消毒知識シリーズ

物理的消毒因子 – プラズマ

物質世界では、固体、液体、気体におなじみですが、物質にはもう一つの神秘的な形態、つまりプラズマと呼ばれる第4の状態があります。今日は、プラズマの素晴らしい世界に足を踏み入れ、消毒におけるそのユニークな応用を探求しましょう。

プラズマは主に帯電した正の粒子と負の粒子（正イオン、負イオン、電子、フリーラジカル、および様々な活性基を含む）で構成されています。正イオンと負イオン（電子）の数が等しいため、全体として電気的に中性です。宇宙に広く存在し、物質の99％以上がプラズマ状態で存在します。固体、液体、気体の3つの状態とは異なる電磁気的特性などの独自の特性により、多くの分野で重要な応用があります。

消毒の分野において、物理的な消毒因子としてのプラズマは、無視できない役割を果たしています。中でも、低温プラズマは、比較的穏やかな条件から、消毒アプリケーションの主力となっています。さらに、低圧プラズマと大気圧プラズマに分類できます。

低圧プラズマは通常、真空下で生成されます。放電方法により、直流グロー放電（DC）プラズマと高周波グロー放電（RF）プラズマに分けられます。低圧ガスはより高い電圧で励起され、管内の電子が電場の作用下で中性粒子と衝突してイオン化し、グロー放電現象が発生し、グロー放電プラズマが形成されます。このプラズマは電圧が高いものの、電流は低いです。DCグロー放電プラズマはDC電源に依存し、RFグロー放電プラズマは高周波AC電源によって駆動され、後者の方が動作ガス圧が高く、電圧が低いです。厳しい環境要件を持つ精密機器の消毒において、低圧プラズマは機器を損傷することなく、細菌、ウイルス、その他の微生物を効率的に殺すことができます。

常圧プラズマは大気圧下で生成でき、分子の平均自由行程が短く、活性成分分子の衝突がより頻繁に起こり、その温度は低圧プラズマよりもわずかに高いです。主に誘電体バリア放電（DBD）プラズマとコールドプラズマジェットが含まれます。誘電体バリア放電プラズマは、電極間に絶縁誘電体があるため、AC電源が必要です。プレート間の電位が十分に大きい場合、ガスが絶縁破壊されて均一に分布したプラズマが形成されます。コールドプラズマジェットは、開放されたプレート間で高周波AC電流を流すことによってプラズマを生成し、高速で流れる作動ガスを利用してプラズマを作業領域に輸送します。継続的な消毒が必要な病院の病棟や手術室などの場所では、常圧プラズマは空気や物体の表面を動的に消毒し、交差感染を効果的に防ぐことができます。

魔法の第4の状態であるプラズマは、そのユニークな物理的および化学的特性により、消毒の分野で輝きを放ち、私たちの生活と健康を守っています。科学技術の継続的な進歩により、プラズマ消毒技術はより広く使用され、発展していくと信じられています。