらに、出力を維持し、そして処理領域へ送出されるプラズマ中の活性種（例えば、ＯＨラジカル）の量を増大させ、また同時にガスの消費を節約することも望ましい。

本発明の目的は、プラズマ送出装置における改良されたプラズマセルを提供することである。

本発明は、処理領域を処理するための活性種を含むガス状のプラズマを周囲の大気圧において形成するための装置を提供し、この装置は、処理領域を処理するための前記ガス状のプラズマを形成するためのプラズマセルを有し、プラズマセルは、供給源からガスを受け入れるための入口とセルの中で発生した活性種を放出するための出口、入口から出口まで運ばれるガスのための流路を取り囲むポリイミドから成る誘電体基板、および流路に沿ってガスを活性化することによって活性種を形成するために誘電体基板の上に形成された電極を有し、誘電体基板が活性種と反応するのを防ぐために、誘電体から成る保護コーティングが誘電体基板の内表面上に形成されている。

保護コーティングは、一般的に活性種との反応性が無いＰＴＦＥ、ＦＥＰまたはシリコーンゴムのうちの一つから選択される材料から成っていてもよい。
電極は、誘電体基板の上に導電性の材料をパターン化することによって形成することができる。

これに関して、電極は印刷されたものでもよく、あるいは誘電体基板の上に転写された繊維状のマトリックス（繊維の網目）で形成されていてもよい。
誘電体基板は好ましくは可撓性のものであり、流路を画定するような形状を有する。誘電体基板は流路を取り囲む可撓性の管によって形成されていてもよい。

誘電体から成る保護シースが誘電体基板と電極の周りに形成されていてもよい。
装置は、複数の前記プラズマセルを有するプラズマセルの配列を含んでいてもよい。
本発明はまた、このような装置のためのプラズマセルを提供する。

本発明に係る装置は、ポリイミドから成る誘電体基板の上に電極を形成し、誘電体基板をセルの入口からセルの出口までのガスの流路を形成するような形状とし、そして誘電体基板が活性種と反応するのを防ぐために誘電体基板の内表面上に保護性の誘電体コーティングを形成することによって製造することができる。

電極は誘電体基板の上でパターン化されていてもよい。
パターン化される電極は、印刷することによって誘電体基板の上に堆積されるか、あるいは誘電体基板の上に転写される繊維状のマトリックスで形成されてもよい。

誘電体基板は可撓性のものであり、そして基板の上に電極を形成した後に、基板は入口と出口の間の流路を取り囲むように成形される。
誘電体基板は、装置の内部で前に形成されたものの形状と一致するように成形されてもよい。

保護コーティングは、セルの中で発生する活性種と一般に反応しない材料から成っていてもよい。
この方法は、誘電体基板およびパターン化された電極の周りに誘電体から成る保護シースを形成することを含んでもよい。

本発明がより明確に理解されるように、その幾つかの実施態様が添付図面を参照して以下でさらに詳しく説明されるが、それらは例としてのみ提示されるものである。
図１はプラズマを形成するための装置を示す。 図２は装置のプラズマセルを詳細に示す。 図３は、図３ａにおいてプラズマセルを透視図として示し、図３ｂにおいてプラズマセルを縦断面で示し、図３ｃにおいてこれを横断面で示し、そして図３ｄにおいてセルの電極を示す。 図４は、図４ａにおいてプラズマセルを透視図として示し、図４ｂにおいてプラズマセルを縦断面で示し、図４ｃにおいてこれを横断面で示し、そして図４ｄにおいてプラズマセルを平面図として示す。 図５は、プラズマセルをその外部の一部を切り取った図として示す。 図６はプラズマセルの配列を有する装置を示す。

図１を参照すると、処理領域を処理するためのプラズマの流れを供給するための装置１０が示されていて、その処理領域は人間または動物の身体の一部（例えば歯）であってもよい。この装置は、処理領域を処理するためにノズル１４を通して放出される活性種を含むガス状のプラズマを周囲の大気圧において形成するためのプラズマセル１２を有する。圧力は厳密な大気圧を維持するように制御する必要はないが、しかし、図１の実施例において著しい正圧または負圧は一般に避けるべきである。

プラズマセル１２は、供給源１８からガスを受け入れるための入口１６とセルの中で発生した活性種を放出するための出口２０を有する。入口から出口まで運ばれるガスのための流路２４を誘電体基板２２が取り囲んでいる。誘電体基板の外表面に電極２６が形成されていて、電極は流路に沿ってガスを活性化して活性種を形成するために電気コネクター３０によって電力源２８に接続されている。電極２６は基板の中に埋め込まれていてもよく、あるいは基板の間に挟まれていてもよい。電力源はセルの中でガスが活性化するように適当な高い電圧と周波数（例えば、１００ＭＨｚにおいて２．５ｋＶＲＭＳ）で電極を駆動させるように設計されているが、しかし、基板を通して導電性の通路が形成されるのが避けられるように、電圧は誘電体基板の絶縁耐力を超えてはならない。電力源はまた、電極の構成に過大な負荷がかからないように構成されているべきであり、そのような過負荷により電極は溶融し、その結果、パターン化された電極を構成する領域の短絡を生じさせる。ハウジング２９は装置の構成要素を収容している。

プラズマセルを通して切り取った拡大図を図２に示す。この実施例における電極２６は、らせんの形状をとり、概ね円筒形の誘電体基板２２の外表面に転写されている。プラズマセルの中で概ね均一な電界が生じるように、電極は規則的なパターンを有する。誘電体基板２２を有するセル１２の中で生成する活性種との反応に耐えられるように、誘電体基板の内面に保護ライニング３２が配置されている。そのような反応が生じる場合は、誘電体基板が劣化し、そしてその電気絶縁性（すなわち、絶縁耐力）が低下し、セルの中の電極とガスとの間で導電性が生じるだろう。そのような導電性によってアーク放電が生じてプラズマが加熱され、出力を失い、そして望ましくない活性種が生成するかもしれない。保護シース（覆い）３４が電極と誘電体基板を取り囲んでいて、セルの内部の構成要素が物理的に損傷しないように保護している。この例におけるシースは誘電体から成り、プラズマセルの外部の領域が高い電圧に晒されないように保護している。プラズマセルの外部の領域は典型的に空気を含み、シースによって保護されない場合は、高い電圧のために空気中の酸素が活性化されることによってオゾンが生成するだろう。

保護ライニングによって与えられる保護は、保護ライニングが無い場合よりも誘電体基板に対する材料の選択度が大きいことを意味する。保護ライニングが無い場合は、基板は、それに必要な電気特性に加えて、セルの中で生成する活性種との反応性が無いことが要求されるだろう。活性種はプラズマを発生させるための供給ガスに依存し、そしてそれはアルゴンまたは窒素であってもよい。従って、基板は、適当な電気特性を有するけれども一般に活性種との反応性があるポリイミドから成っていてもよい。保護ライニングは、一般に活性種との反応性が無いＰＴＦＥ、ＦＥＰまたはシリコーンゴムのような材料から成っていてもよい。複合構造のセルは、必要な電気特性を有するけれども使用している間に著しく劣化はしない構成を与える。

誘電体基板は任意の適当な誘電性媒質から成っていてもよく、好ましくは、５ｍｍ未満の厚さ、好ましくは２ｍｍ未満、より好ましくは１ｍｍ未満の厚さを有する。セルの中の放出ガスを貫いて発生する電界は厚さが増大することによって低下するので、薄い基板は少ない電力消費で強さの高い電界の発生を可能にする。しかし、多くの誘電性媒質は、それが特に薄い場合は、チャンバーの中で大気プラズマを発生させるのに十分なほどに高い電界に晒されたときに絶縁破壊に対して耐えられるには不十分な強さを有することが指摘される。従って、選択される誘電体基板の絶縁耐力は、セルの中での電極からガスへの相当な導電性に耐えるのに十分な程度であるべきである。その誘電性材料は、良好な電気特性を有していて可撓性の材料であるポリイミドであってよく、可撓性であることは多くの様々な形状のうちの任意のものに形成することができることを意味し、これについては後にさらに詳しく説明する。

ポリイミドはイミドモノマーのポリマーである。ポリイミドは軽量で、撓みやすく、熱と化学薬品に対して耐性があり、高い絶縁耐力を有し、そして印刷された電気要素のための基板として作用することができる。本発明において用いるための適当なポリイミドとそれらの調製については、例えば米国特許（ＵＳ）３１７９６３４号に記載されている。ポリイミドを調製するための良く知られた手順は二段ポリ(アミド酸)法であり、これは二無水物（ジアンヒドリド）とジアミンを周囲条件においてＮ,Ｎ-ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）またはＮ-メチルピロリドン（ＮＭＰ）のような極性非プロトン性溶媒の中で反応させ、それにより対応するポリ(アミド酸) を生成させることを含む。次いで、この酸は環化されて最終的なポリイミドになる。このようなポリイミドは市販されていて、特にＫＡＰＴＯＮという商標で入手できる。ＫＡＰＴＯＮの製品において最も広範に用いられるポリイミドは、モノマーのピロメリト酸二無水物と４,４-オキシジアニリンを利用すると考えられる。

幾つかの市販のポリイミド製品は他のプラスチック材料とのラミネート（積層品）である。そのようなラミネートは米国特許３６１６１７７号と米国特許公開（ＵＳＡ１）２００５／００１３９８８号に開示されている。後者の文献は具体的には、ポリイミドのコア層と高温フルオロポリマー結合層を含む誘電体基板に関するものである。

ポリイミドを黒鉛またはガラス繊維と配合することによってその曲げ強さを向上させること、および金属と配合することによってその熱伝導性を向上させることも知られている。さらに、電気コロナ放電に耐えられるグレードのポリイミドを与えることが知られている。例えば、そのような製品はＫＡＰＴＯＮＣＲおよびＫＡＰＴＯＮ ＦＣＲとして市販されている。ポリイミドのコロナ放電耐性の形態のものは、例えば米国特許３３８９１１１号で知られる。そこで開示されている組成物は、特定の有機金属化合物、特に元素周期表のＩＶｂ族とＶｂ族および鉄から選択される元素の芳香族、脂肪族または芳香脂肪族化合物を含み、それらにおいて、金属は分子の有機部分に炭素を介して結合されている。

別の適当なポリイミドはＡＰＩＣＡＬポリイミドフィルムであり、これはKaneka Texas Corporationによって製造されているＡＦタイプの芳香族ポリイミドである。このポリイミドは、選択される特定のフィルムに応じて１１８〜１９７ｋＶ/ｍｍの範囲の絶縁耐力を有する。

電極は、銅から成っていてプリント回路基板（printed circuit boards）の製造において用いられる技術（例えば、堆積またはエッチング）によって誘電体基板の上に印刷されていてもよい。しかし、電極パターンはプラズマセルの中で高い電界を発生するように構成され、ところがＰＣＢｓにおいては高い電界は一般に望ましくない。さらにＰＣＢｓ（プリント回路基板）においては、配線は基板の一方の側に形成され、そして主として、ビア（ｖｉａ）を相互に連結することによって基板の他方の側に配置された要素との間で電気信号を運ぶために用いられる導電体として作用する。本発明においては、電極パターンは信号を運ばず、それは例えば１ｋＶ（またはもっと大きな）高電位を伴って用いるために設計される。

保護シースは、一方において、また装置における周囲条件において、電極パターンと基板の間の物理的なバリヤーを構成し、またセルを概ね円筒形またはその他の所望の形状に維持する構造支持体としても提供される。従って、保護シースはポリエーテルブロックアミドのような熱可塑性樹脂から成っていてもよい。保護シースはまた、好ましくは、電極とプラズマセルの外部との間の電気絶縁性を与える誘電体である。あるいは、誘電体基板と電極の上に誘電体の層を配置し、その誘電体層の上に１つ以上の他の層を配置してもよい。

積層されたプラズマセルにおいて、例えば１つ以上の接着剤層、１つ以上の追加の電極パターン、または１つ以上の誘電体層のような、追加の層を設けてもよい。
図３を参照すると、プラズマセル４０がさらに詳しく示されていて、これにおいて、電極（または各々の電極）は誘電体基板に印刷（例えば、堆積またはエッチング）によって転写されている。前述したのと同様の態様を示すために同様の参照符号が用いられ、簡潔にするためにそれらを再度説明はしない。セル４０は第一の電極４２と第二の電極４４を含み、両者はＰＣＢｓの製作において公知の印刷法によって誘電体基板４６の上に印刷されている。第二の誘電体層４８がパターン化された電極を覆っていて、セルを保護し、そして電気的に絶縁している。ガスの導管４９がガスをガスの供給源からプラズマセルへ運ぶ。図面を簡潔にするために、図３において保護ライニングは示されていない。

プラズマセルを製造する好ましい方法において、電極４２、４４は可撓性のポリイミドのような概ね平面の誘電体基板の上に印刷され、印刷後に基板を所望の形状に形成することができ、この例においてはセルの出口２０を形成する先細になった先端部分を有する円筒である。概ね長方形で平面の基板が円筒形に形成され、次いで、基板の側縁部が接合されて固定され、それにより基板が円筒形状に固定される。これに関して、平面の基板の上に電極を印刷するのは円筒形の基板の上に印刷するよりも容易かつ安価に達成され、また平面の基板の上に印刷するための標準的なＰＣＢ製造装置を利用することができる。しかしながら当然に、本発明は円筒形の基板の上への電極の印刷またはその他のパターン形成を排除するものではない。

可撓性の電子回路（いわゆるフレックス回路）が他の技術分野において知られていて、例えばカメラや携帯電話において用いられている。それらの分野において、電子部品はポリイミド、ＰＥＥＫまたは透明な導電性ポリエステルのフィルムのような可撓性のプラスチック基板の上に取り付けられる。さらに、フレックス回路はポリエステルの上にスクリーン印刷された銀の回路であってもよい。これらの可撓性の印刷回路（ＦＰＣｓ）は典型的にフォトリソグラフィ（写真平版）によって製造される。可撓性の薄片の回路を製造するための別の方法は、ＰＥＴからなる二つの層の間に極めて薄い（例えば０．０７ｍｍ）の銅のストリップ（帯板）を積層することである。典型的に０．０５ｍｍの厚さのこれらのＰＥＴ層は熱硬化性の接着剤で被覆され、そして積層工程を行う間に活性化されるだろう。これらの技術を本発明のプラズマセルの製造において用いてもよい。しかしながら、本発明のプラズマセルの電極構成は高い電圧（例えば１〜３ｋＶ）と高い周波数（例えば１００ｋＨｚ以上）がかかるように設計され、一方、公知の可撓性の回路基板は低い周波数において低い電位がかかるように設計されることが特筆される。

誘電体基板が可撓性であることは、それを装置の内側の形成物と一致するような形状にすることができることを意味する。形成物とは例えば、石英管またはノズルの付属物の一部である。この基板の可撓性は、装置の内部にプラズマセルを配置するための範囲を大きくすることを可能にし、このことはスペースをより効率的に使用することにつながり、また装置のサイズの縮小に寄与し、また好ましい場合は、装置内部の他の構成要素（例えば電源）のサイズを増大させることに寄与する。

図３に示す実施例において、二つの電極が示されていて、これらは電気コネクター５２、５４によって電力源に接続されている。コネクターと電極パターンは図３ｄにおいて最も明瞭に知ることができ、そこではセルの他の構成要素は除かれている。パターンはセルの中で活性種の発生が増進するように構成されていて、これはコイル状、ジグザグ形または曲線の領域のような任意の適当な形状から成っていてもよい。パターンを印刷することによって、著しい費用を要せずに、またトラックどうしの間で短絡が生じる危険性を伴わずに、複雑かつ適当なパターンを形成することが可能である。パターンがセルの表面のできるだけ多くの部分をカバーするのが好ましく、それによってセルの中で概ね均一な電界がガスに加えられる。パターンは急な角または尖った部分が無いように形成されていてもよく、というのは、そのような領域は比較的多くの数の帯電キャリヤーを引き付けるかもしれず、ひいては不均一な電界が生成するかもしれないからである。

概ね円筒形のプラズマセル４０は、３〜１０ｍｍの外側の直径と０．５〜２ｍｍの出口ノズル直径を有していてもよい。誘電体基板の層４６、４８は０．１〜１ｍｍの厚さであってよい。電極のストランド（電極線）は、その幅と厚さがおよそ０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍであってよい。保護層の厚さは約１ｍｍであってよい。

概ね円筒形のプラズマセルが図３に示されているが、可撓性の要素から他の形状のものが作られてもよく、例えば、曲がりくねった経路に沿ってガスを運ぶセルである。そのような構成により、セルの中でのガスの滞留時間が長くなり、プラズマの形成が促進される。別のプラズマセルが図４に示されていて、これは平らな形状を有する。

図４を参照すると、誘電体基板６６の上に印刷された電極６２、６４を含むプラズマセル６０が示されている。前述したのと同様の態様を示すために同様の参照符号が図４において用いられていて、簡潔にするためにそれらを再度説明はしない。第二の誘電体層６８が電極パターンを覆っていて、この場合、電極は誘電体材料の中に埋め込まれている。この例において、誘電体基板６６は概ね平面の形状に形成されている。これに関して、基板は、流路に沿って入口１６と出口２０の間に延びる第一の寸法Ｄ１と、この第一の寸法に対して概ね横方向の第二の寸法Ｄ２、およびこれら第一および第二の寸法に対して概ね直交する第三の寸法Ｄ３を有し、第一および第二の寸法は第三の寸法よりも実質的に大きい。そこで示されているように、第一の寸法は全体的にチャンバーを通して延びていて、第二の寸法はチャンバーを横切って延びていて、そして第三の寸法はチャンバーの厚みの方向に延びている。

平面のセルの利点は三つある。第一に、ガスは第一の寸法においてチャンバーを通過するので、ガスは比較的長い時間にわたって電界に晒される。第二に、第二の寸法において比較的大きな幅を有するので、第一の寸法における各々の単位長さについて、比較的多量のガスが電界に晒される。第三に、チャンバーの厚さが比較的小さいことにより、チャンバーを通過するガスの最大の距離は電極（または各々の電極）からほんの短い距離になることが保証され、その一方で、適度なガスの流れがチャンバーを通る。さらに、プラズマチャンバーの内部表面積はガスの容積と比べて大きく、従って、ガスから熱が運び去られることにもなる。図１に示す例において、チャンバーの幅は約１０ｍｍで、長さは約５０ｍｍである。チャンバーの高さは好ましくは５ｍｍ未満であり、より好ましくは約２ｍｍ未満である。

この例において、電極は、基板６６の各々の平面の側の上に概ねＳ字の形状で転写されている。電極は、セルの中のガスチャンバーの全体を通してではなく、各々の平面の側において基板の縁部から離れた部分だけを覆っていて、それにより縁部の周囲で発生する電界が交差することが少なくなる。

電極のパターンは連続していなくてもよく、分割して設けられていてもよく（すなわち、不連続のパターン）、それらは互いに間隔を有していてもよい。電極はセルの特定の特性に応じた形状にするのが好ましく、そのような特性とは例えば、セルを通るガスの流量、セルの中で発生する活性種の半減期、および必要な処理のタイプである。

本発明の別の実施態様が図５に示されている。概ね管状（すなわち、円筒形）の誘電体基板８２を含むプラズマセル８０が示されていて、この場合、基板はポリイミドで形成されている。保護層８４（これはＰＴＦＥから成っていてもよい）が誘電体基板の内表面を覆っていて、これにより使用する間の基板の劣化を防ぐ。誘電体基板の上に電極８６がパターン化されている。電極は繊維のマトリックスから成り、これはこの例においては鋼の編組である。この図において電極のパターンは繊維の格子であるが、しかし任意の適当なパターンが形成されてもよいと認められる。電圧と周波数を変化させることを含む簡単な実験により、どのようなパターンが良好に作用し、そしてプラズマセルの中で良好な電界を形成するのかが明らかになるであろう。最初に鋼、銅またはその他の導電性材料からなる層を誘電体基板に転写し、次いで、レーザーを用いてその材料を除去して所望のパターンを作り出すことによって、電極のパターンを形成してもよい。あるいは、押出し行程を行う間に繊維状のマトリックスを基板に転写してもよい。保護シース８８が電極パターンと誘電体基板を覆っている。このシースは機械的な支持と電気絶縁性を与える。シースを形成するためにポリイミドを用いてもよい。

ミクロルーメン（Microlumen、登録商標）は適当な管状構造体となるが、それは医学の分野で用いるためのものであり、その管はカテーテルとして用いられる。ポリイミドの層に転写される鋼の編組は構造的に弾性を有する管を与え、それは電気を運ぶためには構成されない。ポリイミドの基板は、身体に挿入するときに屈曲させるための可撓性の材料を与える。そのような管のサイズは身体内部の領域に適合させるために必然的に小さく（約１〜３ｍｍ）、そのようなサイズはプラズマセルとして用いるためにも適している。その理由は前に詳しく説明した。

例として図２を参照すると、ここで説明しているプラズマセルは、誘電体基板２２の上に電極２６をパターンとして形成し、誘電体基板を（例えば円筒状に）形成し、それによりセルの入口１６からセルの出口２０までのガスの流路を形成し、そして誘電体基板との活性種の反応を防ぐために誘電体基板の内表面上に保護ライニング３２を形成することによって製造することができる。これらの工程の順序は、必要に応じて選択することができる。

図３および図４に示す例において、プリント回路基板の製造において知られる印刷法によって、パターン化された電極が誘電体基板の上に堆積される。例えば、サブトラクティブ法（減除法：subtractive process）において、基板の全体の上に銅の層を接着させることができ（「ブランク（素材片）のＰＣＢ」の形成）、次いで、一時的なマスクを塗布した後に銅の望ましくない部分を（例えばエッチングによって）除去し、それにより所望する銅のトレースだけを残す。あるいは、付加法において、通常、複数の電気めっき工程からなる複合プロセスによって裸の基板（または銅の極めて薄い層を伴った基板）にトレースを堆積することによって導電性の通路を作製することができる。

回路基板の大多数は平らなままで使用される。しかし、プラズマセルを製造するための好ましい方法においては、薄いフィルムの可撓性誘電体材料から誘電体基板が製造され、その上に電極がパターンとして形成される。次いで、入口と出口の間の流路を取り囲むように基板を（例えば円筒体として）成形することができ、あるいは、出口と入口の間で真っ直ぐな通路にはならないような形状に基板を成形することができる。あるいは、回路を石英またはその他の誘電体材料の管の中に挿入し、このときに回路を管の形状と同じになるようにすることができる。このようにして、平面の基板の上に導電性の領域を比較的安価に印刷することによってプラズマセルを製造し、次いで、それを必要な形状に形成することができる。平面の基板の一つの表面の上に保護ライニングを形成してもよく、一方、電極のパターンは反対側の表面上に印刷される。

図５を参照すると、パターン化された電極が繊維状のマトリックスで形成されていて、この電極は管状の基板を押出しする際に誘電体基板の上に転写されるか、あるいは基板を製造した後に転写される。基板として選択される材料は撓みやすいので、プラズマセルは後に任意の所望の形状に形成することができる。

この態様において、基板の誘電体材料を選択する際は、その熱伝導性を考慮することが好ましく、これに関して、ポリイミドは約０．５Ｗ/ｍ.Ｋの比較的良好な熱伝導率を有し、それによって、セルの中のガスから熱を運び去ることができる。プラズマチャンバーから放出されるガス混合物の温度は好ましくは６０℃未満、そしてより好ましくは４０℃未満である。

電極は誘電体基板の上で概ね均一にパターン化されていてもよく、あるいは、一つの領域が別の領域とは異なる濃度の導電性領域を有するようにパターン化されていてもよい。例えば、セルの入口に向かう方向と比較してセルの出口に向かう方向で別の新たな電界が生成するのが望ましい場合があり、それによりガスが処理領域に近づくにつれて、より大きなエネルギーがガスに供給される。あるいは、電極のパターンは連続した複数の分離したパターンからなり、それらが流路に沿って互いに間隔を有していてもよい。

ここで説明しているプラズマセルを有する態様の装置はそれ自体をコンパクトな形態（小型の形態）にするのに適していて、好ましい配置において、装置は手に持って操作されるように構成され、例えば電気歯ブラシのように、手に持って操作されてもよい。手に持つタイプの装置は、使用する際に扱いにくくないように十分に小さくて軽量でなければならず、そしてそれは、発生した活性種を口の中の特定の歯のような処理領域に適用するために比較的正確に操作されるものであろう。これに関して、この装置は１ｋｇ未満の質量、２００ｍｍ未満の長さ、および５０ｍｍの幅を有するように構成されるかもしれない。

さらなる装置を図６に示す。ここで説明しているプラズマセルは比較的小さなものであろうから（例えば、長さが５０ｍｍで幅が５ｍｍ）、複数のプラズマセルを含むプラズマセルの配列８８が単一の装置の中で形成されていてもよく、この装置はそれ自体が手に持って操作するのに適しているだろう。図６において、装置９０は三つのプラズマセル９２、９４、９６を有し、それらの各々は、活性化させるガスをセルの中に受け入れるためにガスの供給源１８と流通していて、またセルから処理領域まで送出されるプラズマのためのノズル１４（または各々のノズル）と流通している。ガスのダクト（導管）９８がガスの供給源から延びて三つに分岐していて、それにより各々のセルにガスが送出される。さらなるダクト１００がセルの出口から延びていて、活性種をノズルに送出するために一つになっている。各々のセルの電極が電力源２８に電気の導体１０２によって接続されている。

ここで示されているプラズマセルの配列は、図１に示す装置の単一のプラズマセルよりも多くの量の活性種を処理領域に送出することができる。しかし、より大きなプラズマセルを単純に組み込んだ装置とは違って、このプラズマセルの配列の構成は、セルの電極にガスを近接させるものであり、従って、電極は発生する電界と容易に相互作用する。より大きなセルにおいては、ガスと電極の間の最大距離は大きくなり、従って、同等のエネルギーをガスに供給するためには、より大きな電位が電極において形成されなければならないだろう。

この例においては、プラズマセルの配列は三つのプラズマセルを含むが、いかなる数のセルが含まれていてもよい。さらに、三つのプラズマセルは並列して配置されているが、セルのうちの一つ以上のものが直列して設けられていてもよい。しかしながら、直列の連結は、活性種の半減期が十分に長いことによって、その列の最初のセルにおいて発生したプラズマが処理領域に適用されるように残存する場合にのみ、適切であるかもしれない。

Claims (10)

1. 処理領域を処理するための活性種を含むガス状のプラズマを周囲の大気圧において形成するための装置であって、処理領域を処理するための前記ガス状のプラズマを形成するためのプラズマセルを有し、プラズマセルは、供給源からガスを受け入れるための入口とセルの中で発生した活性種を放出するための出口、入口から出口まで運ばれるガスのための流路を取り囲むポリイミドから成る誘電体基板、および流路に沿ってガスを活性化することによって活性種を形成するために誘電体基板の上に形成された電極を有し、誘電体基板が活性種と反応するのを防ぐために、誘電体から成る保護コーティングが誘電体基板の内表面上に形成されている、前記装置。
2. 保護コーティングは、一般的に活性種との反応性が無いＰＴＦＥ、ＦＥＰまたはシリコーンゴムのうちの一つから選択される材料から成る、請求項１に記載の装置。
3. 電極は誘電体基板の上に導電性の材料をパターン化することによって形成されたものである、請求項１または２に記載の装置。
4. 電極は印刷されたものである、請求項３に記載の装置。
5. パターン化された電極は、誘電体基板の上に転写された繊維状のマトリックスで形成されている、請求項３に記載の装置。
6. 誘電体基板は可撓性のものであり、流路を画定するような形状を有する、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
7. 誘電体基板は流路を取り囲む可撓性の管によって形成されている、請求項６に記載の装置。
8. 誘電体基板と電極の周りに形成された誘電体から成る保護シースを有する、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
9. 複数の前記プラズマセルを有するプラズマセルの配列を含む、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の装置のためのプラズマセル。

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