生体ナノ反応流研究分野

ナノ流動研究部門

Nanoscale Flow Research Division

生体ナノ反応流研究分野

Biological Nanoscale Reactive Flow Laboratory

教 授
佐藤 岳彦
Professor
Takehiko
Sato
助 教
上原 聡司
Assistant Professor
Satoshi
Uehara

大気圧における低温プラズマの流れは、熱、光、化学種、荷電粒子、衝撃波などの生成や輸送が簡便に行えるため、近年これらの特徴を利用した殺菌や治療法の研究が進められています。本研究分野では、細胞の活性化や不活性化過程の解明、プラズマ殺菌法の開発、気液プラズマの反応流動機構の解明、ナノ流動現象の解明などにより、プラズマの流れと生体の相互作用について明らかにし、次世代医療技術として期待されている「プラズマ医療」の基礎学理の構築ならびに応用をすすめ、国民の健康を守る新しい医療技術の創成を目指しています。

As a low-temperature plasma flow at atmospheric pressure is easily capable of generating heat, light, chemical species, charged particles, shock wave, etc., recently, a research on a sterilization and a plasma treatment has started using those physical features. The biological nanoscale reactive flow laboratory aims at a fundamental study and applications of “plasma medicine”, which is expected to become a next-generation medical technology, through the studies on activation and inactivation processes of cells, development of a plasma sterilization method, phenomena of reactive flow dynamics and nanoscale flow dynamics for a gas-liquid plasma and interactions between a plasma flow and cell/bacteria.

大気圧プラズマ流による細胞の活性化・不活性化機構
Activation and Inactivation Processes of Cell Viability by Atmospheric Pressure Plasma Flow

プラズマが生成する化学種が細胞にどのような影響を与えているのかを解明し、プラズマ医療の基礎学理と応用を目指します。現在は、プラズマ流の制御による細胞の活性化や不活性化、ならびにその機構の解明を目指しています*。また、プラズマが生成した化学種の輸送機構の解明も取り組んでいます**。

We aim at clarifying the effects on cells by chemical species generated by plasma, and aim for the fundamental study and the application. We have now studied about the activation and inactivation mechanism of cell viability by a plasma flow**, and the transport mechanism of chemical species generated by the plasma flow*.
 *T.Shimizu et al., New J. Phys., 13(2011)053025. and T.Shimizu et al., J.Photopolym. sci. Tech., 24(2011),421.
 **T.Sato, et al. J. Phys. D:Appl. Phys., 44(2011), 372001.

大気圧プラズマ流による生体への干渉機構
Biological Interference with Plasma Flow at Atmospheric Pressure

新型インフルエンザや院内感染などの感染症対策や新しいプラズマ医療機器の開発のために、プラズマ流中のラジカル生成輸送機構*を実験・数値解析により解明し、滅菌因子や滅菌機構**を明らかにします。また、新しい滅菌装置***を開発します。

To reduce infection risks of new influenza, nosocomial infection and so on, and to develop next-generation medical instruments, we aim at clarifying generation and transportation mechanisms of a plasma flow by experimental and computational analyses* and we aim at identifying the central factor of sterilization effect and clarifying sterilization mechanism**. We have also developing a plasma sterilization device***.
 *T.Sato et al., Plasma Process. and Polym., 5(2008), 606., T.Sato, et al.., IEEE Trans. Industry Appli., 45(2009),44., T.Miyahara, et. al, Europhys. Lett., 86(2009),45001. and T.Sato et al., New j. Phys., 11(2009),115018.
 **T.Sato et al., Appl. Phys. Lett., 89(2006),073902., T.Sato et al., IEEE Trans. Industry Appli., 42(2006), 399., T.Sato et al., IEEE Trans. Industry Appli., 43(2007),1159.
 ***Furui et al., JSME Journal B, 70(2008),879.[in Japanese]

気液プラズマ流による気泡生成消滅機構と水の機能化
Bubble Generation and Collapse Processes and Functionalization of Water
by Gas-liquid Plasma Flow

気液プラズマの気泡生成消滅過程の流動現象の解明や水の機能性促進を行い、医療・バイオへの応用や環境問題の解決を目指します。  水中プラズマ発生後に酸化還元電位(ORP)が変化することを明らかにし,ORPが変化する機構の解明を進めています。また、高機能水の応用を進めています。

To apply medical applications and environmental treatment, we have studied functional enhanced water, and the fundamental sciences of bubble generation and chemical reaction system of a gas-liquid plasma flow.
We have obtained that Oxygen Reduction Potential (ORP) decreased down to -150 mV which is high reduction property by plasma in water.

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