大気圧非平衡プラズマジェットを用いた治療用活性酸素・窒素種の選択的高効率生成

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「がん」をはじめとする生体患部に対して、低侵襲性で治療を行える手法の確立を目指し、治療に影響を与える化学種である活性酸素・窒素種を効率的かつ選択的に生成のために、酸素、窒素、水を原料とした同軸二重管による大気圧非平衡プラズマジェットを用いる方法を提案した。この手法は電気的、熱・流体工学的両側面からの効果により高度に制御することが可能である。また、特に治療に適した細形（二重管外側管外径4mm）の二重管ノズルを採用している。2022年度において「各種条件における同軸二重管大気圧非平衡プラズマジェットの発光状態・発生状態および電気的特性の調査確認実験」を主に行った。ここでは、特定の電気的特性状態の下、プラズマジェット装置内において発光分光装置を用い、内部で生成された特定化学種の種類・励起状態および活性度を調べて、プラズマの構造・性質を知るというものである。また、ハイスピードカメラおよびシュリーレン装置等によって、各種条件におけるプラズマ状態の変化、ガス流れの変化等の観察を行った。そして、高速オシロスコープを用いて、プラズマジェット発生時の電気特性との対応をとった。なお、プラズマ状態を変化させる各種パラメータの組み合わせは非常に多岐にわたるが、まず重要となる安定したRONS（活性酸素・窒素種）供給に必要とされる、安定してプラズマジェットが形成される条件の一部を明らかにした。ただし、酸素・窒素の混合によって、全体的な発光強度は弱まるが特定の波長については特徴的なピークが見られ、混合の影響が確認できた。なお、窒素の混合についてはプラズマジェットの安定性から約2.5vol%しか混合できておらず、活性窒素種の適切な生成には電極のサイズ変更、再配置が必要である。