大気圧非平衡プラズマ流による超機能性ラジカル生成輸送機構と生体反応制御

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19360081
• 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: 流体工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 岳彦 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (10302225)
• 連携研究者: 宮原 高志 静岡大学, 工学部, 准教授 (70239432)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 非平衡プラズマ流 / 大気圧 / ラジカル / 生成輸送機構 / 生体反応 / 制御 / 超微弱発光 / 活性酸素

研究概要

大気圧非平衡プラズマ流による生体反応機能性を発現するラジカルの生成輸送機構を解明した. 放電部下流域の極微弱発光領域の分析により, 生成したアルゴン励起原子が空気との反応を通し窒素励起分子やラジカルとして生体に輸送されることや, 照射した水中に生体の活性度を低下させる寿命の長い活性種が生成されることを明らかにした.また, OH及び酸素ラジカルに滅菌作用があることを特定し, OHラジカルの生成が電子衝突に依存することを数値解析により明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] Interaction Mechanism between a Post-Discharge Flow and Water Surface Europhysics Letters (2009)
  • 著者名/発表者名: Takashi Miyahara, Shiroh Ochiai and Takehiko Sato
  • 雑誌名: accepted
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of Nonequilibrium Plasma Flow and Its Sterilization Efficacy in a Tube at Atmospheric Pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato, Osamu Furuya and Tatsuyuki Nakatani
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industry Applications Vol.45, No.1 ページ: 44-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation and Transportation Mechanisms of Chemically Active Species by Dielectric Barrier Discharge in a Tube for Catheter Sterilization (2008)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato, Osamu Furuya, Kei Ikeda and Tatsuyuki Nakatani
  • 雑誌名: Plasma Processes and Polymers Vol.5, No.6 ページ: 606-614
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大気圧水蒸気プラズマ流による滅菌特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古居剛, 佐藤岳彦
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(B編) 第74巻, 740号 ページ: 879-883
  • 査読あり
• [雑誌論文] I : 低温プラズマ流, 1-(1)大気圧プラズマ流の研究動向と医療分野への展開 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 雑誌名: 日本機械学会流体工学部門ニューズレター「特集 : 大気圧プラズマ流」
• [雑誌論文] Inactivation of Escherichia Coli by a Coaxial Microwave Plasma Flow (2007)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato, Akiko Doi, Takuya Urayama, Tatsuyuki Nakatani and Takashi Miyahara
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industry Applications Vol.43, No.5 ページ: 1159-1163
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラズマ流体の機能力学と先端応用(特集 : 機能性流体) (2007)
  • 著者名/発表者名: 西山秀哉, 佐藤岳彦
  • 雑誌名: 日本実験力学会誌「実験力学」 第7巻, 3号 ページ: 205-212
• [雑誌論文] プラズマ流体 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西山秀哉, 佐藤岳彦
  • 雑誌名: 日本機械学会誌「機械工学年鑑特集号」 第110巻, 1065号 ページ: 592
• [雑誌論文] 大気圧非平衡プラズマ流による滅菌システムの開発(トピックス) (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 雑誌名: 日本機械学会誌 第110巻, 1063号 ページ: 472
• [学会発表] Mechanism of Sterilization by Steam Plasma Flow at Atmospheric Pressure for Innovative Autoclave (2009)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato and Takeshi Furui
  • 学会等名: Abstracts of 2nd International Conference on Plasma Medicine(ICPM-2)
  • 発表場所: San Antonio, Texas, USA.(77)
  • 年月日: 2009-03-20
• [学会発表] Small Microwave Plasma Torch for Disinfection (2009)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Shimizu, T. Nosenko, Takehiko Sato, Rene Pompl, H. Schmidt, S. Fujii and Gregor Morfill
  • 学会等名: Abstracts of 2nd International Conference on Plasma Medicine(ICPM-2)
  • 発表場所: San Antonio, Texas, USA.(63)
  • 年月日: 2009-03-19
• [学会発表] 大気圧プラズマ流による滅菌機構および医療分野への展開 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 日本機械学会環境工学部門第6回大気圧プラズマ流による人間環境保全技術に関する講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-03-14
• [学会発表] Generation and Transportation Mechanisms of Chemical Species by an Atmospheric Plasma Flow in a Tube for Sterilization (2009)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Abstracts of Global COE Program International Symposium of Experiment -Integrated Computational Chemistry on Multiscale Fluidics(ECCMF)
  • 発表場所: Sendai(17)
  • 年月日: 2009-01-17
• [学会発表] Experimental and Computational Analyses of OH Generation Mechanism in a Steam Plasma Flow at Atmospheric Pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Furui and Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of the 8th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration(AFI/TFI-2008)
  • 発表場所: Sendai(80-81)
  • 年月日: 2008-12-20
• [学会発表] 大気圧低温プラズマ流による滅菌機構と医療分野への応用について (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 科学技術交流財団メディカルテキスタイルの開発に関する研究会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-11-21
• [学会発表] Improvement of Oxidation Reduction Potential by Plasma in Water (2008)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato, Masanobu Oizumi, Takashi Miyahara and Tatsuyuki Nakatani
  • 学会等名: Proceedings of the International Symposium on Electrostatics in Okinawa
  • 発表場所: USB Flash Memory, Naha
  • 年月日: 2008-11-21
• [学会発表] Transportation of Chemical Species in a Post Discharge Flow in Atmospheric Air (2008)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato, Shiroh Ochiai and Takuya Urayama
  • 学会等名: Book of Abstracts of the 9th Asia- Pacific Conference on Plasma Science and Technology and 21st Symposium on Plasma Science for Materials (9APCPST & SPSM21)
  • 発表場所: Huangshan, China.(79)
  • 年月日: 2008-10-10
• [学会発表] Generation of OH Radical by a Steam Plasma Flow at Atmospheric Pressure Book of Abstracts of the 9th Asia- Pacific Conference on Plasma Science and Technology and 21st Symposium on Plasma Science for Materials(9APCPST & SPSM21) (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Furui and Takehiko Sato
  • 発表場所: Huangshan, China.(87)
  • 年月日: 2008-10-09
• [学会発表] 放電部下流域における化学的活性種の生成輸送機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦, 落合史朗, 浦山卓也
  • 学会等名: 第32回静電気学会全国大会講演論文集'08
  • 発表場所: 大分(173-174)
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] ROS Generation in Water by Exposure to an Argon Plasma Flow (2008)
  • 著者名/発表者名: Takashi Miyahara, Shiroh Ochiai and Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of International Interdisciplinary- Symposium on Gaseous and Liquid Plasmas(ISGLP 2008)
  • 発表場所: Sendai(LP-P10, 301-304)
  • 年月日: 2008-09-06
• [学会発表] 大気圧マイクロ波プラズマシステムの医療応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 浦山卓也, 藤井修逸, 佐藤岳彦, 清水鉄司, R. Pompl, B. Steffes, G. E. Morfill
  • 学会等名: 日本機械学会2008年度年次大会講演資料集
  • 発表場所: 横浜(Vol.9, No.08-1, 100 -101)
  • 年月日: 2008-08-04
• [学会発表] 水中プラズマによる水の特性変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦, 大泉雅伸, 宮原高志, 中谷達行
  • 学会等名: 日本機械学会第18回環境工学総合シンポジウム2008講演論文集
  • 発表場所: 東京(272-273)
  • 年月日: 2008-07-10
• [学会発表] 大気圧低温プラズマ流の照射による水の特性変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮原高志, 落合史朗, 佐藤岳彦
  • 学会等名: 第20回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 別府(241-242)
  • 年月日: 2008-05-21
• [学会発表] Characteristics of Low Temperature Plasma Flow at Atmospheric Pressure and its Application to Medical Field Book of Abstracts of the 6th EU-Japan Joint Symposium on Plasma Processing (JSPP2008) (2008)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 発表場所: Naha(20-21)
  • 年月日: 2008-04-21
• [学会発表] 大気圧プラズマ流による医療分野への展開 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 日本学術振興会プラズマ材料科学第153委員会第85回研究会資料「バイオ・プラズマ応用」
  • 発表場所: 東京(23-29)
  • 年月日: 2008-03-18
• [学会発表] 水中プラズマによる水の特性変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦, 大泉雅伸, 宮原高志, 中谷達行
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第43期総会・講演会講演論文集
  • 発表場所: 仙台(2008-1号243-244)
  • 年月日: 2008-03-15
• [学会発表] Characteristics of Steam Plasma Flow at Atmospheric Pressure and Its Sterilization Efficacy (2007)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Furui and Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of the 7th International Symposium on Advanced Fluid Information and the 4th International Symposium on Transdisciplinary Fluid Integration(AFI/TFI-2007)
  • 発表場所: Sendai.(268-269)
  • 年月日: 2007-12-15
• [学会発表] 大気圧プラズマ流の技術動向及び医療分野への応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 平成19年度第2回プラズマ研究交流会-プラズマ技術の応用可能性を探る-
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2007-12-06
• [学会発表] 細管内に形成された大気圧非平衡プラズマ流のラジカル輸送機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦, 古屋修, 中谷達行
  • 学会等名: 日本機械学会第85期流体工学部門講演会講演論文集
  • 発表場所: 東広島(No.07-16 110)
  • 年月日: 2007-11-17
• [学会発表] Analysis of Post Discharge Flow by Microwave Argon Plasma at Atmospheric Pressure for Bacteria Sterilization Abstracts of the 1st International Conference on Plasma Medicine(ICPM- 1) (2007)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato, Shiroh Ochiai, Takuya Urayama, Tatsuyuki Nakatani and Takashi Miyahara
  • 発表場所: Corpus Christi, Texas, USA.(51-53)
  • 年月日: 2007-10-17
• [学会発表] Dielectric Barrier Discharge in Tube for Catheter Sterilization and its Mechanism for Radical Generation and Transportation (2007)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato, Osamu Furuya, Kei Ikeda and Tatsuyuki Nakatani
  • 学会等名: Abstracts of the 1st International Conference on Plasma Medicine(ICPM- 1)
  • 発表場所: Corpus Christi, Texas, USA.(48-50)
  • 年月日: 2007-10-17
• [学会発表] Experimental Analysis of Low Temperature Plasma Flow at Atmospheric Pressure (2007)
  • 著者名/発表者名: Shiroh Ochiai, Takuya Urayama and Takehiko Sato
  • 学会等名: Extended Abstract Book of the 4th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai.(7-17)
  • 年月日: 2007-09-26
• [学会発表] 細管内誘電体バリア放電のラジカル生成輸送解析と滅菌特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦, 古屋修, 池田圭, 中谷達行
  • 学会等名: 第31回静電気学会全国大会講演論文集
  • 発表場所: つくば(21-22)
  • 年月日: 2007-09-10
• [学会発表] 大気圧水蒸気プラズマ流による滅菌特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 古居剛, 佐藤岳彦
  • 学会等名: 日本機械学会第17回環境工学総合シンポジウム2007講演論文集
  • 発表場所: 大阪(No.07-12, 249-250)
  • 年月日: 2007-07-20
• [学会発表] 大気圧雰囲気における低温プラズマ殺菌法の開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 落合史朗, 佐藤岳彦, 宮原高志, 土井章子, 浦山卓也, 中谷達行
  • 学会等名: 日本機械学会第17回環境工学総合シンポジウム2007講演論文集
  • 発表場所: 大阪(No.07-12, 247-248)
  • 年月日: 2007-07-20
• [学会発表] 細管内誘電体バリア放電の数値解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 古屋修, 佐藤岳彦, 池田圭, 中谷達行
  • 学会等名: 日本機械学会第17回環境工学総合シンポジウム2007講演論文集
  • 発表場所: 大阪(No.07-12, 230-231)
  • 年月日: 2007-07-19
• [図書] Nano-Mega Scale Flow Dynamics in Complex Systems(Vol.12, Tohoku University Press) (2008)
  • 著者名/発表者名: Hideya Nishiyama, Takehiko Sato, Michio Tokuyama, Toshiaki Ikohagi, Yasuaki Kohama and Jun Ishimoto
  • 総ページ数: 35-43, 59, 64-67
  • 出版者: The 21st Century COE Program, International COE of Flow Dynamics, Lecture Series
• [備考]
  • URL: http://www.ifs.tohoku.ac.jp/nishiyama-lab/japanese/EIF_sato_2008.pdf
• [備考]
  • URL: http://www.jsme-fed.org/newsletters/2007_12/no1.html#ctop
• [産業財産権] 機能水製造方法および装置 (2008)
  • 発明者名: 佐藤岳彦, 落合史朗, 浦山卓也
  • 権利者名: 東北大学, (株)アドテック・プラズマ・テクノロジー
  • 産業財産権番号: 出願, 特願2008-06604
  • 出願年月日: 2008-02-06
• [産業財産権] 還元水生成装置および還元水生成方法 (2007)
  • 発明者名: 佐藤岳彦, 中谷達行, 阿部義紀
  • 権利者名: 東北大学, トーヨーエイテック(株)
  • 産業財産権番号: 出願, 特願2007-340271
  • 出願年月日: 2007-12-28