大気圧バリア放電、プラズマ、殺菌、脱臭、表面処理、有害ガス分解、環境対策、カビ、ウイルス、耐熱性薄膜

変わった開発者のブログ

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NOxの生成がないプラズマに注目

 多くの効果をご紹介してきた大気圧プラズマですが、多くのシステムが高電圧による放電を利用していることから、NOx(窒素酸化物)の生成が確認されています。

 しかし、環境保全対策として利用する中でNoxの生成は問題があることが指摘されています。

 

 そこでまず、窒素酸化物とはなにか?簡単に説明しておきます。

 

 石炭や石油などの燃料中の窒素(N)や、空気中の窒素が、高温燃焼時に酸化されて発生する窒素と酸素(O)の化合物。発生時は一酸化窒素(NO)だけど、大気中で酸化されて二酸化窒素となります。二酸化窒素は人体に有害で、呼吸器系疾患を起こすと言われています。製鉄所、発電所、工場などの固定発生源だけでなく、自動車、船舶、航空機などの移動発生源からも大量に排出される。二酸化窒素は、大気中で硝酸ミストとなり、酸性雨の原因となると言われています。

 

 弊社プラズマ発生素子は電圧2.7Kv電流μAという低電圧低電流値でプラズマ放電を可能にしていますのでNoxの発生はありませんし、多くの機関で発生がないことが確認されています。

  少なくとも、環境に優しいシステムをうたう以上はNoxの発生はないことが最低の条件だと思います。大気圧プラズマはNoxの発生は仕方ないのではなくて、なしにしなければ意味がないと考えています。

 

 最近は多くの大気圧プラズマが紹介されているようですが、ぜひNoxの発生は確認してほしいと思います。

 

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水とシリカで作る超撥水膜Ⅱ

 先程の記事で超撥水膜をご紹介しましたが、ほんの少しだけ種明かしをしておきます。

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ガラス上の超撥水膜写真

 前回の記事で水とシリカだけで構成すると書きましたので、その詳細をご説明いたします。

 

 まず、は通常の水道水でも問題ありません。

 ビーカーに適当な量の水を入れます。

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ビーカーに水を入れた状態

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ビーカーを上から見た状態

 次に、もう一つのアイテムのシリカです。これは中心粒径が10ナノ程度のシリカを用います。これの扱いは慎重に行わないと空気抵抗でどんどん空中に拡散してしまいます。

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ナノ粒子のシリカ粉末

 そして、ここは企業秘密なのですが、水の表面に均一なシリカの薄膜を形成させます。

 写真で膜のシワまでがわかると思います。おそらくシリカの原子間力で膜が出来上がっているのだと思います。

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水の表面に出来たシリカ薄膜

 このようなしてシリカ薄膜を形成した水を利用して超撥水膜を作ります。

 ここから先の液体からリジッドな撥水膜形成する工程も企業秘密になりますので詳細は省かせていただきます。

 

 参考までに水の上に出来た膜の上に衝撃を与えて水滴を飛び出させると、飛び出した水滴もシリカに包まれているために球状になってしまいます。

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膜の上に出来たシリカに包まれた球状の水

 

 このように水とシリカだけで間違いなくリジッドな撥水膜は形成出来るのです。

 

 最後になりますが、プラズマ発生素子を構成する誘電体もこの技術が中心的な技術になっているからこそ、高電圧にも耐える膜を形成しているのです。

 

 

 

 

 

 

水とシリカで作る超撥水膜

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 この写真、ガラスプレパラートの上に水とシリカのナノ粉末だけで薄膜を作りその上に水を垂らしたものです。

 写真でもわかるように水がまるで水銀が空気中で丸くなる時のような挙動を示します。

 宇宙君間での実験でよく見る画像ですが、地球上でも水がほぼ球形になることは可能なんです。シャボン玉が球形になるのを見れば理解していただけるのではないかと思います。

 

 通常はガラスの上に水滴を垂らしても球形にはなりませんが、接触面が完全な撥水性を発揮すると水本来の表面張力を発揮して球形になることがこの薄膜の形成によって地球上でも確認できるわけです。

 

 水とシリカだけというと眉唾ものだとお考えになる方がいるかもしれませが、これは純粋に水とシリカだけで出来るということを追ってお知らせしたいと思います。

 

 信じるものは救われますよ。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

メチロバクテリウムとプラズマ殺菌

 昨日水回りのピンク汚れの正体はメチロバクテリウムという細菌であることをご紹介しましたが、本日はもう少し詳細をお伝えすると同時にプラズマはなぜ効果を発揮するのかについてもご紹介したいと思います。

 

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お風呂のピンク汚れ

 

 最初にメチロバクテリウムについてですが、空気中や水中にも生存し、水道の塩素殺菌では死滅しないということは昨日お伝えしましたが、もう少し詳しくご紹介したいと思います。

 

 まず、メチロバクテリウムは乾燥に強いというのが大きな特徴になります。これは、みなさんが触ってわかるようにピンク汚れは「ヌメリ」を伴っています。このヌメリはバイオフィルムと呼ばれるもので、これが菌の周囲を覆うために乾燥に強くなっているのです。

 このバイオフィルムはメチロバクテリウムだけが作るものではなく「院内感染」で話題になる多くの細菌がバイオフィルムを形成します。このバイオフィルムが薬剤からの攻撃にも耐えられるために薬剤耐性を持つことになるのです。

 

 さらに、「ピンク色」に見せる細胞内の色素「カロテノイド」が細胞自体を強化、防御していると言われていますが、それだけではなく一般的な洗剤を始め、カビすら殺す塩素系薬剤や、塩化ベンザルコニウム、紫外線や過酸化水素などのいわゆる殺菌効果をもつと言われているものにも殺菌抵抗性をもっているのです。

 

 これらの能力を考えると、非常に手強い細菌だということが出来ると思います。

 

 それでは一般的に有効と言われている物理的化学的殺菌法ではどうかを検討したいと思います。

 最も一般的に行われている物理的殺菌法として熱湯や高圧蒸気による殺菌はどうでしょうか。これは効果は確認できますが、お風呂場や洗面所、洗濯機等という場所を考えればちょっと使えないものであることは明白です。


 次に化学的殺菌法である薬剤を用いた殺菌法はではどうかを検討したいと思

 います。

 代表的なものはアルコールやエタノールで低温で殺菌できますが、人体への影響を考えればおすすめ出来るものではありません。

 

 次にプラズマによる殺菌について検討してみたいと思います。

 

 プラズマは電子や原子が高いエネルギーを得て飛び出した状態だと説明して来ましたが、飛び出したときの高いエネルギーを持っています。プラズマ中に存在する高いエネルギーを持った電子が原子や分子に衝突することによって、反応性の高いラジカルを作り出します。ラジカルは細菌と化学反応することによって菌を死滅させる効果を持っています。
 また、高いエネルギーを持った電子により励起された原子から放出される紫外線が細菌のDNAに直接的なダメージを与えると考えられています。
 さらに、電子やイオン等の荷電粒子が細菌へ直接衝突し菌を死滅させる効果も持っていると考えられています。

 

 プラズマの特徴をまとめれば次のようになると思います。

 1・大気中に存在する酸素ラジカルは残留性がなく最後は酸素に淀るので安全性が

   高いだけでなく環境に優しい素材です。

 2・作用温度が低く低温で作業できるから、お風呂場、洗面所、洗濯機等の耐熱性 

   等の問題は発生しません。

 3・ドライプロセスで作業出来るので使用する場所を選びません。

 4・短時間での殺菌が可能であり、省エネだと考えられます。

 

いかがでしたでしょうか。みなさんも検討してみて下さい。

 

 

 

 

 

 

 

お風呂や洗面所のピンクカビ

 日常生活の中で、お風呂洗面所トイレ洗濯機あるいはペットの食器等の水回り製品にいつの間にかピンクの汚れが発生していることがあります。一般的にはピンクカビと呼ばれることが多いようですが、このピンクの汚れはカビではなくバクテリアが原因で発生しているものです。その中でも代表的なのがメチロバクテリウムと呼ばれる細菌です。その他にもロドトルラと呼ばれる細菌もピンクの汚れを発生させることがあります。その他にもピンクの汚れを発生させる細菌は数多く存在するようですが、一般的にはメチロバクテリウムが多いようです。

 

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お風呂掃除

 

 メチロバクテリウムは、空気中に存在しているだけでなく、塩素殺菌された水からも発見されていることからその生命力の強さがわかると思います。またメチロバクテリウムやロドトルラは貧栄養細菌ともよばれ、細菌の栄養源となるものが少ない環境でも存在出来ると言われています。さらに、一つの細菌が独立して存在するだけではなくバイオフィルムと呼ばれる物質を発生させ細菌のコロニーを作ってしまいます。このコロニーの状態になったものがピンクの汚れとして認識されるのです。

 

 カビではないので、十分な湿度を必要とせず、大量の栄養源がなくても繁殖するという厄介な細菌なのです。更に細菌が増殖してコロニーを作り、バイオフィルムで覆っているために薬剤による攻撃にも強いという困りものです。

 

 ピンクカビが発生したからこまめに洗浄をして洗い流してもほんのわずかに細菌が残っていることによって再発してしまいます。また、水や空気中にも存在していますから、全く発生しなくするというのも難しい細菌なのです。

 

 今の所、人体に対する影響はないとされていますが、なんとも言えないピンクの汚れは見た目が良くなく、放置すると頑固な汚れとなってしまいます。

 

 現在では様々な対処法が提案されていますが、どれも洗剤あるい重曹等の薬品を用いるものであり、この薬品を下水道に流すということを考えれば環境に優しい方法とは言えないようです。

 

 そこで、プラズマの殺菌効果ではどうかという実験をしてみました。ピンクカビが発生した石鹸のケースで試してみました。実験の前には水でケースに残った石鹸カス等は取り除いておきました。密閉したケースの中に入れて10分間プラズマを照射した後に水で洗浄をしてみたところ、別にこすり洗いをしなくてもピンクの塊は流れ落ちてしまいました。

 このようにプラズマによる殺菌でも十分に効果を発揮することが確認できました。

 

 次は、プラズマエアー水に浸漬する実験も行ってみようと考えています。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

生命が住める地球環境を守った水(4℃)の秘密

 先日の台風ではの怖さを嫌というほど教えられましたが、水は生命が住める地球環境を守ってきた最大の功労者なのです。

 

 特に温暖化現象が問題になっている現代においてはみんなに知っておいて欲しい重要なポイントをお伝えしたいと思います。

 

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氷山

 

 水は特殊な水素結合をしているとだいぶ前に書きましたが、最大の特徴は4℃のときに比重が一番重くなるということなのです。ですから4℃を下回ると比重は徐々に軽くなり、その結果として0℃の氷は水に浮くという性質を持っています。北極の氷山が水に浮いているのはよく知られているし、映像を目にすることも多いと思います。

 

 じつは、この氷が水に浮くという性質が地球の温暖化を抑えてきた重要なポイントなのです。

 

 地球が誕生してから,様々な火山の噴火や森林火災等で地球に熱を貯める温暖化物質が地球上には存在しています。地球誕生から46億年、温暖化物質は地球上に増え続け、気温が上昇しました。

 もし、水が他の物質と同じように温度が低くなるほど比重が重くなる物質だったとすると、温度の低い水がどんどん深海に集まるようになり、海の表面には温度の高い水が集まるようになって、お風呂のような状態、あるいは煮えたぎる熱湯のような状態になってしまっていたのではないかと思われます。このような状態になったとすると、海の表面の温度も上がる一方なので、地球の大気もどんどん気温があがり生命が生存出来ない世界になっていた可能性が高いのです。

 しかし、氷が水の上に浮くことで冷却効果を発揮し、大気の温度上昇を防いでくれているのです。いわば、地球の冷蔵庫なのです。

 現在問題になっている地球温暖化では、大気中に温暖化物質が増えて大気の温度が上がることも問題なのですが、温度が上がることによって、地球上にある氷が溶けることは地球を冷やす道具がなくなってしまうというこなってしまうのです。いうならば、どんどん気温が高くなっているのに冷蔵庫が壊れてしまった状況なのです。

 

 ニュースで伝えられる南極や北極の氷が溶けることは温暖化が進むから仕方ないと思っている方も多いのではないでしょうか。でも、氷が溶けることは地球の冷蔵庫がなくなることであって、さらなる温暖化をすすめることに繋がることを理解していただきたいと思います。

 

 今まで地球上の生命を守ってきた水が4℃のときに比重が最大になるという原理の有用性を失ったあとでは取り返しがつかないことを理解していただきたいと思います。

 

 地球上では、多くの温暖化物質が放出されそれを抑えるための様々な努力が試みられていますが、どれも温暖化物質を抑えるために多大なエネルギーを必要とするものばかりです。はたして、CO2 換算をしたときにプラスかマイナスか?がつくものが多いと考えています。

 

 私は、身近なところで使われているものが多くの温暖化物質を排出する結果となっていることを懸念しています。消臭カビの除去、食品の殺菌といったものにも多くの化学物質が使われ、工業的な樹脂や金属の表面処理といったっところでも大量の化学物質が使われています。これらの多くはプラズマをうまく使うことで対応出来ることが実証されてきています。可能な限り少ないエネルギーを用いた低電圧プラズマを用いることで地球温暖化に大きな効果を発揮するものと信じています。