2014 Fiscal Year Research-status Report
照射領域可変型低温プラズマジェット発生器の開発と殺菌への応用に関する研究
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25820113
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| Research Institution | Nippon Bunri University |
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Principal Investigator |
川崎 敏之 日本文理大学, 工学部, 准教授 (30352404)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 大気圧非熱平衡プラズマ / プラズマジェット / 殺菌 / 活性酸素 / プラズマ医療 / 濃度分布 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①発生器構造，発生方法の最適化：今まで大気中における照射制御を主な目的としていたが，液体培地中や水中にいる菌への照射を考慮して，液底への活性酸素（ROS）の供給範囲制御に関する実験に着手した。電圧，周波数，供給ガス種や流量，照射距離などの実験条件を変化させて実験を行った。被照射物が流動性を有する場合，供給ガスによる攪拌だけでなく，電圧や周波数の電気的条件によっても液底へのROS供給範囲は変化することが明らかとなった。また，プラズマの照射もROSの供給範囲に影響を与えることを実験的に明らかにした。これは非常に興味深い現象で，他大学との共同研究にも発展した。
②殺菌特性の検証：この項目では殺菌との関連が深いと考えられるROSの分布に着目した実験を主として行った。結果として，当初の計画にある液体中における殺菌範囲を検証するためのヒントが得られた。特に液体深さとROS供給範囲との関係を明らかにした。ただし，ROS供給範囲と殺菌範囲との関係については実施できなかった。
③殺菌メカニズムの解明：複数あるROSの特定を本実験結果や文献調査により考察した。その結果,供給ガスに酸素を添加することによって液底へのROS供給が増加したことから，液中へのROS供給は気相中で発生したオゾンや酸素原子の存在が重要であると考えた。また，液底に到達するROSとしてはオゾンや過酸化水素が大部分であると考えられた。液底におけるROSの二次元濃度分布は明らかとなった。今後の殺菌メカニズム解明に重要なヒントが多く得られた。
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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
液中の殺菌を考慮した実験に着手した部分は当初の計画通りである。液中殺菌を行う前段階として，液底に供給される活性酸素の分布について主として実験を行ったため，殺菌実験に着手できなかった点は当初の計画から少し遅れた状況となった。しかしながら，液底に供給される活性酸素の分布を可視化できたことは，検索した範囲内では報告例はなく，重要な成果の1つと考えている。本研究はプラズマジェットの照射領域制御であるが，大気中と液中への活性酸素の供給範囲制御としては大きな成果が得られている。
以上のように，殺菌実験は実施できなかったが，それ以上の成果が得られていることから，おおむね計画通りに進んでいると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は照射領域制御を殺菌範囲と活性酸素供給範囲の両面で実施する。両者を比較しながら，菌の種類によって異なるであろう殺菌メカニズムについての検討を行う。さらに大気中だけでなく液中においても詳細に調べていく。発生器構造，プラズマジェットの発生条件等を変化させながら各種実験を行う。特に液中への活性酸素供給に関しては，他大学との協力関係も構築されたため，今後より急速な進展が期待される。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は359円であり，ほぼ当初の予定通り使用できたと判断している。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は少額であり，使用計画に大きな変更はない。
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