JP2016035860A

JP2016035860A - プラズマ用活性酸素確認試薬、及びプラズマが発する活性酸素の影響範囲確認方法

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Publication number: JP2016035860A
Application number: JP2014158678A
Authority: JP
Inventors: 敏之川崎; Toshiyuki Kawasaki
Original assignee: BUNRI GAKUEN
Current assignee: BUNRI GAKUEN
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2016-03-17

Abstract

【課題】プラズマにより発生する活性酸素の影響範囲を可視化する試薬、及び確認方法を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置１が処理対象とする被処理物１０１をプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓが収容されたシャーレ１０４とすれば、プラズマ用活性酸素確認試薬Ｓの表面にプラズマジェット５を照射することができる。プラズマジェット５が発する活性酸素は、ゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤で構成されたプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓによるヨウ素−でんぷん反応によって無色透明であったプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓを青紫色に変色させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマにより発生する活性酸素の影響範囲の可視化のための試薬と確認方法に関する。

従来より、プラズマは研究開発分野における分析装置や電子部品産業における製造装置、医療等の分野で幅広く活用されている。特に、プラズマをプラズマジェットとして被対象物に照射することで殺菌や消毒、洗浄や活性化といった被対象物の表面改質の手段としての利用方法が普及している。

また、プラズマジェットの照射による効果の影響範囲を確認する方法としては、シャーレ内の寒天培地に成長させた酵母菌等の死滅領域を確認したり、プラズマジェットを照射した被対象物表面の接触角を測定すること等によって行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１３５２８６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に係る確認方法では、被対象物に直接的に作用して効果が得られる範囲しか確認できず、プラズマが発する活性酸素による影響範囲を確認することができない。

従って、被対象物の中に活性酸素を嫌う部分が存在しても、活性酸素の影響範囲が不明なため、プラズマジェットの照射領域を狭めたり、照射時間を短時間としたり、該部分を活性酸素が影響しないと思われる離れた位置に配置する等して対応するしかなかった。

この発明は、プラズマにより発生する活性酸素の影響範囲を可視化する試薬、及び確認方法を提供することにある。

以上のような目的を達成するために、本発明は以下のようなものを提供する。

請求項１に係る発明では、大気圧下で発生させたプラズマが発する活性酸素の影響範囲を変色により確認する試薬であって、試薬はゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤で構成したことを特徴とするプラズマ用活性酸素確認試薬を提供せんとする。

請求項２に係る発明では、大気圧下で発生させたプラズマが発する活性酸素の影響範囲を変色により確認することができるゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤の使用を提供せんとする。

請求項３に係る発明では、請求項１に記載の前記プラズマ用活性酸素確認試薬を用いたプラズマが発する活性酸素の影響範囲確認方法を提供せんとする。

請求項４に係る発明では、前記プラズマ用活性酸素確認試薬の表面と深さ方向の両方への影響を確認可能な請求項３に記載のプラズマが発する活性酸素の影響範囲確認方法を提供せんとする。

請求項５に係る発明では、前記プラズマ用活性酸素確認試薬の変色範囲を分光光度計により測定する請求項３または４に記載のプラズマが発する活性酸素の影響範囲確認方法を提供せんとする。

請求項１記載の発明によれば、試薬をゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤で構成したことで、プラズマが発する活性酸素と反応した該剤の所定の領域を変色させ可視化することができる。

また、試薬をゲル状とすることで取扱いが容易となり、変色領域を維持したまま長時間の保存ができる。

また、試薬であるヨウ化カリウムでんぷん剤は容易に作製でき、しかも材料費も安価であるためコスト面で有利である。

請求項２記載の発明によれば、ゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤をプラズマが発する活性酸素の影響範囲の確認用の試薬として使用することができる。

請求項３記載の発明によれば、試薬としてゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤を用いることで、プラズマが発する活性酸素と反応した該剤の変色領域を確認するだけで、その影響範囲を容易に把握できるように可視化することができる。

請求項４記載の発明によれば、試薬としてゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤を用いることで、プラズマが発する活性酸素と反応した該剤の変色領域を該剤の表面だけでなく深さ方向にも得られるため、三次元で活性酸素の影響範囲を容易に把握できるように可視化することができる。

請求項５記載の発明によれば、プラズマ用活性酸素確認試薬の変色範囲を分光光度計により測定することで、肉眼では判別し難い影響範囲を容易に確認することができる。

シート状プラズマ処理装置を示す模式図である。シート状プラズマ処理装置の放電管等を示したものであり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は正面図である。実験例１の実験条件を示す表である。実験例１の実験条件を示す表である。円筒状プラズマ処理装置を示す模式図である。円筒状プラズマ処理装置の放電管等を示したものであり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は正面図である。実験例２の実験条件を示す表である。実験例２、３の実験条件を示す表である。本実施形態に係るプラズマ用活性酸素確認試薬にプラズマを照射させた時系列の図である。（ａ）はプラズマジェットの状態を示す図で、（ｂ）は試薬の変色を示す図である。（ａ）は試薬の上下方向の吸光度から変色状態を示すグラフで、（ｂ）は左右方向のグラフである。（ａ）はプラズマジェットの状態を示す図で、（ｂ）は酵母菌の死滅状態を示す図である。（ａ）はプラズマジェットの状態を示す図で、（ｂ）は試薬の変色を示す図で、（ｃ）は酵母菌の死滅状態を示す図である。試薬の上下方向の吸光度から変色状態を示すグラフである。（ａ）はプラズマジェットの状態を示す図で、（ｂ）は試薬の変色を示す図である。試薬の上下方向の吸光度から変色状態を示すグラフである。（ａ）はプラズマジェットの状態を示す図で、（ｂ）は試薬の変色を示す図である。試薬の上下方向の吸光度から変色状態を示すグラフである。（ａ）はプラズマジェットの状態を示す図で、（ｂ）は試薬の変色を示す図である。試薬の上下方向の吸光度から変色状態を示すグラフである。

本発明に係るプラズマ用活性酸素確認試薬の要旨は、大気圧下で発生させたプラズマが発する活性酸素の影響範囲を変色により確認する試薬であって、試薬はゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤で構成したことを特徴とする。すなわち、プラズマが発する活性酸素と反応した試薬の所定領域を変色させ可視化することができるプラズマ用活性酸素確認試薬、及びプラズマが発する活性酸素の影響範囲確認方法の提供を図ろうとするものである。

以下、本発明に係るプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓ、及びプラズマが発する活性酸素の影響範囲確認方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。また、本説明中において左右同一又は左右対称の構造や部品については、原則として同一の符号を付し、左右何れか一方のみを説明して、他方については説明を適宜省略する。

[プラズマ用活性酸素確認試薬]

本実施形態に係るプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓは、無色透明でゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤である。具体的には、ヨウ化カリウムを４０ｗｔ％と可溶性でんぷんを６０ｗｔ％として準備し、水とアガロースとを適量加えて攪拌しゲル状に構成する。

また、プラズマ用活性酸素確認試薬Ｓの硬度は、水とアガロースとの混合比を調整することで扱い易い任意の硬度とすることができる。

また、プラズマ用活性酸素確認試薬Ｓを収容する容器としては、プラズマを照射しやすく、しかも、全方向から該試薬Ｓの変色状況を確認しやすくするために、透明なシャーレ１０４を用いることが望ましい。

[プラズマ処理装置]
図１、図５に示すように、本実施形態で用いたプラズマ処理装置は、図１に示すシート状プラズマ処理装置１と図５に示す円筒状プラズマ処理装置５０である。

シート状プラズマ処理装置１は、放電管２と電極部３と配管部４とで構成している。シート状プラズマ処理装置１が処理対象とする被処理物１０１は、放電管２と電極部３の第二電極１１との間に設置される。シート状プラズマ処理装置１は、被処理物１０１の表面に対してプラズマジェット５を供給可能とするものである。

配管部４においては、供給ガスＧを放電管２へと送出する。放電管２は、誘電体材料で形成され、内部に空間を有する両端開口の角パイプ状（シート状）としている。放電管２は、両端の開口側が上下を向くように配置される。放電管２の上開口部８から入った供給ガスＧは矩形状の下開口部９へと送出するように構成している。また、電極部３は、第一電極１０と第二電極１１とを有する。第一電極１０は、放電管２の下部において、一側の外壁面に貼設され、高周波電源１２と接続されている。第二電極１１は、被処理物１０１の下側に配設され接地されている。

従って、第一・第二電極１０，１１間に交流の高電圧を印加することで、供給ガスＧがプラズマ化すると共に、供給ガスＧの流量に応じたプラズマジェット５が、放電管２の下開口部９から所定の距離を隔てて設置された被処理物１０１の表面へと供給される。

円筒状プラズマ処理装置５０は、図５に示すように、放電管２と電極部３と配管部４とで構成している。放電管２は、円筒状に形成され両端の開口側が上下を向くように配置される。放電管２の上開口部８から入った供給ガスＧは円柱状の下開口部９へと送出するように構成している。また、電極部３は、第一電極１０と第二電極１１とを有する。第一電極１０は、放電管２の下部において、外壁面を囲繞するように貼設され、高周波電源１２と接続されている。第二電極１１は、第一電極１０の上方に所定距離をおいて外壁面を囲繞するように貼設され接地されている。

従って、第一・第二電極１０，１１間に交流の高電圧を印加することで、供給ガスＧがプラズマ化すると共に、供給ガスＧの流量に応じたプラズマジェット５が、放電管２の下開口部９から所定の距離を隔てて設置された被処理物１０１の表面へと供給される。なお、被処理物１０１は照射受台１４の上に載置される。

以上のように、本実施形態で用いたシート状プラズマ処理装置１と円筒状プラズマ処理装置５０は、誘電体バリア放電（ＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＢａｒｒｉｅｒＤｉｓｃｈａｒｇｅ）によって大気圧下でプラズマを生成可能とするものである。また、生成されたプラズマをジェット状として被処理物１０１の表面に供給して殺菌、洗浄等の処理がなされるものである。

[プラズマが発する活性酸素の影響範囲確認方法]
従って、プラズマ処理装置１、５０が処理対象とする被処理物１０１をプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓが収容されたシャーレ１０４とすれば、プラズマ用活性酸素確認試薬Ｓの表面にプラズマジェット５を照射することができる。

そして、プラズマジェット５が発する活性酸素は、プラズマ用活性酸素確認試薬Ｓによるヨウ素−でんぷん反応によって無色透明であったプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓを青紫色に変色させる。

すなわち、活性酸素が影響した領域は変色し、それ以外の領域は無色透明のままである。しかも、変色領域は強く影響を受けた部分が濃く、そうでない部分は薄い変色で留まるため、変色度合いの違いによる濃淡差により活性酸素の影響度合いを見ることができる。

このように、本実施形態に係るプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓは、活性酸素と反応した部分を変色させることができるため、濃淡差も含め目視により容易にその影響範囲を確認することができる。

また、濃淡差を厳密に把握する際には分光光度計により吸光度を測定し濃淡差を数値化することで、より詳細に活性酸素の影響度合いを確認することができる。

しかも、本実施形態に係るプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓは、深さ方向に対しても同様に変色するため、シャーレ１０４を真横から観察したり、プラズマ用活性酸素確認試薬Ｓをシャーレ１０４から取り出して観察する等、活性酸素の深さ方への影響度合いを容易に確認することができる。

より厳密に深さ方向への活性酸素の影響度合いを確認する際には、所定箇所を垂直方向に切断し、切断面を分光光度計で測定することで濃淡差を数値化し、活性酸素の詳細な影響度合いを確認することができる。

[実験例１（シート状プラズマ処理装置）]
次に、上述したシート状プラズマ処理装置１を用いた一実験例について説明する。

本実験例では、Ｈｅガス６を供給ガスＧとし、Ｈｅガス６をプラズマ化してジェット状としてシャーレ１０４内のプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓに供給するものである。なお、活性酸素による影響範囲と、本来のプラズマによる殺菌作用が及ぼす効果範囲との違いを参考的に示すため、別途シャーレ１０４内の寒天培地１０３に成長させた酵母菌１０２の死滅状態の観察も行った。

また、本実験例１では供給ガスＧとしてＨｅガス６を用いているが、大気圧下でプラズマを発生させることができるガスであれば、例えばＡｒ等他のガスを用いることができる。

図２（ａ）は、被処理物１０１をセットした状態のシート状プラズマ処理装置１の放電管２（第一電極１０含む）と第二電極１１の断面図を示しており、図２（ｂ）は、図２（ａ）の正面図を示したものである。また、図３の表１には、図３（ａ）、（ｂ）で示した各部の数値条件を示している。

放電管２の具体的な寸法は、放電管２のガラス厚ａを１．２ｍｍ、ガラス幅ｂ（略内部空間の幅）を１２ｍｍ、ガラス長さｃを７６ｍｍ、放電管内部のガラス間隔ｄを１．２ｍｍとして形成している。

第一電極１０の具体的な寸法は、板厚ｅが０．１ｍｍのアルミ板を使用し、横幅ｆを５ｍｍ、縦幅（長さ）ｇを１３ｍｍとして放電管２の下端部から上側ｈに２ｍｍの位置に配設している。また、第二電極１１は、板厚ｉが２ｍｍで、縦ｊ１、横ｊ２共に１２０ｍｍの正方形状の鉄板を用いており、第二電極１１の略中央に所定の間隔を隔てて垂直に放電管２を配設している。

また、対象物であるプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓ、及び寒天培地１０３表面に成長した酵母菌１０２は、直径９０ｍｍのシャーレ１０４内に収容され、第二電極１１の略中央、すなわち放電管２の直下に配置しており、プラズマ用活性酸素確認試薬Ｓ等の上面と放電管２の下端部との距離Ａを５ｍｍとしている。

以上のように、本実験で使用されるシート状プラズマ処理装置１と被処理物１０１（Ｓ、１０３）は構成されている。

シート状プラズマ処理装置１を用いた実験条件のうち固定した条件は、図４の表２に示すように、供給ガスＧ（Ｈｅガス）６の流量を２Ｌ／ｍｉｎとし、高周波電源１２の周波数を１ｋＨｚとして設定した。なお、印加電圧とプラズマジェット５の照射時間については、以下の説明中で記載の通り、実験内容に応じて適宜可変させた。

以上、説明したような実験装置と実験条件の下で行った実験結果を、図９〜図１２に示しながら説明する。

[照射時間の影響確認実験]
図９（ａ）〜（ｅ）は、シート状プラズマ処理装置１の第一電極１０が左側に位置するように放電管２をガラス厚ａ方向から観察したものである。また、印加電圧を４．４ｋＶとした状態で、照射時間を０ｓｅｃ（図９（ａ））、５ｓｅｃ（図９（ｂ））、３０ｓｅｃ（図９（ｃ））、１２０ｓｅｃ（図９（ｄ））、３００ｓｅｃ（図９（ｅ））としたときのプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓの変色状態を示している。

プラズマから発する活性酸素により、プラズマ用活性酸素確認試薬Ｓのヨウ素−でんぷん反応として変色が確認されたのは図９（ｃ）に示すように照射時間が３０ｓｅｃ経ってからである。その後は、３００ｓｅｃまで変色領域の広がりと濃淡差を確認することができた。

また、変色領域は深さ方向においても同様に観察することができた。

[活性酸素の影響範囲と殺菌作用の効果範囲との比較実験]
図１０（ａ）はプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓに対して印加電圧を７ｋＶとし、照射時間を３０ｓｅｃとし、放電管２をガラス幅ｂ方向を左右方向としてプラズマを照射したものであり、図１０（ｂ）はそのときの変色状態を真上から観察した図である。図１１（ａ）、（ｂ）は図１０（ｂ）における前後方向（ガラス厚ａ方向）Ａ−Ｂと左右方向（ガラス幅ｂ方向）Ｃ−Ｄに対して分光光度計をスキャンさせた測定結果を示す図である。

なお、図１１（ａ）、（ｂ）に示す測定結果は、分光光度計により測定した吸光度の分布状態を示すものであり、吸光度を示す縦軸の高さが高いほど変色濃度が高いことを表している。また、横軸はスキャンさせて測定した各位置を示しており、照射中心Ｘはゼロの位置に略等しいものとなる。

これらの図より、全体として照射中心Ｘ近傍を最大値として半径略５ｍｍの円の中に集中して濃く変色した領域を確認した。また、左右方向Ｃ−Ｄでは照射中心Ｘ近傍から左右にそれぞれ略８ｍｍ（全長略１６ｍｍ）の範囲にまで濃い領域が確認され、前後方向Ａ−Ｂでは照射中心Ｘ近傍から前後にそれぞれ略６ｍｍ（全長略１２ｍｍ）の範囲に濃い領域が確認された。

すなわち、シート状プラズマ処理装置１のガラス幅ｂが１２ｍｍであることから、下開口部９の矩形状の開口形状に準じて外側に広がった濃い変色領域となっている。また、薄い変色領域は全体として照射中心Ｘ近傍から半径略２０ｍｍの範囲にまで確認されている。

ここで、被処理物として寒天培地１０３表面に成長した酵母菌１０２に対して印加電圧を８ｋＶとし、照射時間を３０ｓｅｃとし、放電管２をガラス幅ｂ方向を左右方向としてプラズマを照射した図を図１２（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図１０（ｂ）と図１２（ｂ）の倍率は同じであるため比較することができる。

図１２（ｂ）によれば、酵母菌１０２の死滅領域は左右方向の長さが略１１ｍｍでガラス幅ｂよりも短く、前後方向の長さが略２ｍｍであり上述した図１０（ｂ）で示した濃い変色領域の中に全体が収まることになる。すなわち、プラズマにより酵母菌１０２を死滅させる殺菌作用が及ぶ範囲よりも、活性酸素が影響を及ぼす範囲の方が圧倒的に広範囲に及ぶことが確認できた。

このように、活性酸素が及ぼす影響範囲と酵母菌１０２等の死滅範囲との間で相関関係がない。従って、プラズマが発する活性酸素が被処理物１０１に対してどの範囲にまで影響を与えるのかを判断するためには、本発明に係るプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓを用いることが非常に有効であることが分かる。
[実験例２（円筒状プラズマ処理装置）]
次に、上述した円筒状の放電管２を用いた円筒状プラズマ処理装置５０を用いて行った一実験例について説明する。なお、上述したシート状プラズマ処理装置１と同様の構成については同一の符号を付すと共に、適宜説明を省略する。

本実験例では、Ｈｅガス６を供給ガスＧとし、Ｈｅガス６をプラズマ化してジェット状としてシャーレ１０４内のプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓに供給するものである。

また、本実験例２では供給ガスＧとしてＨｅガス６を用いているが、大気圧下でプラズマを発生させることができるガスであれば、例えばＡｒ等他のガスを用いることができる。

図６（ａ）は、被処理物１０１をセットした状態の円筒状プラズマ処理装置５０の放電管２（第一電極１０と第二電極１１含む）の断面図を示しており、図６（ｂ）は、図６（ａ）の正面図を示したものである。また、図７の表３には、図６（ａ）、（ｂ）で示した各部の数値条件を示している。

放電管２の具体的な寸法は、放電管２の外径ｋを８ｍｍ、内径ｌを２．５ｍｍ、ガラス長さｃを７６ｍｍとして形成している。

第一電極１０の具体的な寸法は、板厚ｅが０．１ｍｍのアルミ板を使用し、長さｇを１３ｍｍとして放電管２の下端部から上側ｈに１０ｍｍの位置に放電管２の外壁面を囲繞するように配設している。また、第二電極１１は、第一電極１０と同様の構造と寸法で、第一電極１０の上方から２０ｍｍの距離ｍを離して配設されている。

また、プラズマ用活性酸素確認試薬Ｓ等の上面と放電管２の下端部との距離Ａは実験内容に応じて５〜１０ｍｍとしている。

以上のように、本実験で使用される円筒状プラズマ処理装置５０は構成している。

本円筒状プラズマ処理装置５０を用いた実験条件のうち固定した条件は、図８の表４に示すように、供給ガスＧ（Ｈｅガス６）の流量を３Ｌ／ｍｉｎとし、高周波電源１２の周波数を３ｋＨｚとし、印加電圧を８ｋＶとして設定した。なお、プラズマジェット５の照射時間については、以下の説明中で記載の通り、実験内容に応じて適宜可変させた。

以上、説明したような実験装置と実験条件の下で行った実験結果を、図１３〜図１６に示しながら説明する。

[活性酸素の影響範囲と殺菌作用の効果範囲との比較実験]
図１３（ａ）はプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓの表面と放電管２の下端部との距離Ａを５ｍｍとし、照射時間を１０ｓｅｃとしてプラズマを照射したものであり、図１３（ｂ）はそのときの変色状態を真上から観察した図である。図１４は図１３（ｂ）中における前後方向Ａ−Ｂに対して分光光度計をスキャンさせた測定結果を示す図である。

これにより、全体として照射中心Ｘ近傍には変色が見られず、その周辺から外側にかけて濃い変色涼領域から薄い変色領域へと同心円状に拡散するように変色している。また、直径略１６ｍｍ以上の外側には概ね変色が見られなかった。

すなわち、変色領域はドーナツ状に現れ、しかも中心に近い部分から外側に向かって変色が弱くなっている。

ここで、被処理物として寒天培地１０３表面に成長した酵母菌１０２に対して印加電圧を８ｋＶとし、照射時間を３０ｓｅｃとしてプラズマを照射した図を図１３（ｃ）に示す。

図１３（ｃ）によれば、酵母菌１０２の死滅領域は照射中心Ｘ近傍、及び同心円外側に所定距離をおいた同心円状（ドーナツ状）の領域であった。すなわち、照射中心Ｘ近傍の外側には酵母菌１０２が死滅していない領域がドーナツ状に見られ、その外側に再びドーナツ状の死滅領域が見られた。

倍率を同じとした図１３（ｂ）と図１３（ｃ）とを比較すると、主に酵母菌１０２が死滅していない領域において変色領域が見られるため、プラズマにより酵母菌１０２を死滅させる殺菌作用が及ばない部分的な領域に活性酸素が影響を及ぼす領域が存在することが確認できる。

このように、活性酸素が及ぼす影響範囲と酵母菌１０２等の死滅範囲との間で相関関係がない。従って、プラズマが発する活性酸素が被処理物１０１に対してどの範囲にまで影響を与えるのかを判断するためには、本発明に係るプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓを用いることが非常に有効であることが分かる。

[活性酸素の水を介した影響確認実験]
図１５（ａ）はプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓの表面に水を５ｍｍの高さだけ満たし、放電管２の下端部と水面との距離Ａを１０ｍｍとし、照射時間を６０ｍｉｎとしてプラズマを照射したものであり、図１５（ｂ）そのときの変色状態を真上から観察した図である。図１６は図１５（ｂ）中における前後方向Ａ−Ｂに対して分光光度計をスキャンさせた測定結果を示す図である。

これにより、上述した大気中での結果と同様に照射中心Ｘ近傍には変色が見られず、外側にドーナツ状の変色領域を確認した。照射時間を６０ｍｉｎと長くしているにも関わらず、変色の濃さは満遍なく薄い状態である。

[実験例３（円筒状プラズマ処理装置）]
次に、円筒状プラズマ処理装置５０を用いて行った実験例２に係る供給ガスＧを混合ガスＧ´として同様の実験を行った一実験例について説明する。

本実験例における実験条件は装置条件としては実験例２と同じであるが、混合ガスＧ´の主ガスとしてＨｅガス６を使用し、添加ガスとして酸素（Ｏ_２）ガス５１を使用した。

また、本実験例３では混合ガスＧ´としてＨｅガス６とＯ_２ガスを混合して用いているが、大気圧下でプラズマを発生させることができる混合ガスであれば、例えばＨｅガス６に窒素（Ｎ_２）ガスを混合する等他の混合ガスを用いることができる。

実験条件のうち固定した条件は、図８（ｂ）の表５に示すように、混合ガスの流量を３Ｌ／ｍｉｎとし、Ｈｅガス６に対する添加ガスのＯ_２ガス濃度を１ｖｏ１％とし、高周波電源１２の周波数を３ｋＨｚとし、印加電圧を８ｋＶとして設定した。なお、プラズマジェット５の照射時間については、以下の説明中で記載の通り、実験内容に応じて適宜可変させた。

以上、説明したような実験装置と実験条件の下で行った実験結果を、図１７〜図２０に示しながら説明する。

[活性酸素の影響範囲と殺菌作用の効果範囲との比較実験]
図１７（ａ）はプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓの表面と放電管２の下端部との距離Ａを５ｍｍとし、照射時間を１０ｓｅｃとしてプラズマを照射したものであり、図１７（ｂ）はそのときの変色状態を真上から観察した図である。図１８は図１７（ｂ）中における前後方向Ａ−Ｂに対して分光光度計をスキャンさせた測定結果を示す図である。

これにより、照射中心Ｘ近傍の変色が最も濃く、その周辺から外側にかけて変色涼領域から徐々に薄い変色領域へと同心円状に拡散するように変色している。また、直径略３５ｍｍ以上の外側には概ね変色が見られなかった。

すなわち、変色領域は最も濃い照射中心Ｘ近傍と、その外側に連続したドーナツ状の領域が中心に近い部分から外側に向かって変色が弱くなっている。

なお、厳密には図１７（ｂ）の照射中心Ｘである微小な領域は他の部分と比して薄い変色なっている。これは、図１８を参照しても確認することができる。
[活性酸素の水を介した影響確認実験]
図１９（ａ）はプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓの表面に水を５ｍｍの高さだけ満たし、放電管２の下端部と水面との距離Ａを１０ｍｍとし、照射時間を６０ｍｉｎとしてプラズマを照射したものであり、図１９（ｂ）そのときの変色状態を真上から観察した図である。図２０は図１９（ｂ）中における前後方向Ａ−Ｂに対して分光光度計をスキャンさせた測定結果を示す図である。

変色領域は、上述した実験例２における水を介した実験結果と近似しており、照射中心Ｘ近傍の変色は薄く、その外側に濃いドーナツ状の変色領域を確認した。変色領域の直径は略７５ｍｍと大きく、全体としてもＨｅガス６のみで行った実験例２に比して大きくしかも変色度合いが濃いものとなっている。

以上、説明したように本実施形態に係るプラズマ用活性酸素確認試薬Ｓは、試薬をゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤で構成したことで、プラズマが発する活性酸素と反応した該剤Ｓの所定の領域を変色させ可視化することができる。

また、試薬Ｓをゲル状とすることで取扱いが容易となり、変色領域を維持したまま長時間の保存ができる。

また、試薬Ｓであるヨウ化カリウムでんぷん剤は容易に作製でき、しかも材料費も安価であるためコスト面で有利である。

また、試薬Ｓとしてゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤を用いることで、プラズマが発する活性酸素と反応した該剤Ｓの変色領域を確認するだけで、その影響範囲を容易に把握できるように可視化することができる。

また、試薬Ｓとしてゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤を用いることで、プラズマが発する活性酸素と反応した該剤Ｓの変色領域を該剤Ｓの表面だけでなく深さ方向にも得られるため、三次元で活性酸素の影響範囲を容易に把握できるように可視化することができる。

また、プラズマ用活性酸素確認試薬Ｓの変色範囲を分光光度計により測定することで、肉眼では判別し難い影響範囲を容易に確認することができる。

更に、試薬Ｓは水中であっても反応するため、水中に存在する被対象物へのプラズマ照射時に活性酸素の影響範囲を事前に確認することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

Ｓプラズマ用活性酸素確認試薬

Claims

大気圧下で発生させたプラズマが発する活性酸素の影響範囲を変色により確認する試薬であって、
試薬はゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤で構成したことを特徴とするプラズマ用活性酸素確認試薬。
大気圧下で発生させたプラズマが発する活性酸素の影響範囲を変色により確認することができるゲル状のヨウ化カリウムでんぷん剤の使用。
請求項１に記載の前記プラズマ用活性酸素確認試薬を用いたプラズマが発する活性酸素の影響範囲確認方法。
前記プラズマ用活性酸素確認試薬の表面と深さ方向の両方への影響を確認可能な請求項３に記載のプラズマが発する活性酸素の影響範囲確認方法。
前記プラズマ用活性酸素確認試薬の変色範囲を分光光度計により測定する請求項３または４に記載のプラズマが発する活性酸素の影響範囲確認方法。