2018 Fiscal Year Research-status Report
Experimental study of levitating micro-organisms in plasma and its application
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18K18750
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
三瓶 明希夫 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (90379066)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 微粒子プラズマ / 微生物 / 殺菌滅菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では低温プラズマ中に微生物を浮遊させ，その挙動を明らかにするとともに，機能性材料・アストロバイオロジー・医療分野等に対する応用の開拓を目的としている．研究初年度である本年度は，実験装置の作成と原理検証実験を行った．
13.56MHzの平行平板RFプラズマ装置を作製し，プラズマ中に微生物を導入して浮遊させることを試みた．観察はレーザーの散乱光を計測する事で行った．実験の結果，オートクレーブ処理で失活した大腸菌(E. coli)や肺炎桿菌(Klebsiella pneumonia)がプラズマのシース端に浮遊することが確認された．大腸菌は凝集しやすい傾向があり，サイズや形状に応じて浮遊位置が変化することが確認された．一方で，肺炎桿菌は分散性が良く，一つ一つの菌が独立に浮遊してクーロン結晶のような準秩序構造が自発的に形成された．プラズマパラメータをコントロールすることで浮遊位置が変化する事が確認され，従来の微粒子プラズマの知見と矛盾のない結果が得られた．プラズマ中に一時間程度浮遊させた肺炎桿菌を電子顕微鏡で観察したところ，バルクの形状は保持されつつ，表面に10nmオーダーの微細な構造が生じていることが確認された．この事実は，細菌のプラズマ浮遊技術が殺菌手法へ応用可能性があることを示唆するものである．
また，活きた食品菌を用いても同様の実験を試みた結果，フリーズドライされた納豆菌等もプラズマ中に浮遊することが確認された．納豆菌は芽胞を形成する性質があるため，大腸菌の実験同様に様々な高さに浮遊する結果となった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
現在までに，当初計画にあった「実験装置の構築」「細菌の浮遊パラメータの探索」「プラズマ中での浮遊が細菌の外部構造に影響を与えるかの調査」が順調に進んでいる．
上記に加えて，研究二年目のテーマであった「細菌による自発的な秩序構造形成」の初期結果が得られたのに加え，当初計画に存在しなかった「活きた食品菌の浮遊」に成功した．上記の事柄から，研究計画は当初の計画以上に進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
幅広いパラメータを持つさまざまな細菌種に対して実験を続け，「細菌の浮遊パラメータの探索」「プラズマ中での浮遊が細菌の外部構造に影響を与えるかの調査」をより詳細に検討する．特に従来の微粒子プラズマの対象であったポリマーとの違いを調べる．活きた食品菌の浮遊実験に関して，細菌の失活等に与える影響を調べる．
細菌と既知のポリマーを同時に浮遊させる実験を行い，その相対位置の情報が細菌種の同定に応用可能か検討する．
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