高電場抗病原菌汙染-非熱電漿於生物醫學應用研究

綜合許多研究已知非熱電漿處理有其一定程度的操作靈活性，近期電漿技術在醫學界亦引起了極大的關注並投入許多相關的研究。然而到目前為止，如欲完全滿足工業應用的需求目標仍有其技術上的限制。現今多提倡以綠色環保技術為中心目標，研究利用非熱電漿體其對環境的所產生殺菌效果，繼而以規劃發展新的滅菌研究。在此研究中，觀察通過平行金屬所產生的高電場，其針對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌（E. coli）的滅菌效果。記錄影響細胞成長的因子以及分析有關其生長原理的官能基改變，利用以log10作為菌落形成的單位（CFU）來控制和處理樣品。這些細菌的試驗菌株的製備和稀釋皆符合日本工業標準JIS Z 2801:2010裡的抗菌率分析規範。將細菌樣品放入誘電體層玻璃並插入電極板之間，分別於2 kV和4 kV特的電力環境下，產生高電場等離子體的效果會在幾秒鐘內確定。以AC / DC電漿模型來驗證此種電漿離體系統中所需產生的電場，並使用電腦模擬來模擬電漿體模型。結果證明，產生的高電場1.7 x 106 ~ 2.7. x 106 (V/m)，能滅除99％和83％的金黃色葡萄球菌和大腸埃希氏菌（2.5×105～1.0×106個細胞ML-1），另時間設定為60秒內，比較2 kV的對照組和4 kV的實驗組，結果呈現將可於30秒的時間點上完成99％的細菌樣本滅菌。本研究提供針對高電場對微生物存活率的作用，並在固定時間點內完成了有效的滅菌。最後，本研究可從子顯微鏡（SEM 和TEM），穿透式電子顯微鏡和原子力顯微鏡（AFM）的照片，以及CAS的電場分析，便於理解其中的機制。可知此系統並未明顯的顯示出放電會對細菌結構造成損傷。若能確認並建立本系統將是可付諸實現的，未來即可廣泛的應用於牙科、醫療設備儀器、或水處理與空氣清淨等系統。