Sterilization of mold by ozoneless barrier discharge using water column electrodes and its application to hydroponics

水柱电极无臭氧阻挡放电霉菌灭菌及其在水培中的应用

• 批准号: 22K04067
• 负责人: 門脇 一則
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04067/
• 关键词: 水柱電極; 誘電体バリア放電; 高導電性水溶液; 殺菌; 水耕栽培; 高電圧; 放電; 菌類

水耕栽培における高導電性の養液中に残存する真菌や細菌を，オゾンを発生させない放電技術で不活化させる。本手法が栽培溶液中の菌類に対する殺菌効果を有する一方で，生産物である野菜類がオゾンによる成長阻害を引き起こされないことを実験的に明らかにする。肥料を含む栽培養液は高い導電性を有するがゆえに，養液中で放電プラズマを進展させることは困難である。そこで本研究では，放水用ノズルから細線状に吐出された養液を水柱電極として用い，これとガラスバリアとのギャップ間で放電を引き起こすという手法を提案する。本手法が独創的であることの理由のもう一つは，死滅の機序について，電流由来なのかあるいはラジカル由来なのかについて議論することができる点にある。システムを回路的に見れば，負荷は水抵抗，空気ギャップとガラスのコンデンサである。抵抗値，キャパシタンス，角周波数をパラメータとすれば，これらの調整により水で消費される熱エネルギーと，プラズマ中の荷電粒子群に投入されるエネルギーの比を変更できる。１年目，水柱電極を用いた放電現象の基礎特性を把握することを目的として，青色染料（インジゴカルミン水溶液）を模擬溶液として，染料脱色のエネルギー効率に対する導電率の影響を調べた。一般的な放電処理では導電率の上昇とともにエネルギー効率は低下する。これに対し本手法を用いた場合には導電率とエネルギー効率との関係はV字特性を示し，導電率がある値以上になると，導電率の上昇とともにエネルギー効率も上昇する傾向が認められた。このようなV字特性を示す理由を，等価回路モデルを用いて説明した。次に，大腸菌を含む塩化ナトリウム水溶液を用いて，殺菌処理能力を調査した。その結果，塩化ナトリウム濃度の上昇に伴い大腸菌殺菌に要する時間が短縮されるという興味深い実験事実を得た。

使用不产生臭氧的排放技术，在水培培养中剩余的真菌和细菌被灭活。我们在实验上证明，尽管该方法对培养溶液中的真菌具有消毒作用，但生产的蔬菜并未引起臭氧的生长抑制。由于含有肥料的栽培液体的电导率很高，因此很难在营养溶液中推进排放血浆。因此，在这项研究中，我们提出了一种方法，其中将营养液体从排水喷嘴的细线中排出，用作水柱电极，从而导致该和玻璃屏障之间的间隙之间的排放。这种方法是原始方法的另一个原因是，它允许我们讨论死亡机理是源自当前还是激进分子。如果我们从电路方面看系统，则负载是防水性，空气间隙和玻璃电容器。如果将电阻值，电容和角频率用作参数，则可以通过这些调整来更改水消耗的热能与输入到血浆中带电颗粒的能量的比率。在第一年，为了使用水柱电极理解排放现象的基本特征，我们研究了电导率对使用蓝色染料（水性IndigoCarmine溶液）作为模拟溶液的染料脱色化的能效的影响。在一般排放处理中，能效随电导率的增加而降低。相反，当使用这种方法时，电导率和能源效率之间的关系显示为V形特征，当电导率超过一定值时，能源效率会随着电导率的增加而增加。使用等效电路模型解释了显示这种V形特性的原因。接下来，使用含有大肠杆菌的氯化钠溶液研究了灭菌处理能力。结果，我们获得了一个有趣的实验事实，即随着氯化钠浓度的增加，对大肠杆菌进行消毒所需的时间会减少。

项目成果

水柱電極を用いた誘電体バリア放電による食塩水中の大腸菌の殺菌

使用水柱电极进行介质阻挡放电对盐水中的大肠杆菌进行灭菌

• 发表时间: 2022
• 作者: 片岡 洋志，弓達 新治，尾崎 良太郎;野澤 彰;門脇 一則;片岡 洋志，弓達 新治，尾崎 良太郎，野澤 彰，門脇 一則
• 通讯作者: 片岡 洋志，弓達 新治，尾崎 良太郎，野澤 彰，門脇 一則

トマト種子内部に侵入したかいよう病菌に対する誘電体バリア放電の殺菌効果

介质阻挡放电对侵入番茄种子的溃疡病菌的杀菌效果

• 发表时间: 2022
• 作者: 片岡 洋志，弓達 新治，尾崎 良太郎;野澤 彰;門脇 一則;片岡 洋志，弓達 新治，尾崎 良太郎，野澤 彰，門脇 一則;菊川 穂高，弓達 新治，尾崎 良太郎，野澤 彰，松岡 啓太，瓦 朋子，門脇 一則
• 通讯作者: 菊川 穂高，弓達 新治，尾崎 良太郎，野澤 彰，松岡 啓太，瓦 朋子，門脇 一則

Effect of Conductivity on Dye Decolorization by Dielectric Barrier Discharge Using a Water Column Electrode

电导率对水柱电极介质阻挡放电染料脱色的影响

• DOI: 10.1541/ieejfms.143.123
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials
• 作者: 高橋 達也;弓達 新治;尾崎 良太郎;門脇 一則
• 通讯作者: 門脇 一則

水柱電極を用いた誘電体バリア放電による色素の脱色に対する導電率の影響

电导率对水柱电极介质阻挡放电染料脱色的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 片岡 洋志，弓達 新治，尾崎 良太郎;野澤 彰;門脇 一則;片岡 洋志，弓達 新治，尾崎 良太郎，野澤 彰，門脇 一則;菊川 穂高，弓達 新治，尾崎 良太郎，野澤 彰，松岡 啓太，瓦 朋子，門脇 一則;高橋 達也，弓達 新治，尾崎 良太郎，門脇 一則
• 通讯作者: 高橋 達也，弓達 新治，尾崎 良太郎，門脇 一則

繰り返しナノ秒パルス放電処理による培地上真菌類の増殖挙動

重复纳秒脉冲放电处理培养基上真菌的生长行为

• 发表时间: 2022
• 作者: 片岡 洋志，弓達 新治，尾崎 良太郎;野澤 彰，門脇 一則
• 通讯作者: 野澤 彰，門脇 一則