ＯＨラジカル発生器の開発と環境・生体反応への応用

• 研究課題/領域番号: 23360127
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 大分大学
• 研究代表者: 金澤 誠司 大分大学, 工学部, 教授 (70224574)
• 研究分担者: 市來 龍大 大分大学, 工学部, 助教 (00454439)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2012年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2011年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: OHラジカル / プラズマ / 有害化学物質 / 大気圧放電 / 環境改善機器 / 化学プローブ法 / ３Ｄプリンター / 放電 / 活性酸素

研究成果の概要

大気圧放電プラズマによりＯＨラジカルを効果的に発生させて利用するために水膜状に水を供給したところにバリア放電を用いるリアクタを開発した。液中のＯＨラジカルを化学プローブ法で測定し，発生量やエネルギー効率がよいことを示した。３Ｄプリンターを世界で初めてこの放電プラズマリアクタの作製に導入した。設計の最適化の可能性を示した。
染料排水を処理する実験では，このリアクタが他の方式によるリアクタよりも脱色が早いことを実証した。さらに放電プラズマ処理を最終段に組み込んだ100Ｌの容量の排水を処理できる小型の処理装置も開発し，難分解性物質の処理を行った。

研究成果

• [雑誌論文] 水中正ストリーマの進展開始電圧に及ぼす放電パラメータの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田英理，金澤誠司，大谷清伸，小宮敦樹、金子俊郎，佐藤岳彦
  • 雑誌名: 静電気学会誌 巻: 39 ページ: 21-26
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Initiation process and propagation mechanism of positive streamer discharge in water (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Fujita, S. Kanazawa, K. Ohtani, A. Komiya, T. Kaneko, T. Sato
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 116 号: 21 ページ: 213301-213301
  • DOI: 10.1063/1.4902862
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Highly Temporal Visualization of Generation Process of Underwater Secondary Streamer From Developed Primary Streamer (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Fujita, S. Kanazawa, K. Ohtani, A. Komiya, T. Kaneko, T. Sato
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science 巻: 42 号: 10 ページ: 2398-2399
  • DOI: 10.1109/tps.2014.2325937
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Laser-Induced Fluorescence Detection of OH Radicals Generated by Atmospheric-Pressure Nonequilibrium DC Pulse Discharge Plasma Jets (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yuji, N. Mungkung, H. Kawano, S. Kanazawa, T. Ohkubo, H. Akatsuka
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science 巻: 42 号: 4 ページ: 960-964
  • DOI: 10.1109/tps.2014.2306199
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fast propagation of an underwater secondary streamer by the appearance of a continuous component in the discharge current (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Fujita, S. Kanazawa, et. al.
  • 雑誌名: Europhysics Letters 巻: 105 号: 1 ページ: 15003-15003
  • DOI: 10.1209/0295-5075/105/15003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal analysis of propagation mechanism of positive primary streamer in water (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Fujita, S. Kanazawa, et. al.
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 113 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4795765
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of chemical dosimetry to hydroxyl radical measurement during underwater discharge (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kanazawa, et. al.
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 418 ページ: 012102-012102
  • DOI: 10.1088/1742-6596/418/1/012102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of Surfactant Decomposition by Superposition of Pulsed Discharge on the Water and Ozone Injection (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kanazawa, et. al.
  • 雑誌名: International Journal of Plasma Environmental Science & Technology 巻: 7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation on Three-Dimensional Characteristics of Underwater Streamer Discharges (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Ichiki, S. Kanazawa, et al.
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 10R ページ: 106101-106101
  • DOI: 10.1143/jjap.51.106101
  • NAID: 40019456373
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of OH Radicals in Aqueous Solution Produced by Atmospheric-pressure LF Plasma Jet (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kanazawa, et. al.
  • 雑誌名: International Journal of Plasma Environmental Science & Technology 巻: 6 ページ: 166-171
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Liquid-Gas Phase Dynamics from Pre-breakdown to Post-discharge in a Single-shot Underwater Pulsed Discharge (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Kanazawa, et al
  • 雑誌名: International Journal of Plasma Environmental Science & Technology 巻: 6 ページ: 49-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of OH radicals produced by pulsed discharges on the surfece of liquid (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kanazawa, et al
  • 雑誌名: Plasma Sources Science and Technology 巻: 20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observing 3-Dimensional Structures of Streamer Discharge Channels (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Ichiki, S.Kanazawa, et al
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science 巻: 39 号: 11 ページ: 2228-2229
  • DOI: 10.1109/tps.2011.2158663
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving Single-Chamber Solid Oxide Fuel Cell Performance by Plasma Treatment Using an Atmospheric-Pressure Helium Plasma Jet (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kanazawa, et al
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 号: 8S2 ページ: 08KA04-08KA04
  • DOI: 10.1143/jjap.50.08ka04
  • NAID: 210000071106
  • 査読あり
• [学会発表] 水中ストリーマ放電の開始・進展機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 2015年度 第一回静電気学会研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-03-06
  • 招待講演
• [学会発表] 放電プラズマによる水処理の展開に向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 金澤誠司
  • 学会等名: 2015年度 第一回静電気学会研究会
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-03-06
  • 招待講演
• [学会発表] テレフタル酸入り寒天を用いた化学プローブ法によるＯＨラジカルの観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木下大樹
  • 学会等名: 2014年（平成26年度）応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 大分大学（大分県大分市）
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] マイクロバブル雰囲気中における放電特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿南裕己
  • 学会等名: 2014年（平成26年度）応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 大分大学（大分県大分市）
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] プラズマで水をきれいにする (2014)
  • 著者名/発表者名: 金澤誠司
  • 学会等名: 平成26年度大分大学・宇佐商工会議所産学異業種交流会
  • 発表場所: 宇佐ホテルリバーサイド（大分県宇佐市）
  • 年月日: 2014-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] 流水膜へのパルスＤＢＤ放電により生成された活性酸素(OH, H2O2)の計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林浩之
  • 学会等名: 電気学会 プラズマパルスパワー放電合同研究会
  • 発表場所: 大分市コンパルホール（大分県大分市）
  • 年月日: 2014-10-24
• [学会発表] 放電プラズマによる先進水処理システムの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金澤誠司
  • 学会等名: 第38回静電気学会全国大会
  • 発表場所: 広島国際大学（広島県東広島市）
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] 水中正ストリーマの新展開始電圧に及ぼす放電パラメータの影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤田英理
  • 学会等名: 第38回静電気学会全国大会
  • 発表場所: 広島国際大学（広島県東広島市）
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] 水中放電で発生した活性酸素の計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林浩之
  • 学会等名: テクノカフェ大分2014
  • 発表場所: 大分大学（大分県大分市）
  • 年月日: 2014-07-28
• [学会発表] Role of Continuous Discharge Current for Secondary Streamer in Water (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Fujita
  • 学会等名: ISEHD 2014
  • 発表場所: Okinawa（沖縄県中頭郡北谷町）
  • 年月日: 2014-06-24
• [学会発表] Comparison of OH-radical concentration for two method produced by underwater discharge (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Hayashi
  • 学会等名: ISEHD 2014
  • 発表場所: Okinawa（沖縄県中頭郡北谷町）
  • 年月日: 2014-06-24
• [学会発表] 水中ストリーマ放電の3次元観測手法の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 友清浩介
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会九州・沖縄・山口支部第15回支部大会
  • 発表場所: 大分大学
  • 年月日: 2011-12-18
• [学会発表] 大気圧プラズマジェットで生成するOHラジカルのLIF観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邉悟
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会九州・沖縄・山口支部第15回支部大会
  • 発表場所: 大分大学
  • 年月日: 2011-12-18
• [学会発表] 水面上放電におけるガス導入の水処理特性への影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 耿思源
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会九州・沖縄・山口支部第15回支部大会
  • 発表場所: 大分大学
  • 年月日: 2011-12-17
• [学会発表] 水面上放電における電極形状が放電領域に及ぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原秀明
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会九州・沖縄・山口支部第15回支部大会
  • 発表場所: 大分大学
  • 年月日: 2011-12-17
• [学会発表] 水中放電のダイナミックス:放電前から放電後までのシナリオ (2011)
  • 著者名/発表者名: 金澤誠司
  • 学会等名: Plasma 2011
  • 発表場所: 石川県立音楽堂
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] Observation of Liquid-Gas Phase Dynamics from Pre-breakdown to Post-discharge in a Single-shot Underwater Pulsed Discharge (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kanazawa
  • 学会等名: 2nd ISNPEDADM -2011
  • 発表場所: New Caledonia
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] レーザシュリーレン法を用いた水中パルス放電現象の観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 市橋勇輝
  • 学会等名: 電気学会パルスパワー・放電合同研究会
  • 発表場所: 千葉工業大学
  • 年月日: 2011-10-22
• [学会発表] 化学プローブ法による大気圧プラズマで生成した液中OHラジカルの測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古木貴志
  • 学会等名: 平成23年度電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] 大気圧プラズマジェットのアレイ化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中路剛
  • 学会等名: 平成23年度電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] 水面上放電の電極による放電領域拡大化への効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原秀明
  • 学会等名: 平成23年度電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] 大気圧プラズマの液面照射によるOHラジカル輸送の観測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金澤誠司
  • 学会等名: 平成23年度電気学会基礎・材料・共通部門大会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 水面上放電とオゾンの重畳作用によるインジゴカルミン溶液の脱色実験 (2010)
  • 著者名/発表者名: 耿思源
  • 学会等名: 平成23年度静電気学会全国大会
  • 発表場所: 東京理科大学
• [学会発表] 水中放電におけるストリーマチャネル生成過程の可視化
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 第41回可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 工学院大学新宿キャンパス
• [学会発表] Role of pulsed repetitive current for positive primary streamers in water
  • 著者名/発表者名: H. Fujita
  • 学会等名: 21st International Symposium on Plasma Chemistry
  • 発表場所: Cairns Convention Centre (Australia)
• [学会発表] 気液界面放電によるLASの分会への溶液流量の影響
  • 著者名/発表者名: 大川友和
  • 学会等名: 第37回静電気学会全国大会
  • 発表場所: 千葉大学
• [学会発表] 水中1次ストリーマのナノ秒時間分解観測
  • 著者名/発表者名: 藤田英理
  • 学会等名: 第37回静電気学会全国大会
  • 発表場所: 千葉大学
• [学会発表] 円筒状リアクタによる気液界面放電プラズマのOHラジカル生成特性
  • 著者名/発表者名: 金澤誠司
  • 学会等名: 平成25年電気学会基礎・材料・共通部門大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] 水中放電により生成されたOHとH2O2の計測
  • 著者名/発表者名: 林浩之
  • 学会等名: 平成25年度電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] 気液界面放電による界面活性剤の分解
  • 著者名/発表者名: 大川友和
  • 学会等名: 電気学会パルスパワー放電合同研究会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] 大気圧放電プラズマで生成した水中の活性酸素の測定
  • 著者名/発表者名: 金澤誠司
  • 学会等名: 第29回九州・山口プラズマ研究会
  • 発表場所: クレドホテル臼杵
• [学会発表] Highly spatiotemporal visualization of streamer propagations in water
  • 著者名/発表者名: H. Fujita
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Fluid Control
  • 発表場所: Nara
• [学会発表] Visualized Propagation Process of Positive Primary Streamers in Water
  • 著者名/発表者名: H. Fujita
  • 学会等名: 13th International Symposium on Advanced Fluid Information
  • 発表場所: Sendai International Center
• [学会発表] 水膜式円筒型リアクタによる水処理 －着色水の脱色実験―
  • 著者名/発表者名: 篠原卓志
  • 学会等名: 2013年（平成25年度）応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] 大気圧放電プラズマの理解と利用への扉
  • 著者名/発表者名: 金澤誠司
  • 学会等名: 第14回医工連携ゼミ 新学術領域研究A03班
  • 発表場所: 九州大学医学部キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] Formation of OH and H2O2 in Water through Atmospheric Pressure Air-Liquid Interfacial Discharge
  • 著者名/発表者名: S. Kanazawa
  • 学会等名: 2013 APSPT
  • 発表場所: National Chiao Tung University (Taiwan)
• [学会発表] 水中放電により生成された活性酸素（OH, H2O2）の計測
  • 著者名/発表者名: 林浩之
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部 第17回支部大会
  • 発表場所: 佐世保高専
• [学会発表] 流水膜への放電による界面活性剤の分解
  • 著者名/発表者名: 大川友和
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部 第17回支部大会
  • 発表場所: 佐世保高専
• [学会発表] ３Ｄプリンターによるプラズマリアクタの開発
  • 著者名/発表者名: 金澤誠司
  • 学会等名: 平成26年度電気学会全国大会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] 水中プラズマのストリーマ形成過程
  • 著者名/発表者名: 藤田英理
  • 学会等名: 第22回環境工学総合シンポジウム2012
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 水中ストリーマ進展過程の可視化
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] 水中放電で生成されたOHラジカルの化学プローブ法による測定
  • 著者名/発表者名: 中路剛
  • 学会等名: 平成24年度静電気学会全国大会
  • 発表場所: 八戸工業大学
• [学会発表] 水中ストリーマの極微小時空間計測
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 平成24年度静電気学会全国大会
  • 発表場所: 八戸工業大学
• [学会発表] Application of chemical dosimetry to hydroxyl radical measurement during underwater discharge
  • 著者名/発表者名: S. Kanazawa
  • 学会等名: The 7th International Conference on Applied Electrostatics
  • 発表場所: Dalian University of Technology (China)
• [学会発表] Development of Visualization Methods of Streamers in Water
  • 著者名/発表者名: H. Fujita
  • 学会等名: 9th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: ホテルメトロポリタン仙台
• [学会発表] Propagation Process of Streamer Discharge in Water
  • 著者名/発表者名: H. Fujita
  • 学会等名: 9th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: ホテルメトロポリタン仙台
• [学会発表] 3D Reconstruction of Positive Corona Streamer Using Stereo Photography and Computer Algorithms
  • 著者名/発表者名: M. Tanski
  • 学会等名: ISEHD 2012
  • 発表場所: Scandic Hotel (Poland)
• [学会発表] Improvement of Surfactant Decomposition by Superposition of Pulsed Discharge on the Water and Ozone Injection
  • 著者名/発表者名: S. Kanazawa
  • 学会等名: ISEHD 2012
  • 発表場所: Scandic Hotel (Poland)
• [学会発表] レーザシュリーレン法によるキュベット内水中放電現象に観測
  • 著者名/発表者名: 三原康裕
  • 学会等名: 平成24年度電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] 水面上放電とオゾンの重畳作用によるLASの分解実験
  • 著者名/発表者名: 大川友和
  • 学会等名: 平成24年度電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] 水中ストリーマ放電における分岐現象の統計学的解析
  • 著者名/発表者名: 市來龍大
  • 学会等名: 電気学会パルスパワー・放電合同研究会
  • 発表場所: 佐賀大学
• [学会発表] 水中プラズマのストリーマ進展過程
  • 著者名/発表者名: 藤田英理
  • 学会等名: 電気学会プラズマ・パルスパワー合同研究会
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] 水中放電で生成されたOH ラジカルの蛍光プローブによる測定
  • 著者名/発表者名: 中路剛
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部 第16回支部大会
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] 水中１次ストリーマの進展過程
  • 著者名/発表者名: 藤田英理
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第48期総会・講演会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] レーザシュリーレン法による水中ストリーマ放電の観測
  • 著者名/発表者名: 三原康裕
  • 学会等名: 平成25年電気学会全国大会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 円筒状リアクタを用いた気液界面放電によるLASの分解
  • 著者名/発表者名: 大川友和
  • 学会等名: 平成25年電気学会全国大会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [備考] 金澤・市來研究室
  • URL: http://elecls.cc.oita-u.ac.jp/plasma/