医療現場での活用が期待される、低温プラズマの可能性とは

低温大気圧プラズマの可能性が拡がる

プラズマ技術の進化によって、これまで真空や高温など特殊な環境下でしか生成できなかったプラズマが、低温かつ大気圧のなかでも安定して発生できるようになりました。それらは、従来の高温のプラズマに対して「低温大気圧プラズマ（低温プラズマ）」と呼ばれています。

低温プラズマは、物質に照射することでさまざまな効果を与えることができます。有機物を分解することで洗浄・殺菌をしたり、素材の親水性を高めてインクなどを均質に塗布できたり、接着面の組成を変化させることで接着強度を高めたりすることができます。

これらの性質によって、低温プラズマは半導体製造をはじめ、多くの産業機器に使用されています。また、薬品などを使わず物質の表面を洗浄・殺菌できるプラズマ技術は安全性が高く、食品や医療機器など、より幅広い分野で活用できる可能性を秘めています。

しかし、これまでの低温プラズマ発生装置には高い電圧が要求され、トランス部品や高周波発生機を別の装置で用意する必要があるため、装置のサイズが大きく、消費電力も高くなるという課題がありました。

画期的な小型プラズマ発生器を開発

TDKは、長年に渡って積み重ねてきた圧電アクチュエータ^*2の量産技術や積層セラミック技術^*3のノウハウを活かして、圧電トランス^*4を用いた世界初のプラズマ発生器「CeraPlas」を開発しました。TDKのグループ会社でプラズマ発生装置のトップメーカーのひとつ、ドイツrelyon plasma社との共同開発によって実現した画期的な製品です。

CeraPlas^®は、圧電トランスを利用した変圧機能とプラズマ発生装置を、独自の製造方法によって一体化することに成功。小型、軽量かつ低消費電力での低温プラズマ発生が可能になりました。CeraPlasは、外形70.6 × 6 × 2.75mmのコンパクトなスティック状の本体で、特殊な電源の必要がなく12Vの電源で動作するため、CeraPlasを搭載したプラズマ発生機器の小型化に貢献できます。

CeraPlasを利用した最初の製品として、relyon plasma社が開発したプラズマ発生装置がpiezobrush^®です。小型・軽量で、ペンのように片手で持って手軽に操作できます。その特長についてrelyon plasmaのゼネラルマネージャーであるステファン・ネッタースハイム博士は次のように語ります。「piezobrushのような小型の携帯用プラズマ発生装置は、TDKのCeraPlasによって可能になりました。大きな駆動回路や冷却装置を必要とせず、電源部と駆動回路を非常にコンパクトなモジュールとして設計することができました」。

医療分野など幅広い分野での活用へ

手持ち操作で、細かな作業が可能なpiezobrushによって、これまで難しかった分野でのプラズマ活用が可能になります。そのひとつがインプラント（人口歯根）の加工用途です。義歯とインプラントのように、異なる素材を接着する際や義歯を着色する際に低温プラズマを利用することで、接着強度を高めたり、親水性を高めて均一に着色したりすることができます。また、インプラント表面の親水性が高まることで、生体組織との親和度を高めるという研究もあり、歯科技術が発展しているヨーロッパで特に注目を集めています。

relyon plasma
ゼネラル・マネージャー
ステファン・ネッタースハイム博士

製造現場やプラスチックの表面改質、インプラントの表面加工など、幅広い分野で活用される低温プラズマ。その可能性について、ネッタースハイム博士は次のように語ります。「小型かつ低消費電力のプラズマ発生器CeraPlasとPiezobrushによって、プラズマをより手軽に活用できるようになりました。今後は、医療分野をはじめ幅広いアプリケーションでの応用が期待できます。低温プラズマの可能性は、ますます拡がっていくことでしょう」。

CeraPlas^® & Piezobrush^® PZ3