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プラズマとナノ界面の相互作用を調べるためには、安定したナノ界面プラズマを所定の空間に再現性良く発生させる技術が不可欠である。これまでにも、液体中の微細気泡や気相中の微小液滴を用いたマイクロプラズマの発生技術と応用が検討されている。しかし、これら従来の方法では、プラズマの発生空間が気泡や液滴の運動に伴い移動するため、プラズマのパラメータが不安定となりやすく、またその診断も困難となるなどの問題点がある。
本研究の目的は、筆者がこれまでに研究してきた誘電泳動によるバイオ・ナノ物質の操作技術を応用して、ナノ界面バイオプラズマを所定の空間に再現性良く発生させるデバイスを開発することである。提案するナノ界面バイオプラズマ発生デバイスは以下のような特徴を有している。
・空間安定性:プラズマの発生位置が電極先端に固定されるので、プラズマ診断が容易となる。
・簡易:小型で安価な装置(マイクロ電極、小型パルス電源)のみでナノ界面プラズマを発生できる。
・迅速:誘電泳動捕集に要する時間は数分程度であり、その後パルス電圧を印加すれば直ちにプラズマを発生できる。
・多様性:電極に用いるナノ物質やプラズマ化する生体物質は自由に選ぶことができる。
初年度にあたる平成22年度は、ナノ界面バイオプラズマ発生デバイスの原理検証を目的として、マクロスケールの針対平板電極系を用いたプラズマ生成ならびに発光スペクトル分析による酵母菌検出実験を行った。実験の結果、酵母菌由来と考えられるス発光ペクトルを検出することができた。この結果は、バイオプラズマによる細菌などの生体関連物質の検出が可能であることを示唆している。今後は、電極系をマイクローナノスケールの微小電極系とカーボンナノチューブなどのナノ物質によって得られる電界集中効果を利用してバイオプラズマ発生電極系をより小型化すると同時に、発光検出部の高感度化を検討していく予定である。
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