(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地部に対して電位差を有する交流電流を供給する電源部と、当該交流電流が供給されて放電を生じさせ、当該放電によりプラズマを生成する一の電極及び他の電極から成る一対の電極と、当該一対の電極の少なくとも一方を収納すると共に、殺菌対象物を収納する殺菌容器とを備えるプラズマ殺菌装置において、
前記殺菌容器の内部に収納され、前記他の電極との間に前記一の電極が介在した位置で当該他の電極に対向して配設され、前記殺菌対象物を載置する導電材から成る載置部と、
前記電源部に前記一の電極と前記載置部とのいずれかを切替えて接続する電源切替部と、
前記接地部に前記一の電極と前記他の電極と前記載置部とのいずれかを切替えて接続する接地切替部と、
前記電源切替部と前記接地切替部の切替えにより、プラズマを生成する高電位側電極及び低電位側電極として、前記一の電極及び前記他の電極、前記載置部及び前記他の電極、前記載置部及び前記一の電極、並びに、前記一の電極及び前記載置部の組み合わせを接続構成として有し、当該組み合わせの種類の１つを選択し、接続を制御する殺菌状態制御部を備えることを特徴とする
プラズマ殺菌装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ殺菌装置において、
前記電源切替部が、前記電源部に前記一の電極を接続した場合に、
前記殺菌状態制御部が、前記接地部に前記載置部を接続するように前記接地切替部を制御することを特徴とする
プラズマ殺菌装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載のプラズマ殺菌装置において、
前記載置部の近傍にプラズマの原料ガスを導入するガス導入部を備えることを特徴とする
プラズマ殺菌装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ殺菌装置において、
前記載置部に振動を与える振動部を備えることを特徴とする
プラズマ殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて殺菌を行うプラズマ殺菌装置に関し、特に、粒状や粉末状の殺菌対象物に対しても、確実に殺菌を行えるプラズマ殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを用いて対象物の殺菌を行うプラズマ殺菌は、その用途が多岐にわたっており、その適用分野は拡大の一途を辿っている。その適用分野として期待されているものとして、農業分野における農産物の殺菌がある。
【０００３】
これまでの低温種子殺菌法では、過酸化水素、次亜塩素酸、臭化メチル、ボルドー液といった薬剤や抗生物質剤によるものが大半であり、農作物内部までに浸透が困難であることや完全に殺菌できるまでに多大な時間を要するという問題があることのみならず、いずれの薬剤も人体に影響を及ぼし得るものであり、人体に対して安全かつ環境に無害な種子殺菌法ではない。また、殺菌用途に薬剤を一度使用してしまうと、無農薬という宣伝的表記が制限される場合もある。
【０００４】
さらに、近年、広範囲な種子や農産物の殺菌に使用されていた臭化メチルの使用が制限されつつあるため、これに代わる低温殺菌法の実用化及び市販化が喫緊の課題となっている。
【０００５】
また、１種類の種子の殺菌処理量は、１回の殺菌処理で数kgの場合が多く、このような少量の種子に対して専用殺菌機を導入することは、種子メーカーであっても、コスト面から困難である。
【０００６】
このような背景から、近年では、低温で殺菌が可能であり、短時間での殺菌も可能であり、殺菌性が高く、無毒且つ残留性が無いという優れた特性を有するプラズマが注目を浴びている。プラズマを利用して、種子（植物種子）等をはじめとする農作物を殺菌する各種の手法が提案されている。
【０００７】
例えば、種子のような農産物を殺菌対象とする従来のプラズマ殺菌装置としては、殺菌対象物を搬送する搬送手段、及び搬送手段の搬送経路上に間隔をおいて配置された複数のプラズマ噴射装置を備え、農作物などに含まれているカビ毒（不活化するためには相当に高いプラズマ粒子の密度とプラズマ粒子のエネルギーが要求される）にプラズマ状態にある原子を作用させるというカビ毒不活性化処理装置（相当に高いプラズマ粒子の密度とプラズマ粒子のエネルギーが必要なために装置としては大規模なもの）がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２９６８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
殺菌対象物としての農産物の殺菌対象となる種子（植物種子）は、大きさ、形状、及び構造が多岐にわたる。種子（植物種子）は、サブミリから数百ミリまでの大きさ、果肉の有無、胚乳の有無、滑らかな表面からポーラスな表面まで多種多様であるという性質がある。
【００１０】
このような多種多様な殺菌対象物に対して、従来のプラズマ殺菌装置は、一定のプラズマ照射を用いて一様に殺菌処理を行うことから、以下のような課題が挙げられている。
【００１１】
例えば、滑らかな種子（例えばブラシカ類）の表面に付着した大腸菌や酵母菌は、高周波酸素プラズマ中の中性活性酸素種（一重項酸素や原子状酸素）によって殺菌可能である一方、凹凸の多いまたはポーラスな表面の種子（例えばニンジン）に付着した菌に対しては、活性酸素種が濃度拡散のみで凹凸やポーラス構造の深部へ到達するのは困難である。
【００１２】
また、種子の病原細菌として知られるキサントモナス等のグラム陰性桿菌類は、他の胞子形成菌よりも強固な芽胞を形成するため、活性酸素種による不活化が困難である。そのため、このようなグラム陰性桿菌類に対しては、不活化の観点からはプラズマ中のイオンの照射が適しているが、一方で、イオン照射は肝心な種子に大きなダメージを与えてしまうことから、種子に対する素材適合性を考慮すると、中性の活性酸素種等による長時間の殺菌処理が必要である。
【００１３】
また、種子に付着したカビ毒に対して、プラズマ状態にある原子を作用させて不活化させようとする装置もあるが（例えば、上記特許文献１）、カビ毒の不活化には、相当に高いプラズマ粒子の密度とプラズマ粒子のエネルギーが要求されることから、必然的に大規模な装置が必要となり、製造コスト及び維持コストが相当に嵩張るものとなる。
【００１４】
また、多様な種子の表面および多種の菌の不活化に対応するためには中性活性酸素種のみならず、イオンを菌に衝突させ菌表面を物理的・化学的にエッチングする必要がある一方で、中性活性酸素種はエネルギーが低く種子への影響は無いものの、過剰なイオン照射は種子に与えるダメージが大きく、種子の発芽率低下や奇形を誘発する虞がある。
【００１５】
このように、従来のプラズマ殺菌装置は、殺菌対象物が種子のような粒状や粉末状の農作物である場合には、菌のみを不活化して、種子に対しては損傷を与えないことが要求されることに対して、種子の個々の種類や特性に応じた殺菌処理を行うことができず、個々の種子に対する殺菌の度合いに偏りが生じ、種子を十分に殺菌できない場合や、種子に損傷を与える場合が生じる虞がある。
【００１６】
本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、粒状や粉末状の殺菌対象物の種類や特性に応じてプラズマ生成を行い、様々な殺菌対象物に対する悪影響を抑制して安定的かつ確実に殺菌を行うことができ、バッチ処理でも十分に殺菌が行えることから装置を簡易に小型化できるプラズマ殺菌装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願に開示するプラズマ殺菌装置は、接地部に対して電位差を有する交流電流を供給する電源部と、当該交流電流が供給されて放電を生じさせ、当該放電によりプラズマを生成する一の電極及び他の電極から成る一対の電極と、当該一対の電極の少なくとも一方を収納すると共に、殺菌対象物を収納する殺菌容器とを備えるプラズマ殺菌装置において、前記殺菌容器の内部に収納され、前記他の電極との間に前記一の電極が介在した位置で当該他の電極に対向して配設され、前記殺菌対象物を載置する導電材から成る載置部と、前記電源部に前記一の電極と前記載置部とのいずれかを切替えて接続する電源切替部と、前記接地部に前記一の電極と前記他の電極と前記載置部とのいずれかを切替えて接続する接地切替部とを備えるものである。
【００１８】
このように、前記電源切替部及び前記接地切替部によって、前記電源部及び前記接地部の位置関係が動的に切替えられて、プラズマ生成領域と前記殺菌対象物との距離が動的に変化することから、プラズマ生成によって、前記殺菌対象物に供給される殺菌因子としてのイオン及び電気的に中性な活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）の割合、並びに、当該活性粒子の拡散状態が変動することとなり、前記殺菌対象物の個々の殺菌状態に応じて、最適な殺菌を行うことができる。
【００１９】
本願に開示するプラズマ殺菌装置は、必要に応じて、前記接地切替部が、前記接地部に前記他の電極を接続した場合に、前記電源部に前記一の電極又は前記載置部を接続するように前記電源切替部を制御する殺菌状態制御部を備えるものである。
【００２０】
このように、前記接地切替部が、前記接地部に前記他の電極を接続した場合に、前記電源部に前記一の電極又は前記載置部を接続するように前記電源切替部を制御する殺菌状態制御部を備えることから、プラズマ生成によって前記殺菌対象物に到達する殺菌因子が、前記殺菌状態制御部の制御によって、活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）のみの場合、並びに、イオン及び活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）の場合の２種類に切替えられることとなり、前記殺菌対象物の個々の殺菌状態に合わせて、最適な殺菌を行うことができる。
【００２１】
本願に開示するプラズマ殺菌装置は、必要に応じて、前記電源切替部が、前記電源部に前記一の電極を接続した場合に、前記殺菌状態制御部が、前記接地部に前記載置部を接続するように前記接地切替部を制御するものである。
【００２２】
このように、前記電源切替部が、前記電源部に前記一の電極を接続した場合に、前記殺菌状態制御部が、前記接地部に前記載置部を接続するように前記接地切替部を制御することから、プラズマ生成によって前記殺菌対象物に到達する殺菌因子が、前記殺菌状態制御部の制御によって、さらに、イオンのみの場合にも切替えられることとなり、前記殺菌対象物の個々の殺菌状況に合わせて、さらに最適な殺菌を行うことができる。
【００２３】
本願に開示するプラズマ殺菌装置は、必要に応じて、前記載置部の近傍にプラズマの原料ガスを導入するガス導入部を備えるものである。
【００２４】
このように、前記載置部の近傍にプラズマの原料ガスを導入するガス導入部を備えることから、原料ガスが前記載置部から前記一の電極及び前記他の電極へ向かう方向に積極的に供給され、プラズマが効率的に生成されることによって、殺菌対象物に接触するイオン及び／又は活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）の量が増大することとなり、前記殺菌対象物に対して、さらに効率的な殺菌を行うことができる。
【００２５】
本願に開示するプラズマ殺菌装置は、必要に応じて、前記載置部に振動を与える振動部を備えるものである。
【００２６】
このように、前記載置部に振動を与える振動部を備えることから、前記載置部における殺菌対象物の配置位置が経時的に逐次変化することとなり、殺菌対象物の種類、形状、及び個数に依らず、殺菌対象物の全体にわたって偏り無く均一的な殺菌を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の構成図を示す。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の構成図を示す。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の構成図を示す。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の構成図を示す。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の構成図を示す。
【図６】本発明の第５の実施形態に係るプラズマ殺菌装置の構成図を示す。
【図７】本発明の実施例に係るプラズマ照射による発光強度と生残菌との関係（a）、及びプラズマ照射を行った汚染種子の殺菌評価（b）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係るプラズマ殺菌装置を説明する。
【００２９】
本実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、上記図１に示すように、接地部１３に対して電位差を有する交流電流を供給する電源部１２と、当該交流電流が供給されて放電を生じさせ、当該放電によりプラズマを生成する一の電極１０及び他の電極１１から成る一対の電極と、当該一対の電極の少なくとも一方を収納すると共に、殺菌対象物１００を収納する殺菌容器１４とを備えるプラズマ殺菌装置において、前記殺菌容器１４の内部に収納され、前記他の電極１１との間に前記一の電極１０が介在した位置で当該他の電極１１に対向して配設され、前記殺菌対象物１００を載置する導電材から成る載置部１と、前記電源部１２に前記一の電極１０と前記載置部１とのいずれかを切替えて接続する電源切替部２と、前記接地部１３に前記一の電極１０と前記他の電極１１と前記載置部１とのいずれかを切替えて接続する接地切替部３とを備えるものである。
【００３０】
また、前記一の電極１０及び他の電極１１から構成される一対の電極の対向配置は、水平配置に限定されず、例えば、一対の電極のうちの一方が、円形状であっても、球体形状であっても、屈曲した線形状であってもよい。また、この一対の電極の構成については、上記の一の電極１０と他の電極１１を、相互に入れ替えた構成としてもよい。
【００３１】
前記一の電極１０は、前記載置部１と前記他の電極１１との間に配設される電極であれば、形状は平面状でも線状でも特に限定されないが、前記他の電極１１の近傍に張り巡らされる線状のアンテナ電極とすることができる。
【００３２】
前記他の電極１１は、前記殺菌容器１４と同体とすることができる。すなわち、前記他の電極１１は、前記殺菌容器１４の容器の内壁面に配設することができ、例えば、この内壁面全体として配設することができる。この他にも、前記他の電極１１は、前記殺菌容器１４とは別体として、前記殺菌容器１４の内部に配設することも可能である。前記電源部１２は、交流電源であれば特に限定されず、例えば、高周波交流電源を用いることができる。
【００３３】
前記接地部１３は、当該プラズマ殺菌装置を接地することができる。前記殺菌容器１４は、形状は特に限定されないが、直方体や筒状体とすることができる。
【００３４】
前記載置部１は、導電性の部材で前記殺菌対象物１００を載置できる容器であれば特に限定されず、例えば、金属製の容器を用いることができる。また、前記載置部１の底部には、絶縁体から成り、前記載置部１を固定して支持する絶縁支持部１ａを備える。この絶縁支持部１ａによって、前記載置部１は、前記一の電極１０及び前記他の電極１１のいずれに対しても、電気的に絶縁された状態が維持される。
【００３５】
前記電源切替部２は、前記電源部１２から供給される電源に接続される電極を、前記一の電極１１又は前記載置部１に切替えるスイッチとして機能する。
【００３６】
また、前記接地切替部３は、前記接地部１３からの接続を、前記一の電極１０、前記他の電極１１、又は前記載置部１のいずれかに切替えるスイッチとして機能する。このようなスイッチ機構を実現する前記接地切替部３の構成の一例としては、図１に示すように、前記接地部１３に直接接続される前段接地切替部３ａと、この前段接地切替部３ａに接続される後段接地切替部３ｂとの２段階のスイッチ機構から構成することができる。すなわち、この前段接地切替部３ａは、先ず、前記接地部１３からの接続を、前記一の電極１０に切替えるか否かのスイッチを行う。次に、この前段接地切替部３ａが前記一の電極１０に切替えない場合には、この後段接地切替部３ｂが、前記接地部１３からの接続を、前記他の電極１１又は前記載置部１のいずれかに切替える。このようにして、前記接地切替部３は、前記接地部１３と接続する電極を、前記一の電極１０、前記他の電極１１、又は前記載置部１のいずれかに切替えて接続することができる。
【００３７】
殺菌対象物１００は、特に限定されないが、粒子状の農産物を対象とすることができ、例えば、種子を対象とすることができる。
【００３８】
プラズマを生成する原料ガスとしては、特に限定されない。本実施形態のプラズマ放電によって、様々な原料ガスから各種の活性粒子が生成される。このようなことから、本実施形態に係るプラズマ殺菌装置で利用される各種の活性粒子としては、酸素元素を含む活性粒子（励起一重項酸素分子（例えば、Ｏ2（1Σｇ+) で示される）のような活性酸素、原子状酸素Ｏ（１Ｄ）、及び、ラジカルが含まれる）、及び、酸素元素を含まない長寿命の活性粒子（準安定窒素を含む）も含まれる。
【００３９】
さらに、この原料ガスは、より強い殺菌を行うという点から、酸素元素を含むことが好ましく、例えば、酸素ガスや空気を用いることができる。特に酸素ガスを用いる場合には、原料ガスに窒素が含まれないことから、プラズマ放電に伴って窒素酸化物ＮＯＸが生成しないという利点もある。この酸素元素を含む原料ガスによって、優れた殺菌能力を有する活性粒子が、プラズマ放電によって十分な殺菌効果を奏する程度に発生し、前記殺菌対象物１００を効率的に殺菌することが確認されている（後述の実施例参照）。
【００４０】
このように、前記電源切替部２及び前記接地切替部３によって、前記電源部１２及び前記接地部１３の位置関係が動的に切替えられ、プラズマ生成領域と前記殺菌対象物１００との距離が動的に変化することから、プラズマ生成によって、前記殺菌対象物１００に供給される殺菌因子を構成するイオン及び活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）の割合が変動することとなり、前記殺菌対象物１００の個々の殺菌状態、ならびに前記殺菌対象物１００の殺菌に対する適応性に応じて、最適な殺菌を行うことができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係るプラズマ殺菌装置を説明する。
【００４２】
本実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、上記の第１の実施形態と同様に、前記一の電極１０と、前記他の電極１１と、前記電源部１２と、前記接地部１３と、前記殺菌容器１４と、前記載置部１と、前記電源切替部２と、前記接地切替部３と、を備え、さらに、図２（a）に示すように、前記接地切替部３が、前記接地部１に前記他の電極１１を接続した場合に、前記電源部１２に前記一の電極１０又は前記載置部１を接続するように前記電源切替部２を制御する殺菌状態制御部４を備える構成である。
【００４３】
前記殺菌状態制御部４による切替えによって、前記電源部１２に前記一の電極１０が接続された場合には、図２（ａ）に示すように、前記一の電極１０が高電位側電極となり、前記他の電極１１が低電位側電極となることから、前記電源部１２から交流電流が供給されて放電を生じた際に、この対向する一対の電極（図中の矢印Ａで示す。矢印の向きは高電位側から低電位側に向かう方向）で、イオンが発生する。このように、前記載置部１は、一対の電極に該当しないため、発生したイオンを引き付けないこととなり、前記殺菌対象物１００にイオンが接触しないと共に、図２（ａ）に示すように、前記一の電極１０の周囲でプラズマ（図中の領域Ｂ）が発生することから、前記載置部１上に載置された前記殺菌対象物１００に対しては、プラズマによって発生したイオンが到達せずに活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）のみが到達することとなり、活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）のみを用いた殺菌が行われる。
【００４４】
なお、この一対の電極の構成（配置位置）については、上記の構成に限定されず、上記の一の電極１０と他の電極１１を、相互に入れ替えた構成としてもよい。
【００４５】
さらに、前記他の電極１１が前記殺菌容器１４と同体とした場合の構成を以下説明する。図２（ｂ）に示すように、筒状体の前記殺菌容器１４の容器の内壁面全体として配設される前記他の電極１１と、この前記殺菌容器１４の内部にこの内壁面の近傍に沿って配設される線状電極（アンテナ電極）から成る一の電極１０と、前記殺菌容器１４の内壁面近傍のうち、前記一の電極１０と対向する側に配設される金属製の容器（ステージ電極）から成る載置部１と、を備える構成である。
【００４６】
このような構成において、前記殺菌状態制御部４による切替えによって、前記電源部１２に前記一の電極１０（線状電極）が接続された場合には、図２（ｂ）に示すように、前記一の電極１０（線状電極）と前記他の電極１１との対向電極間の距離が極めて近いことから、前記一の電極１０（線状電極）の周囲で極めて高いエネルギーのプラズマ（領域Ｂ）が大規模に発生し、前記載置部１（ステージ電極）には電圧が印加されていないために、前記載置部１（ステージ電極）上に載置された前記殺菌対象物１００に対しては、プラズマによって発生したイオンが到達せずに活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）のみが到達することとなり、活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）のみを用いた殺菌が行われる。
【００４７】
すなわち、前記一の電極１０（線状電極）の周囲で放電が起こり、そこで生成された活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）が前記殺菌対象物１００（種子）の位置へ拡散する。イオンは極性を有する前記一の電極１０（線状電極）及び前記他の電極１１（容器内壁）近傍に存在する。従って、前記殺菌対象物１００（種子）には活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）のみが照射される。このようにイオンよりも低エネルギー粒子である活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）のみが前記殺菌対象物１００（種子）の殺菌に用いられることから，特に、殻の薄い種子表面または薬剤耐性の低い種子表面に対して、好適に殺菌することが可能となる。
【００４８】
前記殺菌状態制御部４による切替えによって、前記電源部１２に前記載置部１が接続された場合には、図３（ａ）に示すように、前記載置部１が高電位側電極となり、前記他の電極１１が低電位側電極となることから、前記電源部１２から交流電流が供給されて放電を生じた際に、この対向する一対の電極（図中の矢印Ａで示す。矢印の向きは高電位側から低電位側に向かう方向）で、イオンが発生する。このように、前記載置部１は、一対の電極として機能することによって、発生したイオンを引き付けることとなり、前記殺菌対象物１００にイオンが接触すると共に、図３（ａ）に示すように、前記載置部１の周囲でプラズマ（図中の領域Ｂ）が発生することから、前記載置部１上に載置された前記殺菌対象物１００に対しては、プラズマによって発生したイオン及び活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）が共に到達することとなり、イオン及び活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）を共に用いた殺菌が行われる。
【００４９】
なお、この一対の電極の構成（配置位置）については、上記の構成に限定されず、上記の一の電極１０と他の電極１１を、相互に入れ替えた構成としてもよい。
【００５０】
さらに、前記他の電極１１が前記殺菌容器１４と同体とした場合の構成を以下説明する。図３（ｂ）に示すように、筒状体の前記殺菌容器１４の容器の内壁面全体として配設される前記他の電極１１と、この前記殺菌容器１４の内部にこの内壁面の近傍に沿って配設される線状電極（アンテナ電極）から成る一の電極１０と、前記殺菌容器１４の内壁面近傍のうち、前記一の電極１０と対向する側に配設される金属製の容器（ステージ電極）から成る載置部１と、を備える構成である。
【００５１】
このような構成において、前記殺菌状態制御部４による切替えによって、前記電源部１２に前記載置部１（ステージ電極）が接続された場合には、図３（ｂ）に示すように、前記載置部１（ステージ電極）の周囲でプラズマ（図中の領域Ｂ）が発生し、前記載置部１（ステージ電極）に電圧が印加されていることから、前記載置部１（ステージ電極）上に載置された前記殺菌対象物１００に対しては、プラズマによって発生したイオン及び活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）が共に到達することとなり、イオン及び活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）を共に用いた殺菌が行われる。
【００５２】
すなわち、前記殺菌対象物１００（種子）の近傍でイオンと活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）の両方が生成されることから、前記殺菌対象物１００（種子）にはイオンと活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）の両方が照射される。このように、必要最小限のイオン照射と十分な量の活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）を照射することで，前記殺菌対象物１００（種子）へのダメージレスな殺菌を行うことができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態に係るプラズマ殺菌装置を説明する。
【００５４】
本実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、上記の第２の実施形態と同様に、前記一の電極１０と、前記他の電極１１と、前記電源部１２と、前記接地部１３と、前記殺菌容器１４と、前記載置部１と、前記電源切替部２と、前記接地切替部３と、前記殺菌状態制御部４と、を備え、さらに、図４（a）に示すように、前記電源切替部２が、前記電源部１２に前記一の電極を接続した場合に、前記殺菌状態制御部４が、前記接地部１３に前記他の電極１１又は前記載置部１を接続するように前記接地切替部３を制御する構成である。
【００５５】
前記殺菌状態制御部４による切替えによって、前記電源部１２に前記一の電極１０が接続された場合には、図４（ａ）に示すように、前記一の電極１０が高電位側電極となり、前記載置部１が低電位側電極となることから、前記電源部１２から交流電流が供給されて放電を生じた際に、この対向する一対の電極（図中の矢印Ａで示す。矢印の向きは高電位側から低電位側に向かう方向）で、イオンが発生する。このように、前記載置部１は、一対の電極として機能することによりイオンを引き付けると共に、図４（ａ）に示すように、前記一の電極１０の周囲でプラズマ（図中の領域Ｂで示す）が発生することから、プラズマによって発生した活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）が前記殺菌容器１４の内部で一様に拡散した状態となり、前記載置部１上に載置された前記殺菌対象物１００に対しては、この一様に拡散した状態の活性粒子によって穏やかに殺菌される一方で、イオンが主に到達することとなり、イオンを主体として用いた殺菌が行われる。
【００５６】
なお、この一対の電極の構成（配置位置）については、上記の構成に限定されず、上記の一の電極１０と他の電極１１を、相互に入れ替えた構成としてもよい。
【００５７】
さらに、前記他の電極１１が前記殺菌容器１４と同体とした場合の構成を以下説明する。図４（ｂ）に示すように、筒状体の前記殺菌容器１４の容器の内壁面全体として配設される前記他の電極１１と、この前記殺菌容器１４の内部にこの内壁面の近傍に沿って配設される線状電極（アンテナ電極）から成る一の電極１０と、前記殺菌容器１４の内壁面近傍のうち、前記一の電極１０と対向する側に配設される金属製の容器（ステージ電極）から成る載置部１と、を備える構成である。
【００５８】
このような構成において、前記殺菌状態制御部４による切替えによって、前記電源部１２に前記一の電極１０（線状電極）が接続された場合には、図４（ｂ）に示すように、前記一の電極１０（線状電極）と前記載置部１（ステージ電極）との対向電極間の距離が十分に隔離されていることから、前記一の電極１０（線状電極）の周囲でプラズマが発生し、前記載置部１（ステージ電極）には電圧が印加されているために、前記載置部１（ステージ電極）上に載置された前記殺菌対象物１００に向かって、上記プラズマによって前記一の電極１０（線状電極）近傍で初期に発生した初期電子から、活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）が生成されながら移動する。そのため、前記殺菌容器１４内部では、この活性粒子が一様に拡散した状態が形成される。従って、前記殺菌対象物１００に対しては、この一様に拡散した状態の活性粒子によって穏やかに殺菌されると共に、イオンが主に到達することによって、イオンを主体として用いた殺菌が行われる。
【００５９】
すなわち、前記一の電極１０（線状電極）付近でプラズマが生成され，このプラズマが一様に拡散した状態のプラズマが形成されると共に、このプラズマ中のイオンが主に前記殺菌対象物１００（種子）のほうへ移動する。活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）は高電圧電極となる前記一の電極１０（線状電極）の近傍で生じることから、前記殺菌対象物１００（種子）には活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）が到達せずにイオンのみが照射される。このように、プラズマ中の高エネルギー粒子であるイオンのみが前記殺菌対象物１００（種子）に照射されることによって，特に前記殺菌対象物１００が凹凸の大きな種子である場合には、このイオンによって、この種子表面を好適に殺菌することができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態では、上記の第２の実施形態に加えて、前記殺菌対象物１００にイオンのみを照射する構成を追加することにより、前記殺菌対象物１００に照射する殺菌因子が、活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）のみの場合、活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）及びイオンの場合、並びに、イオンのみの場合の３種類に切替可能となり、この切替によって、前記殺菌対象物１００の殺菌状態（殺菌レベル）に応じて効率的に殺菌を行うことができる。例えば、前記殺菌対象物１００に対して、最初はイオンのみを照射し、次に、活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）及びイオンを照射し、その後、活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）のみを照射するというような段階的な殺菌を行えることとなり、前記殺菌対象物１００に与えるダメージを抑制した殺菌を行うことができる。
【００６１】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態に係るプラズマ殺菌装置を説明する。
【００６２】
本実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、上記の第３の実施形態と同様に、前記一の電極１０と、前記他の電極１１と、前記電源部１２と、前記接地部１３と、前記殺菌容器１４と、前記載置部１と、前記電源切替部２と、前記接地切替部３と、前記殺菌状態制御部４と、を備え、さらに、図５（a）に示すように、前記載置部１の近傍にプラズマの原料ガスを導入するガス導入部５を備える構成である。
【００６３】
なお、この一対の電極の構成（配置位置）については、上記の構成に限定されず、上記の一の電極１０と他の電極１１を、相互に入れ替えた構成としてもよい。
【００６４】
一例として、図５（ｂ）に示すように、前記一の電極１０を筒状体の前記殺菌容器１４の内部に配設される線状電極（アンテナ電極）として、前記載置部１を金属製の容器（ステージ電極）として、筒状体の前記殺菌容器１４の容器内壁に沿って前記他の電極１１を形成した上述の構成の場合では、前記載置部１から前記一の電極１０（アンテナ電極）に向かって、ガス流れ（図中の流れ方向Ｃで示す）が生じ、積極的に高電位側の電極に原料ガスが供給されると共に、殺菌対象である前記殺菌対象物１００が載置される前記載置部１の近傍に原料ガスが積極的に供給されることとなる。プラズマを生成する原料ガスとしては、上述したように、特に限定されないが、酸素を含むことが好ましく、例えば、酸素ガスや空気を用いることができる。
【００６５】
基本的に、プラズマにより発生した活性粒子を用いる従来の殺菌では、プラズマが照射される面が集中的に殺菌される。このため、前記殺菌対象物１００の殺菌の度合いに偏りが生じ、完全な殺菌が困難である。
【００６６】
これに対して、本実施形態では、このガス導入部５からのガス流によって、前記殺菌対象物１００が攪拌されることとなり、前記殺菌対象物１００に対するプラズマの照射面を、時間の経過と共に変化させることができる。この攪拌の作用を高めるために、図５（ａ）に示すように、このガス導入部５から原料ガスの排出口までにカットバルブ５１を配設することが好ましい。このカットバルブ５１の開度を調節して開閉することによって、原料ガスを間欠的に吐出して供給できることから、攪拌の作用が高められることとなり、より一様に前記殺菌対象物１００を殺菌することができる。
【００６７】
このように、前記載置部１の近傍にプラズマの原料ガスを導入するガス導入部５を備えることから、原料ガスが前記載置部１から前記一の電極１０（アンテナ電極）へ向かう方向に供給され、この一の電極１０（アンテナ電極）でプラズマの生成が促進されることによって、前記殺菌対象物１００に接触するイオン及び／又は活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）の量が増大することとなり、前記殺菌対象物１００に対して、さらに効率的な殺菌を行うことができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、前記ガス導入部５を、上記の第３の実施形態に追加する構成としたが、これに限定されず、上記の第１及び第２の実施形態に追加する構成とすることも可能であり、上記と同様に、前記殺菌対象物１００に対して、さらに効率的な殺菌を行うことができる。
【００６９】
（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態に係るプラズマ殺菌装置を説明する。
【００７０】
本実施形態に係るプラズマ殺菌装置は、上記の第３の実施形態と同様に、前記一の電極１０と、前記他の電極１１と、前記電源部１２と、前記接地部１３と、前記殺菌容器１４と、前記載置部１と、前記電源切替部２と、前記接地切替部３と、前記殺菌状態制御部４と、を備え、さらに、図６（a）に示すように、前記載置部１に振動を与える振動部６を備えるものである。
【００７１】
この振動部６としては、振動を与える部材・装置であれば特に限定されず、例えば、超音波振動子やマグネットスタ−ラーを用いることができる。
【００７２】
なお、この一対の電極の構成（配置位置）については、上記の構成に限定されず、上記の一の電極１０と他の電極１１を、相互に入れ替えた構成としてもよい。
【００７３】
一例として、図６（ｂ）に示すように、前記一の電極１０を筒状体の前記殺菌容器１４の内部に配設される線状電極（アンテナ電極）として、前記載置部１を金属製の容器（ステージ電極）として、筒状体の前記殺菌容器１４の容器内壁に沿って前記他の電極１１を形成した上述の構成の場合では、前記殺菌対象物１００（種子）に対して外部から振動が与えられることとなる。この振動によって、前記殺菌対象物１００（種子）の個々の配置位置が、前記載置部１上で経時的に転々と変化することとなる。
【００７４】
基本的に、プラズマにより発生した活性粒子を用いる従来の殺菌では、プラズマが照射される面が集中的に殺菌される。このため、前記殺菌対象物１００の殺菌の度合いに偏りが生じ、完全な殺菌が困難である。
【００７５】
これに対して、本実施形態では、前記載置部１に振動を与える振動部６を備えることから、前記載置部における前記殺菌対象物１００（種子）の配置位置が経時的に逐次変化することとなり、殺菌対象物の種類、形状、及び個数に依らず、殺菌対象物の全体にわたって偏り無く均一的な殺菌を行うことができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、前記振動部６を、上記の第３の実施形態に追加する構成としたが、これに限定されず、上記の第１、第２及び第４の実施形態に追加する構成とすることも可能であり、上記と同様に、前記殺菌対象物１００に対して、さらに効率的な殺菌を行うことができる。
【００７７】
本発明の特徴を更に明らかにするため、以下に実施例を示すが、本発明はこの実施例によって制限されるものではない。
【００７８】
（実施例）
装置は、上記第３の実施形態で示した装置を用いた。前記殺菌容器１４として、全長４５０mmの筒状体のステンレス製真空容器を用いた。前記一の電極１０としてCCPアンテナ電極を用いた。CCPアンテナ電極と種子間の距離は１００mmとした。圧力は６０Pa、RF電力は６０Wとして、プラズマ原料ガスとして酸素ガスを供給した。
【００７９】
汚染度の高いニンジン種子に付着する細菌を殺菌対象とし、圧力、ＲＦ電力をプラズマパラメータとして変化させ、殺菌評価を行い、殺菌に有効なパラメータを決定した。その後、決定したパラメータで汚染されたキャベツ種子へのプラズマ照射を行った。低圧プラズマ照射実験では、真空容器として内容積17Ｌのステンレス製円筒型の容器を用いた。この真空容器内をロータリーポンプによって排気した。排気後、ニードルバルブを通して酸素ガスを導入し、容量結合型放電電極に高周波電力を供給した。
【００８０】
高周波電源には周波数13.56MHzのものを用いた。プラズマ処理後の種子（殺菌対象物）を1ｇ取り、りん酸緩衝生理食塩水10ml中に浸漬させた。その後100rpmで５分間振盪を行い、振盪液100μlを標準寒天培地へ塗布し、インキュベータ内で培養温度28℃の元、24時間培養を行った。その後、寒天上のコロニー数を計測することで殺菌効果を評価した。
【００８１】
図７（a）は、これまで上述した活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）の一例である一重項酸素分子Ｏ2（1Σｇ+)由来の発光である波長762nmの発光強度と生残菌との関係を示す。発光強度と生残菌数は逆の相関を示しており、プラズマ中特有の活性粒子の１つである励起一重項酸素分子Ｏ2（1Σｇ+)が十分な殺菌効果を奏する殺菌因子であることが確認された。なお、同様に、プラズマ中特有の他の活性粒子（活性酸素及びラジカルを含む）についても、同様の殺菌強度が得られる。
【００８２】
図７（b）は、プラズマ照射を行った汚染種子（Xanthomonas  campestris, pv.Campestris(Xcc)が付着した種子）の殺菌評価を示す。未処理の種子（Control）とプラズマ処理を施した種子（Treated）の生残菌数を比較したところ、約1/130もの減少が確認されたことから、優れた殺菌効果が確かめられた。
【符号の説明】
【００８３】
１  載置部
１ａ  絶縁支持部
２  電源切替部
３  接地切替部
３ａ  前段接地切替部
３ｂ  後段接地切替部
４  殺菌状態制御部
５  ガス導入部
５１  カットバルブ
６  振動部
１０  一の電極
１１  他の電極
１２  電源部
１３  接地部
１４  殺菌容器
１００  殺菌対象物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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