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KR20190097119A - 고농도, 저온 산화질소를 생성하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

고농도, 저온 산화질소를 생성하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR20190097119A
KR20190097119A KR1020197020038A KR20197020038A KR20190097119A KR 20190097119 A KR20190097119 A KR 20190097119A KR 1020197020038 A KR1020197020038 A KR 1020197020038A KR 20197020038 A KR20197020038 A KR 20197020038A KR 20190097119 A KR20190097119 A KR 20190097119A
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insulator
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마이클 패리스
키릴 구트솔
호워드 넬슨
데이비드 멕
린들리 쿠라멩
안드레＇ 디미노
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오리진, 아이엔씨.
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Abstract

생물학적 객체를 치료하기 위해 NO-함유 플라즈마 가스 흐름을 형성하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 장치는, 애노드, 캐소드, 캐소드와 애노드 사이의 전극 간 영역, 전극 간 영역으로부터, 장치로부터 NO-함유 가스 흐름을 안내 및 방출하기 위한 노즐로 이어지는 NO-함유 가스 흐름 출구 채널, 및 NO의 다양한 농도들을 생성하기 위해, 애노드와 캐소드 사이에서 상대적인 위치를 조절하기 위한 장비를 포함할 수 있다. 또한, 장치는, 장치의 적절하고 일관된 조립을 보장하기 위해, 다양한 구성 요소들을 상호 연결하기 위한 하나 이상의 요소들을 포함할 수 있다.

Description

고농도, 저온 산화질소를 생성하기 위한 장치 및 방법
본 문서는 일반적으로 의료 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산화질소(nitric oxide)를 함유하는 혼합 가스로 생물학적 객체의 치료를 제공하기 위한 장치들과 방법들에 관한 것이다. 개시된 방법들과 장치들은, 복부, 흉부, 화농성, 혈관성 및 퇴행성 수술, 종양학, 비뇨기과학, 피부 성형학(combustiology), 치과학, 안과학, 발병학, 신경외과학, 및 다른 의학 분야를 포함하는, 일반적으로 다양한 병리학적 프로세스들을 처리하는 데 적합할 수 있다.
본 개시는, 그 출원의 천제가 참조로서 여기에 포함되는, 2016년 12월 14일자로 출원된 미국 임시 특허출원 제62/434,018호, 명칭 " 고농도, 저온 산화질소를 생성하기 위한 장치 및 방법"에 해당한다.
환자의 조직에 혼합물을 직접적으로 공급함으로써 의학적 병리들을 치료하기 위해, 공기와 질소를 함유하는 혼합물을 준비하기 위한 장치와 방법이 알려져 있다. 예를 들면, 미국 특허 제7,498,000호(전체 내용이 참조되어 포함됨)는 생물학적 객체를 치료하기 위해 산화질소(nitric oxide; NO)-함유 가스 흐름을 형성하기 위한 장치 및 방법을 개시하고 있다.
NO는, 생물학적 객체를 치료하는 데 사용될 때, 투여량 관련 반응을 생성하는 제약학적 분자이다. 따라서, NO는 원하는 치료 효과를 달성하는 투여량 또는 농도로 전달되어야 한다. 생물학적 시스템들과 조직들의 복잡성으로 인해, 원하는 효과를 달성하는 데 필요한 NO 농도 레벨들이 용도에 따라 다를 것이다. 어떤 치료를 위해 필요한 높은 NO 농도 레벨들은, 다른 치료에 사용되면, 독성이 될 수 있다. 의료 및 수의학 용도들에 대해, 장치가 다양한 농도 레벨들로 NO를 생성하는 능력을 갖는 것이 필수적이다. 알려져 있는 장치들 및 방법들의 한 가지 제한은, 생성되는 NO의 농도가 애노드(anode)와 캐소드(cathode) 사이에 고정된 거리를 갖고, 방전의 고정된 전기적 파라미터들과 매칭되는 장치에 의해 제한된다.
효과적인 치료를 위해, 장치로부터 생성되는 NO의 농도가 일정하게 유지되는 것도 중요하다.
또한, 장치의 반복 가능하고 일관된 제조 가능성은, 중요하지만, 달성하기에 어렵다. NO 생성 장치가 효과적으로 동작하도록, 출력 파라미터들을 제어하기 위해 일정하게 유지되고 반복 가능한 아크 갭(arc gap)을 유지하는 것이 중요하다. 그러나, 많은 수의 상호 연결된 구성 요소들로 이루어지는 장치의 정밀한 제조는 도전이 될 수 있다.
전진의 관점에서, 기존의 장치와 연관된 결함들과 한계들을 극복하는 개선된 장치와 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 제조가 보다 용이한 개선된 장치를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
과제의 해결 수단은, 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 보다 상세하게 설명되는 단순화된 형태의 개념을 소개하기 위해 제공된다. 이러한 과제의 해결 수단은 청구된 주제의 주요 특징들이나 필수적인 특징들을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구된 주제의 범위를 결정하는 데 도움이 되지도 않는다.
본 문서에서, 생물학적 객체를 치료하기 위해 NO-함유(NO-containing) 플라즈마 가스 흐름을 형성하기 위한 개선된 장치가 개시된다. 일 실시예에 있어서, 장치는 애노드(anode), 캐소드(cathode), 캐소드와 애노드 사이의 전극 간 영역(interelectrode area), 장치로부터 NO-함유 가스 흐름을 안내 및 방출하기 위해 전극 간 영역으로부터 노즐(nozzle)로 이어지는 NO-함유 가스 흐름 출구 채널, 및 다양한 농도들의 NO를 생성하기 위해, 애노드와 캐소드 사이에서 상대적인 위치를 조절하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 장치는, 캐소드의 원위 단부의 외주에 형성되는 복수 개의 홀(hole)들을 포함할 수 있고, 홀들은, 가스 흐름이 전극 간 영역을 통과할 때 공기 흐름의 와류를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 장치는, 냉각 유체가 유체 유입 포트를 통해 장치로 유입되어, 유체 배출 포트를 통해 배출되기 전에 냉각제 경로를 통해 장치를 통과하여 순환될 수 있도록, 유체 유입 포트와 유체 배출 포트에 결합되는 냉각제 경로를 포함할 수 있다. 냉각 유체는 유전체일 수 있다. 선택적으로, 냉각 유체는 전기 전도성이 있을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 장치는, NO-함유 가스를 노즐로 안내하면서, 냉각 유체로부터 NO-함유 가스 흐름 출구 채널을 분리하기 위한 냉각제 분배기를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 장치는 외부 하우징(outer housing)을 더 포함할 수 있으며, 애노드는 장치의 외부 하우징에 전기적으로 결합될 수 있다. 장치는, 장치의 외부 하우징으로부터 캐소드의 일부를 절연시키기 위해, 캐소드의 일부와 장치의 외부 하우징의 일부 사이에 위치되는 인슐레이터(insulator)를 더 포함할 수 있다. 장치는 인슐레이터에 결합되는 인터림 전극(interim electrode)을 더 포함할 수 있고, 인터림 전극은, 인터림 전극과 캐소드와 연관된 하프늄 팁(hafnium tip) 사이에 전기적 아크(electrical arc)가 발생하도록, 하프늄 팁에 인접하여 위치되고, 전기적 아크는 전극 간 영역으로 발산한다.
일 실시예에 있어서, 장치의 외부 하우징은 하부 쉘(lower shell)과 상부 쉘(upper shell)을 포함할 수 있다. 하부 쉘은, 상부 쉘에 형성되는 대응하는 복수 개의 나사산들과 맞물리기 위한 복수 개의 나사산들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 캐소드는 하부 쉘 내에 위치될 수 있고, 인슐레이터는, 캐소드와 하부 쉘을 서로로부터 절연시키기 위해, 캐소드와 하부 쉘 사이에 위치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하부 쉘은, 유체 유입 포트에 결합되는 제1 하부 냉각제 경로 및 유체 배출 포트에 결합되는 제2 하부 냉각제 경로를 포함할 수 있다. 상부 쉘은, 제1 하부 냉각제 경로와 유체 연결되는 제1 상부 냉각제 경로 및 제2 하부 냉각제 경로와 유체 연결되는 제2 상부 냉각제 경로를 포함할 수 있고, 하부 쉘이 상부 쉘에 결합될 때, 제1 및 제2 하부 냉각제 경로들이 제1 및 제2 상부 냉각제 경로들과 함께 정렬될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 인슐레이터는, 캐소드와 상호 작용하도록 냉각 유체를 위한 경로를 제공하기 위한 하나 이상의 냉각제 입구들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 냉각제 입구들은 전극 간 영역 이전에 캐소드의 상부와 직접적으로 접촉하도록, 냉각 유체를 위한 경로를 제공할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 노즐은, 노즐의 회전이 캐소드를 향하여 애노드를 진행시키도록, 압축 너트(compression nut)를 포함하고, 너트는, 장치의 외부 하우징에 형성되는 대응하는 복수 개의 나사산들과 맞물리기 위한 복수 개의 나사산들을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 노즐은, NO-함유 가스를 방출하기 위해, 재킷 조립체(jacket assembly), 노즐 팁 드라이버(nozzle tip driver) 및 노즐 팁(nozzle tip)을 더 포함할 수 있다. 재킷 조립체는, 노즐 팁 드라이버의 회전이 캐소드를 향하여 애노드(예: 노즐 팁, 냉각제 분배기 및 아크 챔버(arc chamber))를 진행시키도록, 압축 너트의 형태일 수 있다. 재킷 조립체는, 장치의 외부 하우징에 형성되는 대응하는 복수 개의 나사산들과 맞물리기 위한 복수 개의 나사산들을 포함할 수 있다. 노즐 팁 드라이버는, 재킷 조립체에 형성되는 대응하는 복수 개의 나사산들과 맞물리기 위한 복수 개의 나사산들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 캐소드는, 캐소드를 통해 전극 간 영역 내로 인가되도록 공기를 위한 경로를 제공하기 위한 중앙 중공부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 장치는, 장치의 외부 하우징으로부터 캐소드를 절연시키기 위해, 캐소드의 일부와 장치의 외부 하우징의 일부 사이에 위치되는 인슐레이터를 더 포함할 수 있다. 장치는, 장치의 외부 하우징의 일부와 캐소드의 일부 사이의 유전체 배리어(dielectric barrier)를 제공하기 위한 캐소드 인슐레이터를 더 포함할 수 있다. 인슐레이터는 보완 결합 요소에 의해 캐소드 인슐레이터에 결합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 보완 결합 요소는, 인슐레이터 또는 캐소드 인슐레이터 중 어느 하나에 형성되어, 인슐레이터 또는 캐소드 인슐레이터 중 다른 하나에 형성되는 돌출부를 수용하기 위한 오목부를 포함할 수 있다. 캐소드 인슐레이터는 인슐레이터의 일부를 수용하기 위한 내부 보어홀(internal borehole)을 포함할 수 있고, 오목부와 돌출부는, 인슐레이터에 대한 캐소드 인슐레이터의 위치를 확보하기 위해, 인슐레이터가 캐소드 인슐레이터의 내부 보어홀 내에 수용될 때, 서로와 맞물릴 수 있다.
일 실시예에 있어서, 장치는, 정렬 부싱(alignment bushing), 및 캐소드 인슐레이터에 정렬 부싱을 결합시키기 위한 보완 결합 요소를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 보완 결합 요소는 캐소드 인슐레이터에 정렬 부식을 결합시키기 위한 것이고, 정렬 부싱 또는 캐소드 인슐레이터 중 어느 하나에 형성되어, 정렬 부싱에 대한 캐소드 인슐레이터의 위치를 확보하기 위해, 정렬 부싱 또는 캐소드 인슐레이터 중 다른 하나에 형성되는 돌출부를 수용하기 위한 오목부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 장치는, 냉각제 분배기에 정렬 부싱을 결합시키기 위한 보완 결합 요소를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 보완 결합 요소는, 냉각제 분배기에 정렬 부싱을 결합시키기 위한 것이고, 정렬 부싱 또는 냉각제 분배기 중 어느 하나에 형성되어, 정렬 부싱에 대한 냉각제 분배기의 위치를 확보하기 위해, 정렬 부싱 또는 냉각제 분배기 중 다른 하나에 형성되는 돌출부를 수용하기 위한 오목부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 정렬 부싱은 냉각제 분배기의 일부를 수용하기 위한 내부 보어홀을 포함할 수 있고, 오목부와 돌출부는, 정렬 부싱에 대한 냉각제 분배기의 위치를 확보하기 위해, 냉각제 분배기가 정렬 부싱의 내부 보어홀 내에 수용될 때, 서로와 맞물릴 수 있다.
일 실시예에 있어서, 장치는, 캐소드의 일부로부터 장치의 외부 하우징을 절연시키기 위해, 캐소드의 일부와 장치의 외부 하우징의 일부 사이에 위치되는 인슐레이터를 포함할 수 있다. 또한, 장치는, 인슐레이터에 결합되는 인터림 전극을 포함할 수 있고, 챔버 격리기(chamber standoff)가 인터림 전극과 전극 간 영역 사이에 배치될 수 있다. 챔버 격리기는, 전기적 접속을 방지하는 유전체 재료로 구성될 수 있다.
예로서, 개시된 장치의 특정 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 기술될 것이다.
도 1은 산화질소를 함유하는 혼합 가스를 가지고 생물학적 객체의 치료를 제공하기 위한 일 실시예에 따른 NO 생성 장치를 도시하는 사시도이다;
도 2는 도 1에 도시된 장치의 도 1의 2-2 선을 따라 절단된 단면도이다;
도 3은 도 1에 도시된 장치의 도 1의 2-2 선을 따라 절단된 두 번째 단면도이다;
도 3a는 도 3에 도시된 장치의 전극 간 영역을 도시하는 상세도이다;
도 4는 도 1에 도시된 장치의 분해도이다;
도 5a는 도 1에 도시된 장치에 사용하기 위한 일 실시예에 따른 인슐레이터와 인슐레이터에 결합되는 일 실시예에 따른 인터림 전극의 측면도이다;
도 5b는 도 5a에 도시된 인슐레이터와 인터림 전극의 분해도이다;
도 5c는 도 5a에 도시된 인슐레이터와 인터림 전극의 상세도이다;
도 6a는 도 5a에 도시된 인슐레이터의 사시도이다;
도 6b는 도 1에 도시된 장치에 사용하기 위한 일 실시예에 따른 캐소드 인슐레이터의 사시도이다;
도 6c는 도 6a에 도시된 인슐레이터에 결합되는 도 6b에 도시된 캐소드 인슐레이터의 단면도이다;
도 7a는 도 6b에 도시된 캐소드 인슐레이터에 결합되는 일 실시예에 따른 정렬 부싱의 측면도이다;
도 7b는 도 7a에 도시된 정렬 부싱과 캐소드 인슐레이터의 분해도이다;
도 8a는 일 실시예에 따른 냉각제 분배기와 정렬 부싱의 분해 사시도이다;
도 8b는 도 8a에 도시된 냉각제 분배기에 결합된 정렬 부싱의 단면도이다;
도 9a는 도 1에 도시된 장치와 사용될 수 있는 일 실시예에 따른 캐소드 팁의 측면도이다;
도 9b는 도 9a에 도시된 캐소드 팁의 도 9a의 9B-9B 선을 따라 절단된 단면도이다;
도 9c는 도 9a에 도시된 캐소드 팁의 도 9a의 9C-9C 선을 따라 절단된 단면도이다;
도 10a는 다른 실시예에 따른 나사식으로 조절 가능한 애노드의 측면도이다;
도 10b는 도 10a에 도시된 조절 가능한 애노드의 도 10a의 10B-10B 선을 따라 절단된 단면도이다.
본 문서에 개시된 장치와 방법은, 바람직한 실시예들에 따른 장치와 방법이 도시되어 있는 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 후술될 것이다. 그러나, 개시된 장치와 방법은, 많은 상이한 형태들로 구현될 수 있으며, 본 문서에 개시된 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시예들은, 이러한 개시가 철저하고 완전하게 이루어질 수 있도록 제공되며, 장치 및 방법의 범위를 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 완전히 전달할 것이다. 또한, 개시된 장치는 다수의 신규한 특징들을 포함하는 것으로 도시되고 기술될 것이나, 장치는 기술된 모든 특징들을 포함하는 것으로 제한되지 않고, 오히려 장치는 기술된 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서, 동일한 부호들은 도일한 요소들을 지칭한다.
본 문서는, 산화질소를 함유하는 혼합 가스(이하, NO-함유 가스)를 가지고 생물학적 객체의 치료를 제공하기 위한 개선된 장치 및 방법을 기술한다. 도 1 내지 4를 참조하면, NO-함유 가스를 생성하고 전달하기 위한 개선된 장치(10)가 도시되어 있다. 일반적으로, 장치(10)는 생물학적 객체를 치료하기 위한 NO-함유 가스를 형성할 수 있다. 장치(10)는, 전극 간 영역(500)(예: 캐소드와 애노드 사이의 영역) 내에 NO를 생성하기 위해, DC 아크 방전을 사용하여 NO-함유 가스를 형성할 수 있다. 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 장치(10)는, 장치(10)의 팁(tip)으로부터, 현재의 장치들에 비해 더 일정하게 유지되는 출력으로 다양한 농도들의 NO를 생성 및 방출하도록 구성될 수 있다. 특히, 장치(10)는, 고전압 전기적 아크 방전, 고속 공기 충돌 및 순환 냉각 유체의 하나 이상의 특수 설계된 합류 때문에, 개선된 장치가 혈액 응고, 상처 치유, 흉터 제거, 소독 등과 같은 특정 생물학적 객체의 선택적인 치료를 허용하도록, 기존의 장치들에 비해 다양한 농도들의 NO-함유 가스를 생성할 수 있다.
일반적으로, 장치(10)는 애노드(20), 캐소드(60), NO-함유 가스를 생성하기 위한 인터림 전극(120), 및 장치(10)로부터 NO-함유 가스 흐름을 안내 및 방출하기 위해 전극 간 영역(500)으로부터 노즐(200)로 이어지는 NO 가스 흐름 출구 채널(152)을 포함한다. 사용 시에, 애노드(20)는 단일 구성 요소로서 형성될 수 있다. 선택적으로, 애노드(20)는 다수 개의 구성 요소들로 제조될 수 있으며, 이들은 함께 결합된다. 도시된 바와 같이, 애노드(20)는 근위 애노드(proximal anode)(150), 냉각제 분배기(160) 및 노즐(200)을 포함할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 근위 애노드(150), 냉각제 분배기(160) 및 노즐(200)은 서로에 나사식으로 결합될 수 있지만, 이들은, 예컨대 용접, 프레스 피트(press-fit) 등을 포함하는 어떤 다른 수단에 의해 결합될 수 있다고 고려된다.
설계에 의해, 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 캐소드(60)에 대한 애노드(20)의 위치는 다양한 농도들의 NO-함유 가스를 생성하기 위해 조절될 수 있다. 즉, 도 3a를 참조하면, 본 문서의 일 실시예에 따라, 애노드(20), 보다 상세하게는 근위 애노드(150)는 근위면(21)을 포함할 수 있다. 또한, 캐소드(60), 보다 상세하게는 하프늄 팁(80)은 원위면(61)을 포함할 수 있다. 캐소드(60)의 원위 단부(61)와 애노드(20)의 근위면(21) 사이에서 측정되는 종방향 거리 X는 다른 NO 농도들을 생성하도록 변화될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 캐소드(60)의 원위 단부(61)와 애노드(20)의 근위면(21) 사이의 오프셋(offset) 또는 거리 X 변화는, 플라즈마 아크(plasma arc)를 유지하기 위해 캐소드(60)에 인가될 필요가 있는 전압의 크기를 변화시키고, 이를 통해 가스 내 NO 농도를 변화시킨다. 사용 시에, 캐소드(60)의 원위 단부(61)와 애노드(20)의 근위면(21) 사이의 거리 X는, 본 문서에 기술된 메커니즘을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 현재 잘 알려져 있거나 추후 개발되는 어떤 적합한 메커니즘에 의해 조절될 수 있다.
또한, 장치(10)는 외부 하우징(30)을 포함할 수 있다. 외부 하우징(30)은 장치(10)의 외장 하우징(exterior housing) 또는 외장(enclosure)을 포함할 수 있다. 게다가, 사용 시에 그리고 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 외부 하우징(30)은 전기적 접지의 역할을 하거나 전기적 접지를 수용한다. 더욱이, 외부 하우징(30)은 장치(10) 내부에 유체를 수용하고 안내하기 위한 용기(container) 또는 하우징으로서 역할을 할 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 외부 하우징(30)은, 용이한 조립을 위해, 두 개의 구성 요소들, 예컨대 하부 쉘(32)과 상부 셀(40)로부터 형성될 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 하부 쉘(32)과 상부 쉘(40)은 서로에 나사식으로 결합되지만, 이들은 단일 구성 요소로 제조되는 것을 포함하여 다른 수단에 의해 결합될 수있다.
캐소드(60)는 단일 구성 요소로 형성될 수 있다. 선택적으로, 캐소드(60)는 다수 개의 구성 요소들로부터 제조될 수 있으며, 이들은 함께 결합된다. 도시된 바와 같이, 캐소드(60)는 근위 캐소드(62)와 원위 캐소드(64)를 포함할 수 있다. 사용 시에, 캐소드(60)는 하부 쉘(32) 내부에서 중앙에 위치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 근위 캐소드(62)와 원위 캐소드(64)는 서로에 나사식으로 결합될 수 있지만, 이들은, 예컨대 용접, 프레스피트 등을 포함하는 다른 수단에 의해 결합될 수 있다고 고려된다.
일 실시예에 있어서, 캐소드(60)는 원위 캐소드(64)와 연관된 하프늄 팁(80)을 더 포함할 수 있다. 하프늄 팁(80)은, 예컨대 프레스 피트를 포함하는 어떤 수단에 의해 캐소드(60)(예: 원위 캐소드(64))에 결합될 수 있다. 사용 시에, 하프늄 팁(80)은, 아크를 안정화시키거나 유지하기 위해 전자를 생성 또는 방출하도록 역할을 할 수 있다. 선택적으로, 하프늄 이외의 금속들이 사용될 수도 있다고 고려된다. 또한, 선택적인 실시예에 있어서, 캐소드는, 예컨대 고전압/저전류 버전들의 장치의 경우, “팁 없음(tip-less)일 수 있다고 고려된다. 전술된 바와 같이, 애노드(20)에 대한 캐소드(60)의 위치는 다양한 농도들의 NO-함유 가스를 생성하기 위해 조절될 수 있다. 즉, 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 캐소드(60)와 애노드(20) 사이의 거리는 다른 농도들의 NO-함유 가스를 생성하도록 조절될 수 있다.
장치(10)는, 캐소드(60)로부터 외부 하우징(30)의 적어도 일부를 절연시키기 위해, 캐소드(60)의 적어도 일부와 외부 하우징(30), 예컨대 하부 쉘(32)의 적어도 일부 사이에 위치되는 인슐레이터(100)를 더 포함한다. 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 인터림 전극(120)은 인슐레이터(100)의 원위 단부에 위치될 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 인슐레이터(100)는, 외부 하우징(30)(예: 하부 쉘(32)의 근위 단부(34))에, 예컨대 나사식 결합을 통해 결합될 수 있다. 또한, 인슐레이터(100)는, 캐소드(60)(예: 근위 캐소드(62)의 근위 단부)에, 예컨대 나사식 결합을 통해 결합될 수 있다. 캐소드(60)(예: 근위 캐소드(62))와 인슐레이터(100) 사이에 나사식 연결을 제공함으로써, 인슐레이터(100)의 원위 단부에 결합된 인터림 전극(120)에 대한 캐소드(60)(및 그의 원위 단부에 결합된 하프늄 팁(80))의 상대적 위치의 조절은, 예컨대 NO 농도를 변화시키기 위해, 조절 가능하게 변화될 수 있다. 이에 따라, 사용 시에, 인슐레이터(100)가 인터림 전극(120)과 캐소드(60) 사이의 간격 고정을 돕는다. 사용 시에, 조립될 때, 인터림 전극(120)은, 애노드(20)와 캐소드(60) 사이의 전기적 아크의 발화 및 안정성을 제공하기 위해, 애노드(20)(예: 근위 애노드(150))와 캐소드(60) 내부 또는 그에 인접하여 위치될 수 있다.
사용 시에, 외부 하우징(30)은 접지에 연결될 수 있는 한편, 고전압 전원이 캐소드(60)에 연결될 수 있다. 또한, 외부 하우징(30)은, 사용 시에, 아크가 전극 간 영역(500)(예: 캐소드(60)와 애노드(20) 사이의 영역) 내에서 발생되도록,
애노드(20)와 전기적으로 접촉할 수 있고, 예를 들어 상부 쉘(40)이 노즐 팁(200)과 전기적으로 접촉할 수 있고, 이를 통해 애노드(20)가 전기적으로 접지되게 할 수 있다. 즉, 사용 시에, 노즐 팁(200), 노즐 팁 드라이버(220) 및 노즐 팁(200)과 연관된 재킷 조립체(210)가 외부 하우징(30)과 접촉할 수 있고, 이를 통해 전기적으로 접지될 수 있다. 접지는 냉각제 분배기(160)와 근위 애노드(150)에 전기적으로 전달될 수 있고, 그 결과로 이들 또한 접지되어, 아크가 캐소드(60)와 애노드(20) 사이의 전극 간 영역(500) 내에서 발생될 수 있다. 전술된 바와 같이, 인슐레이터(100)는, 캐소드(60)로부터 외부 하우징(30)의 적어도 일부를 절연시키기 위해, 캐소드(60)와 외부 하우징(30)의 일부 사이(예: 캐소드(60)와 하부 쉘(32)의 일부 사이)에 위치될 수 있다. 또한, 애노드(20)와 캐소드(60)는, 하프늄 팁(80)에 인접하여 위치되는 인터림 전극(120)에 대해 전기적으로 절연된다. 이에 따라, 인터림 전극(120)이 “플로팅(floating)” 전위(potential)를 갖는다고 말하게 된다. 이러한 배치에 의해, 전기적 아크가 인터림 전극(120)과 하프늄 팁(80) 사이의 시점에서 발생하여, 전극 간 영역(500)으로 발산한다. 전극 간 영역(500) 내에서 발생될 때, NO-함유 가스는 NO-함유 가스 흐름 출구 채널(152)을 통해 노즐 팁(200)으로 향하게 된다. 특히, NO-함유 가스는 근위 애노드(150), 냉각제 분배기(160) 및 노즐 팁(200) 내에 형성된 출력 흐름 채널들 각각을 통과하고, 출력 흐름 채널들은 토즐 팁(200)을 통해 NO-함유 가스의 출력 흐름을 제공하기 위해, 캐소드(60)와 연결된다.
장치(10)는, 전극 간 영역(500)(예: 캐소드(60)와 애노드(20) 사이의 영역) 내에서 DC 아크 방전을 생성하기 위하여, 현재 잘 알려져 있거나 추후 개발되는 어떤 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 장치(10)는, 전압 전원과 캐소드(60) 사이에서 DC 아크 방전을 발생시켜 유지하기 위해, 캐소드(60)에 전압을 인가하기 위한 전압 전원을 포함할 수 있으며, 양의 전위(positive potential)가 외부 하우징(30)에 인가되고, 음의 전위(negative potential)가 캐소드(60)에 인가된다. 근위 애노드(150)는, 전극 간 영역(500)(예: 캐소드(60)와 애노드(20) 사이의 영역)으로 원료 가스(source gas)를 주입하기 위해, 캐소드(60) 내에 형성된 경로(330)(예: 중앙 중공부)와 유체 연결될 수 있으며, 원료 가스는 적어도 산소(oxygen)와 질소(nitrogen)를 함유하고 있다. 또한, 전극 간 영역(500)은, 전극 간 영역(500)으로 NO-함유 가스를 안내하기 위해, 애노드(20)(예: 근위 애노드(150), 냉각제 분배기(160) 및 노즐 팁(200)) 내에 형성된 NO-함유 가스 흐름 출구 채널(152)와 유체 연결될 수 있다. NO-함유 가스 흐름 출구 채널(152)은, NO-함유 가스 흐름이 생물학적 객체를 치료하는 데 사용될 수 있도록, NO-함유 가스 흐름을 노즐 팁(200)으로 안내할 수 있다. 이해되는 바와 같이, NO-함유 가스 흐름은, 애노드(20)(예: 근위 애노드(150))와 캐소드(60) 사이의 전극 간 영역(500) 내에서 발생되어 유지되는 DC 아크 방전의 효과에 의해, 원료 가스로부터 애노드(20)(예: 근위 애노드(150)), 인터림 전극(120) 및 캐소드(60) 사이의 전극 간 영역(500) 내에 형성된다.
애노드(20)와 캐소드(60) 사이의 아크 방전은, 애노드(20)와 캐소드(60) 사이의 스파크 방전(spark discharge)을 발생하기 위해, 캐소드(60)에 걸쳐 개방-회로 전압을 제공하고 하나 이상의 고전압 펄스(pulse)들 시리즈들을 형성함으로써, 발생될 수 있다. 개방-회로 전압의 값은, 고정된 아크 방전에 대한 스파크 방전의 변화를 제공하도록 선택되고 조절될 수 있다. 비 제한적인 실시예에 있어서, 개방-회로 전압은 적어도 200 V일 수 있고, 고전압 펄스는 적어도 4 Kv일 수 있지만, 개방 및 고 펄스 전압들의 다른 값의 조합들이 구현될 수 있다. 또한, 고정된 DC 아크 방전은 적어도 1.8 A의 전류에 의해 유지될 수 있으며, 아크 방전은, 소드(60)와 애노드(20) 사이에 형성된 전기적 아크에 걸쳐, 전극 간 영역(500)(예: 캐소드(60)와 애노드(20) 사이의 영역) 내에서 플라즈마의 안정적 발생을 제공하기 위해, 인터림 전극(120)을 사용하여 안정화된다.
다시 도 1을 참조하면, 장치(10)의 팁은 NO-함유 가스를 방출하기 위해, 재킷 조립체(210), 노즐 팁 드라이버(220) 및 노즐 팁(200)을 포함할 수 있다. 선택적으로, 장치(10)의 팁이 더 많거나 더 적은 구성 요소들로부터 제조될 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 재킷 조립체(210)가 압축 너트의 형태일 수 있다. 사용 시에, 노즐 팁 드라이버(220)의 회전은, 인터림 전극(120)과 애노드(20)(예: 근위 애노드(150)) 사이의 정확한 거리를 보장하기 위해, 애노드(20)(예: 근위 애노드(150))가 인터림 전극(120)과 애노드(20)(예: 근위 애노드(150)) 사이에 배치된 챔버 격리기, 스페이서(spacer) 또는 실린더(제한하려는 의도 없이 본 문서에서 교환 가능하게 사용됨)(400)에 접촉할 때까지, 인터림 전극(120)과 캐소드(60)를 향하여 애노드(20)(예: 노즐 팁(200), 냉각제 분배기(160) 및 근위 애노드(150))를 진행 또는 이동시킬 수 있다.
도 2 내지 4에 도시되고 전술된 바와 같이, 외부 하우징(30)은 두 개의 구성 요소들, 즉 하부 쉘(32)과 상부 쉘(40)로부터 형성될 수 있다. 하부 쉘(32)은 근위 단부(34)와 원위 단부(36)를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 상부 쉘(40)은 근위 단부(42)와 원위 단부(44)를 포함할 수 있다. 외부 하우징(30)의 원위 단부(36)는, 상부 쉘(40)의 근위 단부(42)에 형성된 대응하는 복수 개의 나사산(46)들과 맞물리기 위한 복수 개의 나사산(38)들을 포함할 수 있다. 전술된 바와 같이, 외부 하우징(30)의 근위 단부(34)는, 인슐레이터(100)의 근위 단부(102)에 형성된 외부 나사산(106)들과 맞물리기 위한 복수 개의 내부 나사산(39)들을 더 포함할 수 있다. 또한, 인슐레이터(100)는, 캐소드(60)(예: 근위 캐소드(62))에 형성된 이부 나사산(63)들과 맞물리기 위한 복수 개의 내부 나사산(107)들을 포함할 수 있다. 사용 시에, 인슐레이터(100)에 캐소드(60)를 나사식으로 결합함으로써, 사용자는, 원하는 NO 농도를 달성하기 위해, 인슐레이터(100)의 원위 단부에 결합되는 인터림 전극(120)에 대해 그리고 애노드(20)에 대해, 캐소드(60)(및 그의 원위 단부에 결합된 하프늄 팁(80))의 상대적 위치를 조절할 수 있다. 예를 들면, 사용 시에, 사용자는 애노드(20)와 인터림 전극(120)에 대해 캐소드(60)의 위치를 조절하기 위해, 예컨대 스크류 드라이버(screw driver), 소켓 드라이브(socket drive) 등(이에 제한되지는 않음)과 같은 도구를 통해 그리고 캐소드(60)를 회전시킴으로써, 캐소드(60)의 근위 단부를 맞물리게 할 수 있다.
또한, 재킷 조립체(120)는 근위 단부(212)와 원위 단부(214)를 포함할 수 있다. 상부 쉘(40)의 원위 단부(44)는, 재킷 조립체(210)의 근위 단부(212)에 형성된 대응하는 복수 개의 나사산(216)들과 맞물리기 위한 복수 개의 나사산(48)들을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 노즐 팁 드라이버(216)는, 재킷 조립체(210)의 원위 단부(214)에 형성된 대응하는 복수 개의 나사산(218)과 맞물리기 위한 복수 개의 나사산(222)들을 포함할 수 있다. 재킷 조립체(210)에 나사 결합될 때 노즐 팁 드라이버(220)의 조임과 풀림은, 다양한 원하는 NO 농도들을 생성하기 위해, 캐소드(60)에 대해 애노드(20)의 조절 가능한 위치 설정을 허용할 수 있다. 하부 쉘(32), 상부 쉘(40), 인슐레이터(100)에 형성된 외부 나사산(106)들, 재킷 조립체(210) 및 노즐 팁 드라이버(220)가 서로 맞물리기 위한 복수 개의 나사산들을 포함하는 것으로 기술되고 도시되어 있지만, 구성 요소들이 선택적으로 예컨대 단일의 통합된 구성 요소로 구성되는 것을 포함하여 현재 잘 알려져 있거나 추후 개발되는 임의의 다른 수단에 의해 함께 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
전술된 바와 같이, 하부 쉘(32)은 캐소드(60)(예: 근위 캐소드(62), 원위 캐소드(64) 및 하프늄 팁(80))를 둘러쌀 수 있다. 또한, 외부 하우징(30), 보다 상세하게는 하부 쉘(32)은 인터림 전극(120)과 인슐레이터(100)를 더 둘러쌀 수 있다. 인슐레이터(100)는, 예컨대 폴리머(polymer), 세라믹(ceramic), PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등과 같은 유전체 재료로 이루어질 수 있다. 인슐레이터(100)는 캐소드(60)와 외부 하우징(30)의 사이, 예를 들어 캐소드(60)와 하부 쉘(32)을 서로로부터 절연시키기 위해, 캐소드(60)와 하부 쉘(32)의 사이에 위치될 수 있다. 또한, 전술된 바와 같이, 인슐레이터(100)는 인터림 전극(120)으로부터 캐소드(60)(예: 근위 및 원위 전극(62, 64)들)을 더 절연시킨다. 인터림 전극(120)은 아크를 개시하고, 캐소드(60)로부터 애노드(20)로의 전기적 방전의 연속성을 유지/안정화하는 데 사용된다.
장치(10), 보다 상세하게는 하부 쉘(32)은, 충분한 전기적 절연을 제공하기 위해, 외부 하우징(30)(예: 하부 쉘(32))과 캐소드(60) 사이에 유전체 배리어를 제공하기 위한 캐소드 인슐레이터(85)를 더 포함할 수 있다.
외부 하우징(30), 보다 상세하게는 하부 쉘(40)은, 근위 애노드(150), 냉각제 분배기(160) 및 노즐 팁(200)과 같은 애노드(20)를 둘러쌀 수 있다. 사용 시에, 고전압 전원이 캐소드(60)에 연결될 때, 전기적 아크가 인터림 전극(120)과 캐소드(60)(예: 하프늄 팁(80)) 사이에 그리고 애노드(20) 상에 발생되고, 이에 따라 캐소드(60)와 애노드(20) 사이에 형성된 전기적 아크에 걸쳐, 전극 간 영역(500)(예: 캐소드(60)와 애노드(20) 사이의 영역) 내에 NO-함유 가스 플라즈마를 생성한다. 이 후, NO-함유 가스는, 캐소드(60)와 모두 연결되는 근위 애노드(150), 냉각제 분배기(160) 및 노즐 팁(200) 내에 형성된 출력 흐름 채널을 통해 안내된다. 이러한 방식으로, NO-함유 가스의 출력 흐름이 노즐 팁(200)을 통해 배출된다.
전술된 바와 같이, 장치(10)는 내부에 유체를 수용하기 위한 하나 이상의 경로들을 포함할 수 있다. 도 2 및 3을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 장치(10), 보다 상세하게는 하부 쉘(32)과 인슐레이터(100)는, 유체 유입 포트(300)와 유체 배출 포트(302)에 각각 결합되는 제1 및 제2 하부 냉각제 경로(310, 312)를 형성할 수 있다. 이와 유사하게, 장치(10), 보다 상세하게는 상부 쉘(40)과 냉각제 분배기(160)는, 제1 및 제2 하부 냉각제 경로(310, 312)들과 각각 유체 연결되는 제1 및 제2 상부 냉각제 경로(320, 322)들을 형성할 수 있다. 사용 시에, 하부 쉘(32)이 상부 쉘(40)에 결합될 때, 제1 및 제2 하부 냉각제 경로(310, 312)들은 제1 및 제2 상부 냉각제 경로(320, 322)들과 정렬된다. 이러한 방식으로, 유체는, 유체 유입 포트(300)를 통해 장치(10) 내로 유입되고, 하부 및 상부 쉘(32, 40)들 및 캐소드(60)와 애노드(20) 각각의 사이에 위치되는 제1 하부 냉각제 경로(310)와 제1 상부 냉각제 경로(320)를 통해 장치(10)를 통과하여 순환될 수 있다. 상부 쉘(40)의 원위 단부에서, 냉각 유체는 제2 상부 냉각제 경로(322)로 전달된 다음, 제 2 하부 냉각제 경로(312)로 전달되고, 외부 하우징(30)의 근위 단부(34)에 위치되는 유체 배출 포트(302)를 통해 배출된다. 보다 상세하게는, 냉각 유체는 하부 쉘(32)의 근위 단부(34)에 위치되는 유체 유입 포트(300)에서 장치(100 내로 유입될 수 있다. 냉각 유체는 냉각제 분배기(160)에 인접하여 하부 쉘(32)과 상부 쉘(40) 내에 형성된 유체 경로들을 이동한 다음, 하부 쉘(32)의 근위 단부(34)에 위치되는 유체 배출 포트(302)를 통해 장치(10)의 외부로 배출된다.
일반적으로, 냉각 유체가 외부 하우징(30) 내부에 형성된 냉각제 경로들을 통해 이동함에 따라, NO-함유 가스로부터의 열이 냉각제 분배기(160)를 통해 냉각 유체로 전달되고, 그것이 노즐 팁(200)으로 이동함에 따라, NO-함유 가스의 온도가 감소된다.
이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 인슐레이터(100)는, 캐소드(60)와 상호 작용하도록 냉각 유체를 위한 경로를 제공하기 위한 하나 이상의 냉각제 입구(108)을 더 포함할 수 있다. 즉, 인슐레이터(100)는, 인터림 전극(120) 이전에 캐소드(60)(예: 원위 캐소드(64))의 적어도 일부와 직접적으로 접촉하도록, 냉각 유체를 위한 경로를 제공하기 위한 하나 이상의 냉각제 입구(108)들을 포함할 수 있다. 냉각제 입구(108)들의 구성은 캐소드(60)로부터 냉각 유체로 열 방출을 최대화하고, 이로 인해 부하 하에서 캐소드(60)의 동작 온도를 감소시키도록 설계된다.
일 실시예에 있어서, 유체는 전기적 전도성이 있을 수 있다. 대조적으로, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol) 또는 실리콘 오일(silicone oil)과 같은 유전체 유체는 열 방출을 최대화하고, 인터림 전극(120)이 캐소드(60)로부터 전기적 전위를 얻는 것을 방지하는 데 사용된다.
도시된 바와 같이, 인슐레이터(100), 냉각제 분배기(160) 및 냉각제 경로(310, 320, 322, 312)들에 인접하여 위치되는 다른 구성 요소들은, 내부 구성 요소들의 증가된 냉각을 허용하도록, 실질적으로 편평하거나 리브(ribbed) 형상 또는 표면 영역을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 접촉 영역이 인슐레이터(100), 냉각제 분배기(160) 및 냉각 유체 사이에서 최대화되고, 이로 인해 그들 사이의 열 전달(예: 냉각 효율)이 향상된다.
노즐 팁을 넘어서는 냉각을 제공(즉, NO-함유 가스의 대부분의 냉각은 NO-함유 가스가 노즐 팁을 빠져 나간 후에 발생한다)하는 기존의 장치들과 대조적으로, 개시된 장치(10)는, 예컨대 근위 애노드(150)에서와 같은 장치(10) 내부에서, 냉각 유체를 통한 냉각을 시작할 수 있게 한다. 즉, 본 문서의 일 실시예에 따르면, 냉각 유체는, 근위 애노드(150)와 노즐 팁(200) 사이의 NO-함유 가스 흐름 출구 채널(152)을 따라, NO-함유 가스와 상호 반응하여 NO-함유 가스를 냉각시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 배출되는 NO-함유 가스는, 기존의 장치에 비해, 장치(10)를 빠져 나가기 전에, 훨씬 더 많이 냉각된다. 노즐 팁(220)을 빠져 나가는 NO-함유 가스의 감소된 온도로 인해, 치료 부위로 즉시 안내될 수 있는 NO-함유 가스의 농도는 기존의 장치들에 비해, 더 높을 수 있다. 비 제한적인 실시예에 있어서, 노즐 팁(200)을 빠져 나가는 NO-함유 가스는 대략 섭씨 50 도일 수 있으며, 700 내지 1,100 ppm 사이의 NO를 함유하고 있을 수 있다.
전술된 바와 같이, 캐소드(60)는, 전극 간 영역(500) 내에 플라즈마를 생성하는 데 사용하기 위해, 공기가 캐소드(60)를 통해 전극 간 영역(500)으로 인가되도록, 경로(330)를 제공하는 중앙 중공부를 더 포함할 수 있다. 도 9a, 9b 및 9c를 참조하면, 일 실시예에 있어서, 캐소드(60)의 원위 단부는 하나 이상의 접선 홀(tangential hole)(600)들을 포함할 수 있다. 사용 시에, 홀(600)들은 하프늄 팁(80) 주위의 공기를 전극 간 영역(500)으로 전달한다. 접선 홀(600)들은, 가스가 전극 간 영역(500)을 통과할 때, 공기 흐름의 와류(vortex)를 생성하도록 구성될 수 있다. 즉, 도 9a, 9b 및 9c에 도시된 일 실시예에 따른 캐소드 팁과 관련하여, 공기가 중앙 중공부를 통해 들어와서 홀(600)들의 밖으로 나오면, 공기가 캐소드(60)(예: 하프튬 팁(80)) 주위에서 소용돌이친다. 소용돌이치는 공기 흐름은 플라즈마와 그것이 아크 안정화를 돕는 인터림 전극(120)과 애노드(20)를 빠져 나갈 때 그것의 잔광(afterglow)을 에워싸고, 보다 일정하게 유지되는 NO 생성을 초래한다.
사용 시에, 에어 펌프(air pump)(미도시)는, 장치(10)의 근위 단부(34)를 통해(경로(330)를 통해) 캐소드(60)로 인가되고 노즐 팁(200) 밖으로 인가되는 공기를 공급한다. 이것은, 전극 간 영역(500)에 생성되는 NO-함유 가스가, 그것이 치료 영역에 충돌되도록 허용하기 위해, 노즐 팁(200)을 통해 위로 인가되도록 허용한다.
전술된 바와 같이, 인터림 전극(120)은 인슐레이터(100)에 결합될 수 있다. 도 5a 및 5b를 참조하면, 인슐레이터(100)는, 근위 단부(102), 원위 단부(104), 외부 하우징(30)에 형성된 나사산(39)들과 맞물리기 위해 근위 단부(102)에 형성된 복수 개의 나사산(106)들, 및 인터림 전극(120)의 근위 단부(122)에 형성된 나사산(126)들(예: 외부 나사산들)과 나사식으로 맞물리기 위해 그의 원위 단부(104)에 형성된 복수 개의 나사산(110)들(예: 내부 나사산들)을 포함할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 인터림 전극(120)은, 인터림 전극(120)에 형성된 나사산(126)들과 인슐레이터(100)에 형성된 나사산(110)들이 완전히 맞물릴 때, 인터림 전극(120)이 인슐레이터(100)와 캐소드(60)에 대해 고정된 위치에 위치될 수 있도록, 그의 원위 단부(124)에 형성되는 확대된 플랜지(enlarged flange)(128)을 포함할 수 있다. 즉, 인슐레이터(100)의 원위 단부(104)와 맞닿도록 인터림 전극(120) 상에 플랜지(128)를 제공함으로써, 인터림 전극(120)과 캐소드(60) 사이의 일정 거리가 유지될 수 있다. 인슐 레이터(100)와 인터림 전극(120)이 나사식으로 연결되는 것과 같이 도시되고 기술되지만, 이들이 다른 수단에 의해 함께 결합될 수 있다고 고려됨에 유의해야 한다. 추가적으로 또는 선택적으로, 장치(10)는, 인터림 전극(120)에 인접한 원위 캐소드(64)의 원위 단부와 하프튬 팁(80) 사이에 배치되는 인터림 전극 격리기(90)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 인터림 전극 격리기(90)는 유전체 재료로 제조될 수 있다. 인터림 전극 격리기(90)는, 원위 캐소드(64)와 인터림 전극(120) 사이의 정확한 갭 거리를 제공하기 위해, 인터림 전극 상에 형성되는 플랜지(128)를 대신하여 사용될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 인슐레이터(100)는, 인터림 전극(120)을 냉각시키기 위해 바람직한 방향으로 냉각제를 안내하기 위한 냉각제 입구(108)들과 유체 연결되는 하나 이상의 기하학 요소(115)들을 더 포함할 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이, 인슐레이터(100)의 원위 단부(104)는, 인터림 전극(120)에 걸쳐 냉각제 입구(108)들로부터 배출되는 유체를 돕기 위해, 예컨대 오목면, 숄더(shouler)들 등과 같은 하나 이상의 기하학 요소(115)들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 유체의 증가량은 냉각제 입구(108)들을 빠져나와서, 인터림 전극(120)을 가로지르거나 인터림 전극(120)을 통해 전달될 것으로 기대될 수 있다.
장치(10)는, 장치(10)의 조립을 용이하게 하기 위해, 장치(10)의 다양한 구성 요소들을 서로 연결하기 위한 하나 이상의 정렬 요소들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 6a 내지 6c를 참조하면, 인슐레이터(100)(도 6a)는, 캐소드 인슐레이터(85)(도 6b)에 결합하기 위한 하나 이상의 보완 요소를 포함할 수 있다. 캐소드 인슐레이터(85)에 인슐레이터(100)를 결합시키기 위한 보완 결합 요소들을 제공함으로써, 장치(10)는 인슐레이터(100)와 캐소드 인슐레이터(85) 사이의 고정된, 일정한 정렬을 더 잘 유지할 수 있다. 인슐레이터(100)와 캐소드 인슐레이터(85) 사이의 보완 결합 요소들은 현재 잘 알려져 있거나 추후 개발되는 임의의 적합한 요소들일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도시된 바와 같이, 인슐레이터(100)는, 예컨대 인슐레이터(100)의 원위 단부(104)에 형성된 하나 이상의 오목부(116)들을 포함할 수 있다. 한편, 캐소드 인슐레이터(85)는, 인슐레이터(100)가 캐소드 인슐레이터(85)에 형성된 내부 보어홀(86) 내로 삽입될 때, 캐소드 인슐레이터(85)에 형성된 돌출부(88)들이 인슐레이터(100)에 형성된 오목부(116)들과 맞물리고, 이를 통해 캐소드 인슐레이터(85)에 대해 인슐레이터(100)의 위치가 고정되도록, 그의 원위 단부(87)에 형성된 하나 이상의 내부로 돌출된 돌출부(88)들을 포함할 수 있다.
도 7a 및 7b를 참조하면, 캐소드 인슐레이터(85)는 정렬 부싱(450), 예컨대 정렬 부싱(450)의 근위 단부(452)에 결합하기 위한 하나 이상의 보완 요소들을 더 포함할 수 있다. 정렬 부싱(450)에 캐소드 인슐레이터(85)를 결합시키기 위한 보완 결합 요소들을 제공함으로써, 장치(10)는 캐소드 인슐레이터(85)와 정렬 부싱(450) 사이에 고정된 일정 정렬을 더 잘 유지할 수 있다. 캐소드 인슐레이터(85)와 정렬 부싱(450) 사이의 보완 결합 요소들은 현재 잘 알려져 있거나 추후 개발되는 어떤 적합한 요소들일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도시된 바와 같이, 캐소드 인슐레이터(85)는, 예컨대 캐소드 인슐레이터(85)의 원위 단부(87) 내에 형성되는 하나 이상의 오목부(91)들을 포함할 수 있다. 한편, 정렬 부싱(450)은, 그의 근위 단부(452)에 형성된 하나 이상의 도룰부(454)들을 포함할 수 있고, 이에 따라, 캐소드 인슐레이터(85)가 정렬 부싱(450)에 결합될 때, 정렬 부싱(450)에 형성된 돌출부(454)들이 캐소드 인슐레이터(85) 내에 형성된 오목부(91)들과 맞물리고, 이를 통해 정렬 부싱(450)에 대해 캐소드 인슐레이터(85)의 위치가 고정될 수 있다.
도 8a 및 8b를 참조하면, 정렬 부싱(450)은, 냉각제 분배기(160)에 결합하기 위한 하나 이상의 보완 요소들을 더 포함할 수 있다. 냉각제 분배기(160)에 정렬 부싱(450)을 결합시키기 위한 보완 결합 요소들을 제공함으로써, 장치(10)는, 정렬 부싱(450)과 냉각제 분배기(160) 사이에 고정된 일정 정렬을 더 잘 유지할 수 있고, 이를 통해 냉각제 분배기(160)에 결합되는 원위 단부(150) 및 인터림 전극(120)와 캐소드(60)의 고정된 일정 정렬을 더 잘 유지할 수 있다. 정렬 부싱(450)과 냉각제 분배기(160) 사이의 보완 결합 요소들은 현재 잘 알려져 있거나 추후 개발되는 어떤 적합한 요소들일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 도시된 바와 같이, 냉각제 분배기(160)는, 예컨대 그의 근위 단부(162) 내에 형성되는 하나 이상의 오목부(164)들을 포함할 수 있다. 한편, 정렬 부싱(450)은, 그의 근위 단부(452)에 형성된 하나 이상의 내부로 돌출된 돌출부(456)를 포함할 수 있고, 이에 따라, 냉각제 분배기(450)가 정렬 부싱(450) 내에 형성된 보어홀(458) 내에 삽입될 때, 정렬 부싱(450)에 형성된 돌출부(456)들이 냉각제 분배기(160) 내에 형성된 오목부(164)들과 맞물리고, 이를 통해 정렬 부싱(450)에 대해 냉각제 분배기(160)의 위치가 고정될 수 있다. 냉각제 분배기(160)는, 냉각제 분배기(160)와 정렬 부싱(450) 사이에 적절한 공간을 제공하고, 이를 통해 근위 애노드(150)와 인터림 전극(120) 사이에 적절한 공간을 제공하도록, 정렬 부싱(450) 내로 냉각제 분배기(160)를 삽입하기 위한 리미트 스탑(limit stop)을 제공하기 위해 그에 형성되는 하나 이상의 스탑 부재(166)들을 더 포함할 수 있다.
본 문서에 기술된 특징들에 따라 장치를 제조 및 조립함으로써, 예컨대 원위 캐소드(64), 인터림 전극(120) 및 근위 애노드(150)를 포함하는 다양한 구성 요소들의 적절하고 일정한 정렬 및 위치 설정은, 인터림 전극(120)의 플랜지(128)가 인슐레이터(100)의 원위 단부(104)와 접촉하도록, 인터림 전극(120)에 형성된 나사산(126)들이 인슐레이터(100)에 형성된 나사산(110)들과 맞물릴 때, 및 노즐 팁 드라이버(220)가 캐소드(60)를 향하여 노즐 팁(200), 냉각제 분배기(160) 및 근위 애노드(150)를 진행시키기 위해, 다양한 구성 요소들의 적절한 위치 설정 후에, 재킷 조립체(210)가 상부 쉘(40)의 원위 단부(44) 상에서 고정되고, 노즐 팁 드라이버(220)가 재킷 조립체(210)에 형성된 나사산들과 맞물림으로 나사식으로 결합될 때, 달성될 수 있다고 고려된다. 또한, 노즐 팁 드라이버(220)의 회전은, NO 농도를 변화시키기 위해, 애노드(20)와 캐소드(60) 사이의 거리 조절을 가능하게 할 수 있다고 고려된다.
또한, 인슐레이터(100)를 캐소드 인슐레이터(85)와 결합시키고, 정렬 부싱(450)을 캐소드 인슐레이터(85)와 결합시키고, 정렬 부싱(450)을 냉각제 분배기(160)와 결합시키기 위한 보완 결합 요소들의 포함은, 장치의 다양한 구성 요소들의 내부 정렬을 용이하게 하도록 돕고, 차례로, 장치(10)의 적절한 조립을 돕고, 인터림 전극(120), 캐소드(60) 및 애노드(20) 사이의 공간 조절을 허용한다.
도 2 내지 4를 참조하면, 장치(10)는 인터림 전극(120)과 근위 애노드(150) 사이에 배치되는 챔버 격리기 또는 스페이서(400)를 더 포함할 수 있다. 챔버 격리기(400)는 챔버 실(chamber seal)(402)과 연관될 수 있고, 예를 들어 챔버 실(402)은, 챔버 격리기(400)를 외부에서 둘러싸기 위한 실의 형태일 수 있고, 챔버 실(402)은 인터림 전극(120)과 근위 애노드(150) 사이의 챔버 영역을 밀봉할 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 챔버 격리기(400)는 하부 쉘(32)의 원위 단부(36)와 상부 쉘(40)의 근위 단부(42)에 인접하다. 어떤 실시예들에서, 챔버 격리기(400)는 장치(10)의 제조 및 조립을 단순화할 수 있다. 즉, 노즐 팁 드라이버(200)와 결합에 있어서, 챔버 격리기(400)는 인터림 전극(120)과 근위 애노드(150) 사이의 정확한 거리를 보장하는 데 사용되고, 장치(10)의 다른 엘리먼트들의 제조 공차들과 관계없이, 달성될 수 있다. 조립 시, 노즐 팁 드라이버(220)의 회전은, 애노드(20)와 캐소드(60) 사이의 정확한 갭 거리를 제공하기 위해, 챔버 격리기(400)가 근위 애노드(150)와 접촉할 때까지, 캐소드(60)를 향하여 노즐 팁(200), 냉각제 분배기(160) 및 근위 애노드(150)를 압축시키고, 인터림 전극(120)의 원위면(124)과 접촉한다. 이해되는 바와 같이, 애노드(20)와 캐소드(60) 사이에 정확하게 반복적인 격리기를 제공하는 것은, 그것이 일정하게 유지되는 아크 갭을 제공하여, 유닛 대 유닛 출력 파라미터들을 유지하기 때문에, 중요할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 챔버 격리기(400)는 세라믹 재료로부터 제조될 수 있지만, 다른 적합한 재료가 계획되고 있다.
사용 시에, 노즐 팁 드라이버(220)는, 챔버 격리기(400)의 원위 단부 상으로 내부 구성 요소(예: 노즐 팁(200), 냉각제 분배기(160), 근위 애노드(150) 등)들의 토크를 인가한다. 기재된 바와 같이, 이러한 엘리먼트들의 제조 공차와 관계없이, 높은 공차 챔버 격리기(400)을 제공함으로써, 인터림 전극(120)과 원위 애노드(150) 사이의 높은 허용 오차, 매우 정확한 격리 또는 공간이 달성될 수 있다. 이에 따라, 챔버 격리기(400)가 단일의 높은 허용 오차의 구성 요소를 제공하고, 개별적으로 조절될 나머지 구성 요소들에 대한 필요를 최소화하고, 이를 통해 챔버 격리기(400) 상으로 노즐 팁 드라이버(220)의 토크를 인가함으로써, 장치(10)의 제조 가능성, 반복 가능성 및 검증 가능성을 크게 증가시킬 수 있다.
장치(10)는, 공기 유입으로부터 냉각 유체를 방지하기 위한 내부 구성 요소들과 전기적 섹션들(및 그 반대) 사이의 적절한 유체 밀봉을 유지하기 위해, 구성 요소들 사이에 복수 개의 오링(O-ring)(475)들과 가공된 홈들을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 오링은 재킷 조립체(210)와 상부 쉘(40)의 원위 단부(44) 사이; 하부 쉘(32)의 원위 단부(36)와 상부 쉘(40)의 근위 단부(42) 사이; 원위 캐소드(64)와 인슐레이터(100) 사이; 등에 위치될 수 있다.
전술된 바와 같이, 사용 시에, NO 농도의 조절은, (i) 애노드(20)와 캐소드(60) 사이의 거리(예: 애노드(20)와 캐소드(60)(하프늄 팁(80) 사이의 상대적 거리), 및/또는 (ii) 캐소드(60)(예: 하프늄 팁(80))에 인가되는 전압 중 하나 또는 둘을 조절함으로써 달성될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 캐소드(60)와 애노드(20) 사이의 오프셋 또는 거리(예: 도 3a의 거리 X)를 변화시킴으로써, 플라즈마 아크를 유지하기 위해 캐소드(60)에 인가될 필요가 있는 전압의 크기가 변하고, 이를 통해 가스 내 NO 농도 또한 변한다.
사용 시에, 애노드(20)와 캐소드(60) 사이의 거리 또는 상대적 위치는 현재 잘 알려져 있거나 추후 개발되는 어떤 메커니즘에 의해 달성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전술된 바와 같이, 장치는 인터림 전극(120)과 근위 애노드(150) 사이에 배치되는 챔버 격리기 또는 스페이서(400)를 포함할 수 있다. 챔버 격리기 또는 스페이서(400)는 애노드(20)와 캐소드(60) 사이에, 알려져 있는 반복적인 오프셋 또는 거리를 제공하는 데 사용된다. 일 실시예에 있어서, 장치는 다양한 치수들(예: 다른 폭들)을 갖는 복수 개 또는 한 세트의 챔버 격리기들 또는 스페이서(400)들을 가지고 제공될 수 있다. 사용 시에, 각가긔 폭이 애노드(20)와 캐소드(60) 사이의 다른 오프셋, 캐소드(60)에 인가되는 다른 전압에 대응할 것이다. 결과적으로, 각각의 챔버 격리기 또는 스페이서(400)가 결과 가스 내에 미리 결정된 NO 농도를 제공할 수 있다. 다양한 다른 챔버 격리기들 또는 스페이서(400)들이 다른 농도를 제공한다. 이에 따라, 원하는 레벨로 NO 농도를 조절하기 위해, 사용자는, 장치 내로 대응하는 챔버 격리기 또는 스페이서(400)를 삽입시키고, 전술된 바와 같이, 챔버 격리기 또는 스페이서(400)와 접촉하는 애노드(20)를 가지고 장치를 조립할 필요가 있다. 이 후, 사용자는, 애노드(20)가 제 위치에 고정될 때까지, 노즐 팁 드라이버(220)를 조인다. 애노드(20)와 캐소드(60) 사이의 원하는 오프셋 또는 거리는, 선택된 챔버 격리기 또는 스페이서(400)를 기반으로, 자동적으로 달성된다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 캐소드에 인가되는 1.8 amps에서 230 V를 가지고, 예컨대 적절한 크기의 챔버 격리기 또는 스페이서(400)를 통해 5 mm 거리로 애노드(20)에 캐소드(60)를 제공함으로써, 결과 가스 스트림 내에 대략 1000 ppm의 NO를 생성시킨다. 이러한 예는 제한적이지 않으며, 다른 격리기/스페이서 치수들, 인가되는 전압/전류 및 공기 흐름 속도들이 결과 가스 스트림 내 NO 농도 뿐만 아니라 결과 가스 내 NO 농도를 조절하는 데 사용될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
다른 실시예에 있어서, 전술된 바와 같이, 애노드(20)(예: 근위 애노드(150)와 캐소드(60)(예: 하프늄 팁(80)) 사이의 거리는, 예컨대 캐소드(60)의 근위 단부에서 적절한 오목부에 결합되는, 스크류 드라이버, 드라이브 소켓 등과 같은 도구를 사용하여, 인슐레이터(100)에 대해 캐소드(60)(예: 근위 캐소드(62))를 회전시킴으로써 조절될 수 있다. 사용 시에, 인슐레이터(100)에 대한 캐소드(60)의 회전은, 나사식 맞물림으로 하여금, 애노드(20)(예: 근위 애노드(150))에 대해 캐소드(60)(예: 하프늄 팁(80))을 회전 방향에 대응하여 전진시키거나 후퇴시키도록 한다. 유사한 전압들이 인가될 것이며(결과적인 오프셋의 크기에 따라), 결과적인 NO 농도들의 범위들이 획득될 것이다. 예를 들면, 적절한 크기의 챔버 격리기 또는 스페이서(400)를 선택함으로써 장치의 동작을 미세하게 조절한 다음, 캐소드(60(예: 하프늄 팁(80))을 조금 전진시키거나 후퇴시키기 위해, 캐소드(60)와 인슐레이터(100) 사이의 나사식 연결을 이용한 추가적인 작은 오프셋 조절들이 이루어질 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 애노드(20)와 캐소드(60) 사이의 거리는 조절 가능 애노드(800)를 사용하여 조절될 수 있다. 도 10a 및 10b를 참조하면, 조절 가능 애노드(800)는 내부 및 외부 구성 요소(820, 840)들, 예컨대 내부 전기 전도성 구성 요소(820)와 외부 구성 요소(840)를 포함할 수 있다. 사용 시에, 조절 가능 애노드(800)는 장치의 외부 하우징(30) 내부에 위치되는 애노드(20)를 대신할 수 있다. 내부 구성 요소(820)는 전술된 애노드(20)와 기능적으로 동일할 수 있고, 단일 구성 요소(도 10a 및 10b에 도시된 바와 같이)로서 또는 전술된 바와 같이 다수 개의 구성 요소들로 이루어질 수 있다. 사용 시에, 내부 전기 전도성 구성 요소(820)는 외부 구성 요소(840)에 대해 이동 가능하게 조절될 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 내부 전기 전도성 구성 요소(820)는, 외부 구성 요소(840)의 내부면에 형성된 내부 나사산(842)들과 맞물리기 위한 복수 개의 외부 나사산(822)들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 애노드와 캐소드 사이의 거리는, 예컨대 렌치(wrench) 등과 같은 도구를 사용하여, 애노드의 외부 구성 요소(840)에 대해 애노드의 내부 구성 요소(820)를 회전시킴으로써, 조절될 수 있다. 사용 시에, 애노드의 외부 구성 요소(840)에 대한 애노드의 내부 구성 요소(820)의 회전은, 나사식 맞물림으로 하여금, 캐소드에 대해 애노드를 회전 방향에 따라 전진시키거나 후퇴시키도록 한다. 유사한 전압들이 인가될 것이며(결과적인 오프셋의 크기에 따라), 결과적인 NO 농도들의 범위들이 획득될 것이다.
또 다른 실시예에 있어서, 캐소드(60)의 위치는, 장치의 외부 하우징(30)(예: 하부 쉘(32))에 대해 인슐레이터(100)를 회전시킴으로써, 애노드(20)에 대해 이동(연장 또는 후퇴)될 수 있다. 외부 하우징(30)에 대해 인슐레이터(100)의 위치를 조절함으로써, 애노드(20)에 대해 캐소드(60)의 위치가 조절될 수 있다.
본 문서에서 사용된 바와 같이, 부정 관사 “일(a)” 또는 “하나(an)”를 가지고 언급된 요소나 단계는 하나의 요소 또는 단계 만이 분명히 요구되는 경우를 제외하고는 다수의 요소들 또는 단계들을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그리고, 본 문서의 “일 실시예”는 언급된 특징들을 포함하는 추가적인 실시예들의 존재를 배제하는 것으로 이해되어서는 안된다.
본 개시의 특정 실시예들이 본 문서에 기술되었지만, 본 문서가 허용하는 범위 내에서 본 개시가 의도되고, 본 문서와 마찬가지로 읽혀지기 때문에, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 상기 설명은 제한으로서 해석되어서는 안되며, 단지 특정 실시예들의 예시로서 해석되어야 한다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 문서에 첨부된 청구범위의 사상 및 범위 내에서 다른 수정을 구상할 것이다.

Claims (14)

  1. 생물학적 객체를 치료하기 위해 NO-함유 플라즈마 가스 흐름을 형성하기 위한 장치에 있어서,
    애노드(anode);
    캐소드;
    상기 캐소드와 상기 애노드 사이의 전극 간 영역(interelectrode area);
    상기 장치로부터 상기 NO-함유 가스 흐름을 안내 및 방출하기 위해 상기 전극 간 영역으로부터 노즐(nozzle)로 이어지는 NO-함유 가스 흐름 출구 채널; 및
    NO의 다양한 농도들을 생성하기 위해, 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에서 상대적인 위치를 조절하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐소드의 원위 단부의 외주에 형성되는 복수 개의 홀(hole)들을 더 포함하고,
    상기 홀들은, 상기 가스 흐름이 상기 전극 간 영역을 통과할 때 공기 흐름의 와류(vortex)를 생성하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 애노드가 전기적으로 결합되는 상기 장치의 외부 하우징(outer housing); 및
    상기 장치의 상기 외부 하우징으로부터 상기 캐소드의 일부를 절연시키기 위해, 상기 캐소드의 일부와 상기 외부 하우징의 일부 사이에 위치되는 인슐레이터(insulator)를 더 포함하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인슐레이터에 결합되는 인터림 전극(interim electrode)을 더 포함하고,
    상기 인터림 전극은, 상기 인터림 전극과 상기 캐소드와 연관된 하프늄 팁(hafnium tip) 사이에 전기적 아크(electrical arc)가 발생하도록, 상기 하프늄 팁에 인접하여 위치되고,
    상기 전기적 아크는 상기 전극 간 영역으로 발산하는 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 장치의 상기 외부 하우징은, 하부 쉘(lower shell)과 상부 쉘(upper shell)을 포함하고,
    상기 캐소드는, 상기 하부 쉘 내부에 위치되고,
    상기 인슐레이터는, 상기 캐소드와 상기 하부 쉘을 서로로부터 절연시키기 위해, 상기 캐소드와 상기 하부 쉘 사이에 위치되는 장치.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 장치의 상기 외부 하우징은, 하부 쉘과 상부 쉘을 포함하고,
    상기 하부 쉘은, 유체 유입 포트에 결합되는 제1 하부 냉각제 경로 및 유체 배출 포트에 결합되는 제2 하부 냉각제 경로를 포함하고,
    상기 상부 쉘은, 상기 제1 하부 냉각제 경로와 유체 연결되는 제1 상부 냉각제 경로 및 상기 제2 하부 냉각제 경로와 유체 연결되는 제2 상부 냉각제 경로를 포함하고,
    상기 하부 쉘이 상기 상부 셀에 결합될 때, 상기 제1 및 제2 하부 냉각제 경로들이 상기 제1 및 제2 상부 냉각제 경로들과 함께 정렬되는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인슐레이터는, 상기 전극 간 영역 이전에 상기 캐소드의 상부와 직접적으로 접촉하도록, 냉각 유체를 위한 경로를 제공하기 위한 하나 이상의 냉각제 입구들을 포함하는 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐은, 상기 노즐의 회전이 상기 캐소드를 향하여 상기 애노드를 진행시키도록, 압축 너트(compression nut)를 포함하고,
    상기 너트는, 상기 장치의 외부 하우징에 형성되는 대응하는 복수 개의 나사산들과 맞물리기 위한 복수 개의 나사산들을 포함하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 장치의 외부 하우징으로부터 상기 캐소드를 절연시키기 위해, 상기 캐소드의 일부와 상기 장치의 상기 외부 하우징의 일부 사이에 위치되는 인슐레이터;
    상기 장치의 상기 외부 하우징의 일부와 상기 캐소드의 일부 사이에 유전체 배리어(dielectric barrier)를 제공하기 위한 캐소드 인슐레이터; 및
    상기 인슐레이터를 상기 캐소드 인슐레이터에 결합시키기 위한 보완 요소(complementary feature)를 더 포함하고,
    상기 보완 요소는, 상기 인슐레이터 또는 캐소드 인슐레이터 중 어느 하나에 형성되어, 상기 인슐레이터 또는 캐소드 인슐레이터 중 다른 하나에 형성되는 돌출부를 수용하기 위한 오목부를 포함하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 캐소드 인슐레이터는, 상기 인슐레이터의 일부를 수용하기 위한 내부 보어홀(internal borehole)을 포함하고,
    상기 오목부와 상기 돌출부는, 상기 인슐레이터에 대한 상기 캐소드 인슐레이터의 위치를 확보하기 위해, 상기 인슐레이터가 상기 캐소드의 상기 내부 보어홀 내에 수용될 때, 서로와 맞물리는 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    정렬 부싱(alignment bushing); 및
    상기 캐소드에 상기 정렬 부싱을 결합시키기 위한 보완 요소를 더 포함하고,
    상기 보완 요소는, 상기 캐로스 인슐레이터에 상기 정렬 부싱을 결합시키기 위한 것이고, 상기 정렬 부싱 또는 캐소드 인슐레이터 중 어느 하나에 형성되어, 상기 정렬 부싱에 대한 상기 캐소드 인슐레이터의 위치를 확보하기 위해, 상기 정렬 부싱 또는 캐소드 인슐레이터 중 다른 하나에 형성되는 돌출부를 수용하기 위한 오목부를 포함하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    냉각제 분배기; 및
    상기 냉각제 분배기에 상기 정렬 부싱을 결합시키기 위한 보완 요소를 더 포함하고,
    상기 보완 요소는, 상기 정렬 부싱 또는 냉각제 분배기 중 어느 하나에 형성되어, 상기 정렬 부싱에 대한 상기 냉각제 분배기의 위치를 확보하기 위해, 상기 정렬 부싱 또는 냉각제 분배기 중 다른 하나에 형성되는 돌출부를 수용하기 위한 오목부를 포함하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 정렬 부싱은, 상기 냉각제 분배기의 일부를 수용하기 위한 내부 보어홀을 포함하고,
    상기 오목부와 상기 돌출부는, 상기 정렬 부싱에 대한 상기 냉각제 분배기의 위치를 확보하기 위해, 상기 냉각제 분배기가 상기 정렬 부싱의 상기 내부 보어홀 내에 수용될 때, 서로와 맞물리는 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 캐소드의 일부로부터 상기 장치의 상기 외부 하우징을 절연시키기 위해, 상기 캐소드의 일부와 상기 장치의 상기 이부 하우징의 일부 사이에 위치되는 인슐레이터;
    상기 인슐레이터에 결합되는 인터림 전극; 및
    상기 인터림 전극과 상기 전극 간 영역 사이에 배치되는 챔버 격리기(chamber standoff)를 더 포함하고,
    상기 챔버 격리기는, 전기적 접속을 방지하는 유전체 재료로 구성되는 장치.
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