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2020 年度 実績報告書

プラズマ中の微生物浮遊実験とその応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K18750
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

三瓶 明希夫  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (90379066)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワード微粒子プラズマ / 微生物 / 殺菌滅菌
研究実績の概要

前年度までに,低温プラズマ中に微生物を浮遊させる実験装置の作成を行い,肺炎桿菌(Klebsiella pneumonia)や大腸菌(E. coli)などの10μm程度の菌,30μmの粒径を持つヒノキ花粉などがRFプラズマ中に浮かぶことを実験的に確認した.また,プラズマ中に浮かぶ微生物に外部から電場を印加し,菌種により応答が異なることを明らかにした.
今年度は,主に微生物の三次元位置計測手法の開発を行った.マルチレンズを通して撮像することで視差のある像を取得し、インテグラルフォトグラフィーとデコンボリューションを用いて,三次元情報を一方向から取得できるシステムの構築を進めた.レンズアレイは直径2.2mm程度の凸レンズを9x6並べたものを使用している.少しずつ異なる画像が54枚撮影できるので,そこから光線追跡を行うことにより,微生物の位置を特定できる.微粒子の数が多いと光線が偽の交点(Ghost)を作る.今回はこれにルーシー・リチャードソン・デコンボリューションを適用することで,Ghostを除去することに成功した.
また,微生物には球形でない物が多く存在し,そのような場合には形状による効果を考慮する必要がある.形状による効果に注目するため,糸状の微粒子やヘリカル形状の微粒子をプラズマ中に浮かべ,その挙動を観察した,糸状微粒子は短いものは電場に沿って縦向きに浮遊するが,長いものはシースに沿うように横向きに浮遊する傾向が確認された.ヘリカル状の微粒子は電場に沿って縦向きに浮遊し,方位角方向に回転する様子が観測された.これらの事実は,微生物の形状がプラズマ中での運動に大きく影響することを示唆するものである.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Collection of microorganisms levitating in a radio-frequency discharge2021

    • 著者名/発表者名
      Kawade Yasutaka、Sanpei Akio、Akamatsu Keita、Ochiai Ryotaro、Okada Toshikazu、Hayashi Yasuaki、Himura Haruhiko
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 ページ: 046002~046002

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abe643

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Removal of ghost particles from the reconstruction of dusty plasma in integral photography by three-dimensional deconvolution2020

    • 著者名/発表者名
      Sanpei Akio、Kai Eisaku、Kawade Yasutaka
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 28 ページ: 37743~37743

    • DOI

      10.1364/OE.409139

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Three-dimensional imaging diagnostics for plasmas with integral photography and deconvolution techniques2020

    • 著者名/発表者名
      A. Sanpei, E. Kai, H. Himura, Y. Hayashi, S. Masamune, S. Ohdachi, K. Nagasaki
    • 学会等名
      OSA Imaging and Applied Optics Congress
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RFプラズマ中の微生物および非球形微粒子の浮遊実験2020

    • 著者名/発表者名
      三瓶明希夫, 川出恭隆,赤松慧汰,落合遼太朗,比村治彦,林康明
    • 学会等名
      第81回応用物理学会
  • [学会発表] Observation of Microorganisms Levitation Phenomenon in an RF Plasma2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawade, A. Sanpei, K. Akamatsu, R. Ochiai, Y. Hayashi, H. Himura
    • 学会等名
      The 29th International Toki Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparative observation of the behavior of various microorganisms levitate in an RF plasma2020

    • 著者名/発表者名
      R. OCHIAI, Y. KAWADE, A. SANPEI, I. YONEDA, K. AKAMATSU, Y. HAYASHI, H. HIMURA
    • 学会等名
      The 21st Workshop on Fine Particle Plasmas
    • 国際学会
  • [学会発表] Removal of ghost particles from the reconstruction of dusty plasma in integral photography by three-dimensional deconvolution2020

    • 著者名/発表者名
      Akio Sanpei, Y. Kawade, K. Akamatsu, R. Ochiai, Y. Hayashi
    • 学会等名
      The 21st Workshop on Fine Particle Plasmas
    • 国際学会
  • [備考] 京都工芸繊維大学 研究者総覧

    • URL

      https://www.hyokadb.jim.kit.ac.jp/profile/ja.2f965ca8f50ea3fc94f675f4fcb5670b.html

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公開日: 2021-12-27  

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