case

Uraauurtava plasmatutkimus Belgradin fysiikkainstituutissa hyödyntää Vaisalan kosteusmittausteknologiaa

Tutkija Andjelija Petrovic työssään.
Belgrad
Serbia
Published: 24. Marras 2021
Teollisuuden mittaukset
Innovaatio ja inspiraatio

Plasma – yksi neljästä aineen olomuodosta kiinteän, nestemäisen ja kaasumaisen ohella – koostuu positiivisista ioneista, negatiivisista elektroneista, neutraaleista molekyyleistä, UV-valosta sekä virittyneistä molekyyleistä, joilla voi olla valtava määrä sisäistä energiaa. Plasmaa tehdään kaasusta samalla tavalla kuin kaasua nesteestä ja nestettä kiinteästä aineesta: käyttämällä energiaa.


Normaaleissa ympäristöolosuhteissa toimivista plasmoista on viime vuosina tullut arvokas ja yhä suositumpi työkalu tieteellisessä tutkimuksessa. Belgradin fysiikkainstituutissa Serbiassa Vaisalan kompaktit DMT143-kastepistelähettimet auttavat tutkijoita heidän tutkimuksissaan uusien sovelluskohteiden löytämiseksi normaalissa ilmanpaineessa oleville plasmoille. Tällainen sovelluskohde on esimerkiksi syöpäsolujen käsittely.

Monipuolinen työkalu biolääketieteen sovelluksiin

Belgradin fysiikkainstituutti on yksi Euroopan huomattavimmista plasmatutkimuksen osaamiskeskuksista, ja siellä on yhteensä 25 laboratoriota ja 200 henkilön tutkimushenkilöstö. Eräs näistä Serbian opetusministeriön rahoittamista laboratorioista keskittyy sovellettuun tutkimukseen, jossa käytetään matalapaineisia, huoneenlämpöisiä plasmoja. Siinä Vaisalan kastepistelähetinteknologialla on tärkeä rooli uusissa tieteellisissä läpimurroissa.

”Kuluneella vuosikymmenellä on nähty normaalissa ilmanpaineessa olevien kylmien (huoneenlämpöisten) plasmojen yleistyminen monenlaisissa sovelluksissa, kuten lääketieteen ja maatalouden tutkimuksessa”, tutkija Andjelija Petrovic selittää. ”Toisin kuin kuumat plasmat, jotka voivat vaurioittaa biologisia näytteitä, kylmät plasmat ovat turvallisia käyttää näillä aloilla. Ne voivat auttaa idättämään siemeniä ja tappamaan syöpäsoluja koskematta terveisiin soluihin”, hän jatkaa. Muita sovelluksia tällaisille plasmoille ovat haavojen hoito, patogeenien kuten bakteerien ja virusten tekeminen vaarattomiksi, lääkinnällisten laitteiden sterilointi sekä veden dekontaminointi.

Kosteuden voima

Plasman vaikutuksia voi manipuloida säätämällä typen ja atomaarisen hapen osuutta kaasuseoksessa, käytetyn energian määrää ja lähdettä, painetta, kosteutta ja muita tekijöitä. Plasmateknologia on nykyään yleistä hyvin monenlaisilla aloilla, kuten autoteollisuudessa, mikroelektroniikassa, pakkausteollisuudessa sekä lääkinnällisissä laitteissa, ja plasmaa on säädettävä niiden erilaisiin tarpeisiin.

”Kosteuden mittaus ja valvonta plasmajärjestelmissä on hyvin tärkeää. Kosteus on tärkeässä osassa plasman kemiallisissa prosesseissa, koska veden (H2O) dissosiaatio mahdollistaa monenlaisia myöhempiä plasman kemiallisia reaktioita”, Petrovic sanoo. ”Vesireaktioista peräisin olevat tuotteet, kuten hydroksyyliradikaali (OH), atomaarinen happi (O) ja vetyperoksidi (H2O2) aiheuttavat oksidatiivista stressiä biologisiin näytteisiin”, Petrovic selittää. ”Biolääketieteen sovelluksissa kosteuden muutoksella on vaikutusta plasman lisäksi käsiteltäviin biologisiin kohteisiin, jotka voivat olla soluja tai solurakenteita, nesteitä tai siemeniä.”

Image
Process

Vaisala DMT143 – luotettu tiimin jäsen

Petrovicin tiimin plasmatutkimusten pienen mittakaavan vuoksi Vaisalan pienikokoinen kastepistelähetin DMT143 on niihin ihanteellinen valinta. ”Kaasu syötetään pullosta lasiputkeen, joka on halkaisijaltaan vain 6 mm ja pituudeltaan 20 cm ja jossa on sisällä kaksi elektrodia kaasun sytyttämistä varten”, Petrovic selittää. ”DMT143 asennetaan putkitukseen kaasupullon ja reaktioputken välille. Voimme nähdä sen avulla ennen kaasun syötön aloittamista tarkasti, mitä kosteustasolle tapahtuu, ja näemme, miten kosteus vaikuttaa kaasuvirtaan. Kun sytytämme kaasun plasman muodostamiseksi, voimme sitten DMT143:n mittausten avulla säätää kosteutta tarkasti saadaksemme halutun vaikutuksen plasman kemiaan.” Katso kuva yllä.

Laboratoriossa on kaksi Vaisalan DMT143-laitetta, ja ne ovat olleet käytössä noin kuusi vuotta. ”Tarkat kosteusmittaukset ovat ensiarvoisen tärkeitä työssämme, ja olemme luottaneet niissä Vaisala DMT143-lähettimiimme jo vuosien ajan. Lähettimet ovat hyvin helppokäyttöisiä, ja niiden pienen koon ansiosta voimme integroida ne järjestelmään muuttamatta tutkimusasettelua sekä vaihtaa niiden paikkaa tarpeen mukaan”, Petrovic selittää.

Kun Petrovic tiimeineen jatkaa uusien plasman sovelluskohteiden tutkimustaan, heidän Vaisala DMT143 ‑laitteensa ovat edelleen tärkeässä roolissa uusien tieteellisten läpimurtojen tekemisessä tällä lupaavalla tutkimusalalla.

Lue lisää DMT143:sta tai ota meihin yhteyttä.

Lue artikkeli PDF-muodossa.

Kaikki kuvat: Belgradin fysiikkainstituutti, Serbia.