低温大気圧プラズマ照射による溶液中帯電粒子の輸送制御
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21K03527
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 14030:Applied plasma science-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
清水 鉄司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (70803881)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榊田 創 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究部門付 (90357088)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | プラズマ医療 / 凝集 / 直流放電 / たんぱく / アルブミン / 止血 / 低温大気圧プラズマ / プラズマ照射溶液 / 輸送 / 気液界面 / 溶液中微粒子 / 電位形成 / たんぱく質 / 帯電粒子 / 溶液 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、バイオ・医療分野における低温大気圧プラズマの利用を促進するため、ナノバブルなどの電荷を持つ粒子を分散させた溶液に対しプラズマを照射し、その挙動測定からプラズマ照射にともなう溶液中電位形成機構を理解する。この知見から、プラズマ照射に伴う溶液中の帯電粒子の挙動の中で電荷の持つ役割を明らかにする。本研究の成果は、生体分子・細胞・組織に対するプラズマ加工技術へと展開するための学術基盤となる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに低温大気圧プラズマを用いた医療・バイオ分野において、殺菌や止血など様々な応用が提案されてきた。低温大気圧プラズマの普及を加速するため、プラズマ照射に伴う液中粒子の輸送理解が必要である。本研究の目的は、大気圧環境下でプラズマを液体に照射し、その際の溶液中帯電粒子輸送を理解・制御することにある。
溶液中の帯電粒子として、本研究ではアルブミン（血中たんぱくの一種）を主に使い実験を行った。アルブミン溶液は、プラズマ照射によりほとんどpHが変化せず、アルブミン分子の電荷はほぼ一定と考えられるほか、アルブミンが血液中の主なたんぱくを占めるためである。これまでの研究から、針電極を用いた放電をアルブミン溶液に対して照射すると、アルブミンがプラズマ放電部直下に凝集し、ほぼ一定の速度で凝集物が大きくなることがわかっていた。本年度は、凝集を引き起こすプラズマ中の因子について調査を行った。その結果、針電極に印加する電圧の極性がアルブミン凝集に重要であることが分かった。正の高電圧を印加し針電極とアルブミン溶液間で直流放電を生成した際には、プラズマ直下にアルブミンが凝集し、白い凝集物が生成された。それに対して、負の高電圧を針電極に印加した場合、凝集は観察されなかった。この2つのプラズマからはほぼ同じ発光スペクトルが観察されたため、ほぼ同様の活性種がプラズマ中で生成されていると考えている。プラズマによるアルブミンの凝集には、液面への正の荷電粒子流が一つのキーであることが分かった。今後は、正の荷電粒子流による液面の電位変化や液流形成などとアルブミン凝集との関係の検討を行う。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
