久しぶりにオゾン発生器を動かしてみた

新型コロナウィルスの拡大が止まりませんね。一昨年前に奈良県立医科大学とMBTコンソーシアムの研究グループがオゾンによる新型コロナウィルスの不活化効果を確認したことが発表[1]され,オゾンの殺菌効果が改めて注目されています。低濃度のオゾンは空気清浄機にも利用されており,私の研究室では圧電素子を用いた小型オゾン発生器の開発を行ってきました。低濃度のオゾンガスが新型コロナウィルスの除染に効果があるとの報告[2]もあるので,ちょっと前になりますが,久しぶりにオゾン発生器を引っ張り出して研究室(私の部屋)内で動かしてみました。

圧電トランス型オゾン発生器(右側),真ん中は左のエアポンプを駆動するための直流電源

こちら(写真一番右の装置)がそのオゾン発生器です。10年以上前につくったもので久しぶりに電源入れましたが,ちゃんと動いたのでちょっと感動しました。内部に圧電トランスという素子が入っていて,素子に交流電圧を加えると圧電効果により機械振動が発生し,その振動が共振した際に素子表面に高電圧が発生してプラズマが得られます。共振周波数は,表示器下の緑色のLEDの光の強さが最大になるように装置前面右上のつまみを調整することで設定できます。

ところで,人体の安全を考慮したオゾンの許容濃度(日本産業衛生学会提案の作業環境基準)は0.1 ppmですが,このオゾン発生器は酸素を供給してガチで駆動すると,その濃度は最大で数万ppm程度に達してしまいます。そうなるとウィルスだけでなく,私までも不活化されてしまうので,原料ガスには室内空気を使用し,非常に低い駆動電圧で0.1 ppm以下となるように調整しました。

先日,試しに私の研究室で一日中駆動していたところ,オゾンの臭いがしたためか,研究室の学生さんが心配して声をかけてくれました。0.1 ppmよりかなり低い濃度に設定していましたが,それでも臭いに敏感な人は気になるかもしれません。私は学生時代から実験して慣れており,むしろ清々しい気分にさえなるのですが,「大丈夫なんすか?」「倒れたりしないんすか?」と,徳島大学の学生さんは本当に優しいですね。

学生さんに心配(というか臭いで迷惑を)かけてはいけないので,後日研究室用に低濃度オゾンを利用した空気清浄機を購入しましたよ(こちらは殆んどオゾンの臭いはいたしません)。お昼に食べるお弁当の臭いが直ぐに消えるようになりました。

参考URL

[1] 奈良県立医科大学.「プレスリリース (世界初)オゾンによる新型コロナウイルス不活化を確認」.https://www.naramed-u.ac.jp/university/kenkyu-sangakukan/oshirase/r2nendo/documents/press_2.pdf(参照 2022/2/25)
[2] 藤田医科大学.「本学の村田貴之教授が人体に安全な低濃度オゾンガスで新型コロナウイルスを不活性化できる事実を世界で初めて発見」.https://www.fujita-hu.ac.jp/news/j93sdv0000007394.html(参照 2022/2/25)

修士2年の藤本博也君が令和3年度修士論文発表会でプレゼンテーション賞を受賞しました!

おめでとうございます!多くの先生方に高評価を頂けて良かったね!私でもどのようにまとめるべきか悩むような難しい研究結果でしたが,得られた結果を系統的に整理し,他の論文を引用しながら自分の主張を織り交ぜて議論できた点が良かったです。就職してからも,発表技術に更なる磨きをかけて活躍してくださいね。

副賞もあったね♪ 私が預かりましょうか?

修論・卒論発表会お疲れ様でした!

2/15と2/16の2日間にわたって本研究室所属の学生さんの修論・卒論発表会が行われ,2名の大学院生と4名の学部4年生が無事発表を終えました。

オンライン特有のPCやネットワークのトラブルなどもありましたが,大学院生2名については圧巻という感じで,各自の研究成果をしっかりと発表し,質問にも的確に回答していました。学部生の皆さんも一生懸命発表し,教員からの質問に頑張って答えていましたね。学部生であれば1年間,大学院生であればプラス2年間,一生懸命頑張ってきた研究を10分ないし20分のスライドにまとめ,うまく相手に伝わるよう発表するということは中々難しいですよね。けど皆さんが頑張って研究を進めてきたことを私は知っていますし,その痕跡は発表の中にもちゃんと表れていましたよ。そして皆さんの努力のおかげで,新しい発見や興味深い研究結果が得られ,本当に感謝の気持ちでいっぱいです!2日間皆さんの発表を聞いて,また次年度も新M2の武市君と,そして新しく研究室に配属される学生さんと一緒に頑張っていこう!という気持ちにさせてもらいました。

本当にお疲れ様でした。今日はゆっくり休んでくださいね。

藤本 博也君による修論の発表
大山 永治君による修論の発表
森 蒼馬君による卒論発表
柴崎 智大君による卒論の発表
米田 悠梨愛さんによる卒論の発表
竹中 隼也君による卒論の発表

※ 未公開のデータは一部ぼかし処理をしています

プラズマにより風が吹く!?

カメラのSDカードを整理していたら,数年前に行った実験の動画がでてきました。プラズマから誘導される気流を羽根車で検出するという実験です。こちらがその動画。

真ん中の十字の羽根がプラズマで回ります。プラズマが見にくいので途中で明かりを消しています。

プラズマから発生する風は電気流体力学現象と呼ばれ,プラズマ中で生成されたイオンが高電界中で加速され,中性の気体分子と衝突することで,中性の気体に流れが生じて風が吹くと考えられています。この現象を航空機の翼周りの気流制御や風車の出力改善に活用する研究などが行われています。

私の研究室では,「プラズマにより吹く風で羽根車を回し,気流の特性を調査できないか?」という発想をきっかけに実験を開始しました。最初は100均で買った綿棒の容器や発泡スチロール板など身の回りにあるものを使って「ササっと」装置を構成し,回転することを確認してから本格的に装置を設計しました。それでも最初はうまく行かず,羽根がプラズマの熱で変形して途中で回らなくなったり,当時担当していた学生さんはなかなか苦労していましたよ。その後,学生さんがいろいろと装置を改良し,最終的にはプラズマ空間に供給する窒素や酸素と混合比率を変えた際の羽根車の回転数やトルクを測定し,気流の特性を評価できるようになりました。

「プラズマで羽根が回るっ!」って見ているだけでおもしろいでしょ!

卒研真っ只中!

もうすぐクリスマス,その後お正月とゆっくり時間を過ごしたいところですが,毎年,この時期は卒業研究の追い上げ時期でもあります。今日は4年生の柴崎君と純水へのプラズマ照射実験を行いました。原料ガスにはヘリウムを使用し,プラズマジェットを純水に照射すると,プラズマにより水中にOHラジカルという強い酸化力を持つ化学活性種が生成され,これが2つ結合して過酸化水素(H2O2)が生成されます。本日,柴崎君はプラズマへの投入電力や照射時間を変えた際の過酸化水素の濃度特性を調査しました。

純水の入ったシャーレをプラズマジェット装置の真下に設置しています
ガラス管の先端から出ている紫白色の光がプラズマ(ちょっとわかりにくい?)