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プラズマ産業応用技術―表面処理から環境,医療,バイオ,農業用途まで―

  • Plasma Technologies for Industry Applications -Applications Extended from Surface Treatment to Environmental, Medical, Biological, and Agricultural Uses-
★様々な形態のプラズマの生成技術や応用機器、応用手法について解説!
★表面処理による材料の改質だけでなく、大気・水の浄化技術や生体への適用も解説!
★実用化が進むプラズマ技術の最新の研究から応用まで広く掲載した、プラズマに関心のあるすべての人にお勧めの1冊!

商品コード: T1053

  • 監修: 大久保雅章
  • 発行日: 2017年7月28日
  • 価格(税込): 90,720 円
  • 会員価格(税込):
    81,648 円 会員価格について
  • 体裁: B5判、321ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-1256-9

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  • プラズマ / 大気圧プラズマ / 低温プラズマ/ 高温プラズマ/ 放電 / 表面処理 / 接着 / DLC / 親水化・疎水化 / 環境浄化 / 排ガス / 水処理 / 医療 / 生体適合 / 人工血管 / 農業 / 殺菌・滅菌 / 空気洗浄

刊行にあたって

 本書には、表面処理、環境、医療、バイオ、農業用途まで様々な複合領域で産業応用が拡がっているプラズマ技術の近年の技術開発の進展がまとめられている。企画にあたっては、プラズマ科学技術に造詣の深い、研究開発の第一線でご活躍中の技術者や研究者30名を選定し原稿を依頼した。すなわち、大気圧プラズマや高電圧放電の産業応用技術の近年の進展や動向を知る上で有益な書籍となるように編纂したものである。
 プラズマ処理の第1の利点は高温プラズマにより10,000℃を超える超高温を比較的容易に形成できることである。エネルギー変換や溶接技術をはじめとして、ガスタービン翼の耐熱性コーティングに使用される溶射処理やゴミ焼却炉の灰溶融への適用など、多くの成果が得られている。第2の利点は低温プラズマにより形成される電子、イオンおよびラジカルを利用して、低温下で化学反応あるいは生体反応などの励起や促進が可能となることである。各種反応を導く手法は様々であるが、微細加工、薄膜形成、超親水化、環境浄化はもとより、癌の治療や植物の生長促進など従来では考えられなかった応用展開が進んでいる。このように様々な分野に展開しつつあるプラズマ技術であるが、今後はそのメカニズム解明、生成技術、制御技術、診断技術の研究がますます重要となり、これらに関する解説も掲載している。以上の具体的な内容については、本書を紐解いていただきたい。
 本書は、プラズマ産業応用技術の近年の研究の進展を明確かつ平易な形で提示するために、わかりやすい記述を目指した総説論文集の形態をとった。実際にプラズマ技術の応用に興味をもっておられる方々から、どのような本を読めば、プラズマ技術を習得できるかと質問を受けることがある。理解のためには、電気工学、機械工学、化学工学、医療工学、材料工学などの広範な知識を必要とするが、高度な内容も含まれるものの、基礎と応用の橋渡しとして、自己完結的な本書は、この質問に対する一つの回答になると考えている。なお、必ずしも読者の当面された課題や興味のある技術が解説されていない可能性があるが、本書の分量を余りにも厚くしないために内容を限定することはやむを得なかった。仮にあまり興味が持てない項目があったとしても、プラズマの将来利用の観点からやはり読んでいただくことを希望する。
 
(「刊行にあたって」より一部抜粋)

著者一覧

大久保雅章  大阪府立大学
西山秀哉   東北大学
浦島邦子   科学技術・学術政策研究所
高松利寛   神戸大学
沖野晃俊   東京工業大学
渡辺隆行   九州大学
清水一男   静岡大学
浪平隆男   熊本大学
水越克彰   東北大学
玉井鉄宗   龍谷大学
清野智史   大阪大学
堀部博志   (株)栗田製作所
西村芳実   (株)栗田製作所
難波愼一   広島大学
田村豊    春日電機(株)
宮原秀一   東京工業大学
大久保雄司  大阪大学
山村和也   大阪大学
川口雅弘   (地独) 東京都立産業技術研究センター
油谷康    日本バルカー工業(株)
高島和則   豊橋技術科学大学
水野彰    豊橋技術科学大学
川上一美   富士電機(株)
宮下皓高   東京都市大学
江原由泰   東京都市大学
金賢夏    (国研)産業技術総合研究所
寺本慶之   (国研)産業技術総合研究所
尾形敦    (国研)産業技術総合研究所
早川幸男   岐阜大学
神原信志   岐阜大学
竹内希    (国研)産業技術総合研究所
安岡康一   東京工業大学
村田隆昭   (株)東芝
山本柱    日本山村硝子(株)
黒木智之   大阪府立大学
佐藤岳彦   東北大学
中谷達行   岡山理科大学
平田孝道   東京都市大学
高木浩一   岩手大学
金澤誠司   大分大学
金子俊郎   東北大学
佐々木渉太  東北大学
神崎展    東北大学
栗田弘史   豊橋技術科学大学
松浦寛人   大阪府立大学

目次

第1章 プラズマ生成技術と応用機器
1 機能性プラズマ流体の流動と応用
1.1 はじめに
1.2 プラズマ流体の機能性とプラズマ流動システム
1.3 熱および熱非平衡プラズマ流体の応用例
1.3.1 プラズマジェットの安定化・定値制御
1.3.2 プラズマ溶射の磁場制御
1.3.3 ハイブリッドプラズマ流動システム
1.3.4 細管内プラズマポンプシステム
1.4 非熱プラズマ流体の応用例
1.4.1 燃焼促進用DBDプラズマジェット
1.4.2 微粒子およびミストDBDプラズマアクチュエータチューブ
1.4.3 気泡プラズマジェットシステム
2 プラズマの産業応用に関する技術動向
2.1 プラズマ技術とは
2.2 プラズマ技術を利用した産業の歴史
2.3 プラズマを利用した産業
2.3.1 電気集塵機(Electrostatic Precipitator:EP)
2.3.2 家庭用空気清浄機
2.3.3 ごみ処理
2.3.4 表面処理(半導体製造,塗装など)
2.3.5 水処理
2.3.6 医療
2.3.7 農業
2.3.8 その他
2.4 今後の動向
3 低温プラズマの種類・発生方法と医療分野への応用
3.1 はじめに
3.2 大気圧低温プラズマの発生方法
3.2.1 バリヤ放電プラズマ
3.2.2 高周波電極放電プラズマ
3.2.3 グライディングアーク
3.2.4 LFプラズマジェット
3.2.5 電極放電プラズマジェット
3.2.6 ダイレクト型プラズマ処理
3.2.7 リモート型プラズマ処理
3.3 大気圧低温プラズマの応用とメカニズム
3.3.1 大気圧低温プラズマ中で生成される活性種
3.3.2 低温プラズマによる微生物の不活化
3.3.3 低温プラズマによる止血
3.4 おわりに
4 熱プラズマの種類,発生方法と応用
4.1 熱プラズマの特徴
4.2 熱プラズマの発生方法
4.2.1 直流アーク
4.2.2 高周波プラズマ
4.2.3 多相交流アーク
4.3 溶射
4.4 熱プラズマによるインフライト溶融
4.5 熱プラズマによるナノ粒子合成
4.5.1 金属間化合物ナノ粒子の合成と応用
4.5.2 セラミックスナノ粒子の合成と応用
4.6 熱プラズマによる廃棄物処理
4.7 熱プラズマプロセッシングの課題
5 マイクロプラズマの発生方法と応用
5.1 マイクロプラズマとは
5.2 マイクロプラズマの発生
5.3 マイクロプラズマ駆動回路について
5.4 マイクロプラズマの応用例
5.5 マイクロプラズマによる室内空気浄化
5.6 マイクロプラズマによる表面改質
5.7 マイクロプラズマによる能動的流体制御
5.8 マイクロプラズマによる能動的微粒子制御
5.9 まとめに代えて
6 パルスパワーを用いた非熱平衡プラズマ形成とその応用
6.1 はじめに
6.2 典型的なパルス放電様相の経時変化
6.3 汎用パルス放電による非熱平衡プラズマの形成
6.4 汎用パルス放電形成非熱平衡プラズマによるプラズマプロセス
6.5 ナノ秒パルス放電による非熱平衡プラズマの形成とそのプラズマプロセス
6.6 パルスパワーを用いた非熱平衡プラズマ形成とその応用の今後
7 流水中における放電プラズマ発生システムの開発と応用
7.1 水中での放電によるプラズマの生成
7.2 水中プラズマによる金属ナノ粒子の生成
7.3 プラズマによる有機化合物の分解と活性酸素種の発生
7.4 フロー式プラズマの開発
7.5 海水など電気伝導度の高い水のプラズマ処理
7.6 キャビテーションとプラズマの融合による材料プロセッシング
7.7 おわりに
8 分光計測によるプラズマ診断
8.1 可視域におけるプラズマ分光
8.2 受動分光による温度・密度計測
8.2.1 ドップラー拡がりによる原子・イオン温度計測
8.2.2 ボルツマンプロット法による電子温度計測
8.2.3 連続スペクトル放射を用いた電子温度計測
8.2.4 シュタルク拡がりによる電子密度計測
8.3 発光線強度比法による電子温度・密度計測
8.4 輻射輸送
8.5 分子分光による振動・回転温度計測

第2章 表面処理への応用
1 コロナ処理による表面改質技術
1.1 はじめに
1.2 コロナ処理装置の構成
1.2.1 コロナ処理装置の構成
1.2.2 導入事例
1.2.3 放電部の構成
1.3 表面の改質効果
1.3.1 接触角・ぬれ張力
1.3.2 化学的改質
1.3.3 物理的改質
1.4 経時変化
1.5 金属箔への処理
1.6 不織布への処理
1.7 おわりに
2 大気圧プラズマ表面処理装置の開発
2.1 はじめに
2.2 新しい大気圧プラズマ装置
2.2.1 マルチガスダメージフリープラズマジェット
2.2.2 平面処理用リニア型ダメージフリープラズマ
2.2.3 大気圧マルチガスコロナ
2.2.4 大気圧マルチガスマイクロプラズマ
2.2.5 マルチガス高純度熱プラズマ
2.2.6 温度制御プラズマ
2.3 大気圧プラズマを用いた表面処理
2.3.1 表面の親水化処理
2.3.2 銅酸化膜の還元処理
2.3.3 半導体レジストの剥離
2.4 低温プラズマを用いた表面付着物分析
2.5 おわりに
3 熱アシストプラズマ処理によるフッ素樹脂の表面改質
3.1 はじめに
3.2 フッ素樹脂
3.3 プラズマ処理中の圧力の影響
3.4 プラズマ処理中の試料表面温度の影響
3.5 おわりに
4 プラズマ表面処理の動向と医療用ゴム接着技術への応用
4.1 はじめに
4.2 プラズマ表面処理プロセスの動向
4.2.1 誘導結合型RFプラズマによる表面処理
4.2.2 DLCプラズマ表面処理
4.2.3 プラズマによる触媒表面処理
4.2.4 その他のプラズマによる表面処理の動向
4.3 プラズマ処理とプラズマグラフト重合処理
4.3.1 プラズマ処理の電極系の例
4.3.2 プラズマ表面処理とプラズマグラフト重合処理の効果
4.3.3 大気圧プラズマグラフト重合と接着性向上の原理
4.3.4 大気圧プラズマグラフト重合装置の概要
4.3.5 フッ素樹脂フィルムのブチルゴムに対する接着性向上と応用例
4.3.6 フッ素樹脂フィルムのブチルゴムに対する接着性向上の加硫(架橋)および接着の方法
4.3.7 フッ素樹脂フィルム-ブチルゴム複合体の剥離試験と試験結果
4.4 おわりに
5 プラズマイオン注入法による表面改質技術
5.1 緒言
5.2 高周波-高電圧パルス重畳型PBII&D法とは
5.2.1 概要
5.2.2 重畳型PBII&D法の独自のパラメータ
5.2.3 注入・成膜の同時処理
5.2.4 注入深さ
5.2.5 利点と欠点
5.3 複雑形状・微細形状への注入成膜
5.4 結言
6 プラズマ重合によるPTFEの表面処理
6.1 はじめに
6.2 フィルムの表面処理
6.3 多孔体の表面処理
6.3.1 PTFE多孔膜について
6.3.2 ePTFEの表面処理
6.3.3 PTFEナノファイバーの表面処理
6.4 おわりに

第3章 環境浄化への応用
1 自動車からの排気ガスの処理
1.1 はじめに
1.2 電気集塵によるディーゼルPMの除去
1.2.1 集塵電極表面の微細加工による再飛散抑制
1.2.2 電気集塵とDPFの併用によるディーゼルPMの除去
1.2.3 電気集塵とDPFの併用によるディーゼルPMの除去
1.3 放電プラズマによるディーゼルNOx浄化
1.3.1 プラズマによる尿素からのアンモニア直接合成
1.4 おわりに
2 船舶用ディーゼルエンジン排ガスの浄化
2.1 はじめに
2.2 背景
2.3 ESPの特徴
2.4 ESPの実用分野
2.5 船舶分野への応用
2.5.1 船舶用と道路トンネル用の違い(課題,問題点)
2.5.2 道路トンネル用ESPの改良
2.5.3 ホール型ESP(新考案)
2.6 実機レベルの試験
2.6.1 実船搭載の補機関を使った陸上試験
2.6.2 実船搭載の主機関を使った陸上試験
2.7 実用化に向けて
2.8 更なる高機能化
3 排ガスナノ粒子の電気集じん装置による捕集
3.1 はじめに
3.2 排ガス粒子の物性
3.3 排ガス粒子の排出源
3.5 再飛散現象
3.6 次世代電気集じん装置
4 プラズマ触媒複合プロセスによる有害ガス分解
4.1 はじめに
4.2 プラズマ触媒プロセスの概要と特徴
4.2.1 プラズマ触媒プロセスの概要
4.2.2 プラズマ触媒反応器の種類
4.3 有害ガスの分解事例
4.3.1 窒素酸化物(NOx)除去
4.3.2 脱臭とVOC分解
4.3.3 低温プラズマを用いた触媒調製と再生
4.3.4 相互作用のメカニズム
4.4 おわりに
5 大気圧プラズマを用いた水素製造
5.1 はじめに
5.2 実験装置および実験方法
5.2.1 流通式プラズマ反応器
5.2.2 バッチ式プラズマ反応器
5.2.3 プラズマ発生電源
5.3 プラズマメンブレンリアクターによる水素生成特性
5.3.1 H2分離特性(差圧の影響)
5.3.2 H2分離特性(水素濃度の影響)
5.3.3 NH3分解特性(バッチ式反応器)
5.3.4 PMRの高純度H2生成特性
5.3.5 PMRの水素透過メカニズム
5.4 おわりに
6 気泡プラズマを用いた水処理
6.1 はじめに
6.2 水中気泡内プラズマによる酢酸分解
6.3 水中気泡内プラズマによるPFOS分解
6.4 まとめ
7 気液混相放電によるOHラジカル生成水処理システム
7.1 はじめに
7.2 反応過程
7.3 モデル化
7.4 実験装置
7.5 実験結果および考察
7.6 結論
8 オゾンの生成技術とオゾン注入法による排ガス処理
8.1 はじめに
8.2 オゾンの生成技術
8.2.1 オゾンの性質
8.2.2 オゾン生成技術
8.2.3 オゾン発生装置
8.2.4 オゾンの応用分野
8.3 オゾン注入法による排ガス処理
8.3.1 プラズマ・ケミカル複合処理技術
8.3.2 ボイラ排ガス処理の例
8.3.3 ガラス溶解炉排ガス処理の例
8.4 おわりに
9 温室効果ガス(N2O,PFCs)の分解処理
9.1 大気圧低温プラズマを利用したN2O分解処理
9.2 低気圧誘導結合型プラズマを利用したPFCsの分解処理

第4章 医療・バイオ・農業への応用
1 プラズマ殺菌
1.1 はじめに
1.2 微生物の種類と形態ならびに病原性の発現
1.2.1 ウイルス
1.2.2 細菌
1.2.3 真菌
1.2.4 原虫
1.2.5 プリオン
1.3 紫外線およびオゾンによる微生物の不活化とその原理
1.4 プラズマによる微生物の不活化と原理
1.5 おわりに
2 低温プラズマを用いた生体適合性表面の設計と医療デバイス応用
2.1 はじめに
2.2 冠動脈ステント用のDLCの設計と適用
2.3 生体模倣DLCの設計と生体適合性評価
2.3.1 低温プラズマ処理によるDLC膜表面のゼータ電位制御
2.3.2 バイオミメティックスDLCの生体適合性評価
2.4 細管内面用の低温プラズマCVD法の開発と人工血管への適用
2.4.1 交流高電圧バースト低温プラズマCVD法の開発
2.4.2 細管内面DLCコーティングの物性評価
2.4.3 DLC人工血管の動物実験
2.5 おわりに
3 プラズマ照射/吸入による疾患の治療
3.1 はじめに
3.2 大気圧プラズマの医療応用
3.2.1 プラズマ照射/吸入による疾患治療
3.2.2 一酸化窒素と生体活性
3.2.3 プラズマ吸入による心筋梗塞の緩和治療
3.2.4 低酸素性脳症モデルラットへのプラズマ吸入による脳組織の保護及び再生
3.3 おわりに
4 高電圧・プラズマ技術の農業・水産分野への応用
4.1 はじめに
4.2 農水食分野への高電圧プラズマ利用の歴史
4.3 プラズマ照射による発芽制御
4.4 水中プラズマを用いた植物の生育促進
4.5 担子菌の子実体形成―キノコ生産性向上
4.6 高電圧を用いた鮮度保持
4.7 おわりに
5 植物への大気圧プラズマジェット照射の効果
5.1 植物処理用プラズマ源
5.2 シロイヌナズナへのプラズマ照射
5.3 カイワレ大根へのプラズマ照射
5.4 植物へのプラズマ照射の作用メカニズム
6 細胞膜輸送に対するプラズマ刺激の効果
6.1 はじめに
6.2 プラズマ照射による薬剤分子導入
6.3 細胞膜輸送を促進する最適なプラズマ刺激量
6.4 プラズマ促進細胞膜輸送における促進因子の同定
6.5 プラズマ間接照射が誘導する細胞膜輸送の詳細な作用機序
6.6 おわりに
7 プラズマ照射に対する生体応答
7.1 はじめに
7.2 プラズマ照射に対する生体応答における多階層性
7.3 溶液中に生成される活性種とその計測
7.4 生体分子損傷
7.5 ウイルスの不活化
7.6 枯草菌芽胞の不活化
7.7 出芽酵母へのプラズマ照射と細胞応答
7.8 おわりに
8 大気圧プラズマによるバイオディーゼル燃料無毒化
8.1 はじめに
8.2 フォルボールエステル
8.3 プラズマ源
8.4 PMAのプラズマ分解
8.5 プラズマ源の改良と放電ガスの影響
8.6 プラズマ誘起紫外線の効果
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