2021 Fiscal Year Research-status Report
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 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, 主任研究員 (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, 研究グループ長 (90357088)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 低温大気圧プラズマ / プラズマ医療 / プラズマ照射溶液 / 輸送 / 気液界面 / 溶液中微粒子 / 電位形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、医療・バイオ分野における大気圧プラズマの利用を加速し、生体分子・細胞・組織に対する新たなプラズマ加工技術へと展開するため、プラズマ照射による溶液中帯電粒子の輸送制御技術を確立することを目的としている。
本年度は、溶液に対するプラズマ照射装置の立ち上げを行い、溶液中の微粒子挙動を可視化できる装置の製作を行った。プラズマ源として、ヘリウムプラズマジェットと針電極を用いたストリーマ放電を用いた。以下に本年度に得られた成果を記載する。
１）石英ガラス製容器内にナノバブルが分散した溶液を入れ、その液面に対してプラズマ照射を行った。サイズが1 μｍを下回るナノバブルは浮上や液中で消滅することなく安定して存在することが知られており、負に帯電しているため、溶液中微粒子として用いた。レーザシートを溶液に照射し、ナノバブルからのミー散乱光を観察し、ナノバブルの挙動観察を行った。また、メチルレッドを用いて溶液のｐH変化を可視化することにより、溶液の流れ場の計測も行った。上記測定の結果、溶液中の微粒子挙動は、溶液の流れによる輸送以外の影響があることがわかった。現在、プラズマ照射による溶液中の電位形成に伴う微粒子挙動を検討している。
２）溶液中の微粒子としてアルブミンを用いてプラズマ照射を行った。アルブミン挙動のプラズマ照射による影響を調べた結果、アルブミン溶液を通して流れる電流の揺らぎとアルブミンの凝集の間に相関があることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画書に記載したとおり、プラズマ照射にともなう溶液中微粒子挙動の観測を行っており、おおむね研究は順調に進んでいる。
本年度は、複数のプラズマ源を準備し、溶液に対するプラズマ照射装置の立ち上げを行った。また、レーザのミー散乱光を測定することによる溶液中微粒子の測定装置の製作を行った。
その結果、微粒子としてナノバブルを用いて溶液中の微粒子挙動の可視化をすることができた。現在、微粒子挙動と溶液の流れ場および溶液に形成される電位分布との関係を調査中である。
また、ナノバブルよりもサイズの小さいアルブミンを微粒子として用いた場合の実験も行っており、アルブミンの濃度勾配の可視化実験も進めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、本年度得られた成果ともとに、溶液中の微粒子挙動と微粒子の帯電状態および溶液中の電位形成についての理解を進める。
具体的には、ガス流やプラズマ源・液面間距離を変化させることにより、液面に形成する帯電状態を変化させる。また、異なるサイズのナノバブルなどを用いることにより、微粒子の帯電状態を変化させる。これらの変化と微粒子挙動との間の関係を調査することにより、プラズマ照射による溶液中の電位形成に伴う微粒子挙動についての理解を深める。
また、プラズマの生成するイオン種の微粒子挙動に対する影響を観察するため、プラズマ生成の際の雰囲気ガスを制御することが出来る装置を製作する予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度製作した実験装置の一部を自作し出費を抑えられたため、余剰分を次年度へ繰り越す。
次年度は当初の予定通り研究を実施し、繰り越し分は主にガスや微粒子などの消耗品に充当する。
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