低温大気圧プラズマ照射による溶液中帯電粒子の輸送制御

低温常压等离子体辐照溶液中带电粒子的输运控制

• 批准号: 21K03527
• 负责人: 清水 鉄司
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03527/
• 关键词: 低温大気圧プラズマ; プラズマ医療; プラズマ照射溶液; 輸送; 気液界面; 溶液中微粒子; 電位形成; たんぱく質; 帯電粒子; 溶液

本研究の目的は、医療・バイオ分野における低温大気圧プラズマの利用を加速するため、大気圧環境下でプラズマを液体に照射し、その際の溶液中帯電粒子輸送を理解し、それを制御することにある。本年度は、昨年度中に立ち上げを行った針電極・液面間放電装置を用い、液中粒子運動の可視化を試みた。その前段として、プラズマ照射にともない液体のpHが変化することを利用し、メチルレッドやメチルオレンジを用いて溶液中の流れの可視化を行った。プラズマによる流れ形成は、気流との摩擦によるものや浮力・表面張力変化などの影響を受ける。実験の結果、プラズマ生成パラメータやプラズマ生成法に依存して、液中流速やその向きが異なることがわかった。プラズマパラメータと流れの間の関係を検討中である。溶液中の帯電粒子として、本年度はアルブミン（血中たんぱくの一種）を主に使い実験を行った。アルブミン溶液は、プラズマ照射によりほとんどpHが変化せず、アルブミン分子の電荷はほぼ一定と考えられるためである。針電極を用いた放電をアルブミン溶液に対して照射したところ、アルブミンがプラズマ放電部直下に凝集した。プラズマ処理初期では、ほぼ一定の速度で凝集物が大きくなることがわかった。その後、アルブミン凝集物があるサイズに達すると、凝集物から小さい凝集物が分離していく様子を再現性良く観察した。現在、プラズマ生成の電流の揺らぎや液中の流れなどとともに、凝集メカニズムと溶液中の電位形成について検討を行っている。

The purpose of this study is to understand and control the transport of charged particles in solutions under low temperature and high pressure conditions. This year, the company launched a series of experiments to visualize the movement of particles in the liquid. The first part of the article is about the visualization of the flow in the solution. The influence of buoyancy and surface tension on the formation of flow and friction The result of the experiment is that the flow rate in the liquid varies according to the method of production. The relationship between them is discussed. The electric particles in the solution are mainly used in this year. The charge of the molecule is constant. The needle electrode is used to remove the dye from the solution. At the initial stage of the process, the aggregate is aggregated at a certain speed. After the aggregation, the aggregation was separated and the reproducibility was good. The current generated in the solution flows through the solution, and the potential formed in the solution is aggregated.

项目成果

低温大気圧プラズマジェットによるアルブミン凝集現象への雰囲気ガスの効果

大气气体对低温常压等离子体射流引起的白蛋白聚集现象的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 福井 貴大;清水 鉄司;榊田 創
• 通讯作者: 榊田 創

Aggregation of Albumin by Low-Temperature Atmospheric Plasma Treatment in different atmosphere

不同气氛下低温常压等离子体处理白蛋白的聚集

• 发表时间: 2022
• 作者: 清水 鉄司;福井貴大;榊田 創
• 通讯作者: 榊田 創

Flow formation in gas and liquid by cold atmospheric plasmas

冷大气等离子体在气体和液体中形成流动

• 发表时间: 2021
• 作者: E. Kwon;T. Matsukawa;A. Hoshikawa;T. Ishigaki;S. Aoyagi;K. Kawachi; Y. Kasama;池野なつ美，小野章;Tetsuji Shimizu;Tetsuji Shimizu
• 通讯作者: Tetsuji Shimizu

Effect of surrounding gas on aggregation of albumin using low-temperature atmospheric pressure plasma jet

周围气体对低温大气压等离子体射流白蛋白聚集的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 福井 貴大;清水 鉄司;榊田 創
• 通讯作者: 榊田 創

低温大気圧プラズマに処理による帯電とアルブミン凝集との関係

低温大气压等离子体处理引起的带电与白蛋白聚集的关系

• 发表时间: 2022
• 作者: 清水 鉄司;菊永 和也;加藤 進;榊田 創
• 通讯作者: 榊田 創