Currently, teeth whitening method which is applicable to dental surgery is that physician expertises give medical treatment to teeth directly dealed with a high concentration of hydrogen peroxide and carbamide peroxide. If hydrogen peroxide concentration is too high for treatment of maximized teeth whitening effect [1], it is harmful to the human body [2]. To the maximum effective and no harmful teeth whitening effect in a short period of time at home, we have observed the whitening effect using carbamide peroxide (15%) and a low-temperature atmospheric pressure plasma jet which is regulated by the Food and Drug Administration. The gas supplied conditions of the non-thermal atmospheric pressure plasma jet was with the humidified (0.6%) gas in nitrogen or air at gas flow rate of 1000 sccm. Also, the measurement of chemical species from the jet was carried out using the optical emission spectroscopy (OES), the evidence of increased reactive oxygen species compared to non-humidified plasma jet. We have found that the whitening effect of the plasma is very excellent through this experiment, when bovine teeth are treated in carbamide peroxide (15%) and water vapor (0.2 to 1%). The brightness of whitening teeth was increased up to 2 times longer in the CIE chromaticity coordinates. The colorimetric spectrometer (CM-3500d) can measure color degree of whitening effect.
Eun Ha Choi;Nagendra Kumar Kaushik;Young June Hong;Jun Sup Lim;Jin Sung Choi;Ihn Han
Journal of the Korean Physical Society
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제80권
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pp.817-851
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2022
Nonthermal biocompatible plasma (NBP) sources operating in atmospheric pressure environments and their characteristics can be used for plasma bioscience, medicine, and hygiene applications, especially for COVID-19 and citizen. This review surveyed the various NBP sources, including a plasma jet, micro-DBD (dielectric barrier discharge) and nanosecond discharged plasma. The electron temperatures and the plasma densities, which are produced using dielectric barrier discharged electrode systems, can be characterized as 0.7 ~ 1.8 eV and (3-5) × 1014-15 cm-3, respectively. Herein, we introduce a general schematic view of the plasma ultraviolet photolysis of water molecules for reactive oxygen and nitrogen species (RONS) generation inside biological cells or living tissues, which would be synergistically important with RONS diffusive propagation into cells or tissues. Of the RONS, the hydroxyl radical [OH] and hydrogen peroxide H2O2 species would mainly result in apoptotic cell death with other RONS in plasma bioscience and medicines. The diseased biological protein, cancer, and mutated cells could be treated by using a NBP or plasma activated water (PAW) resulting in their apoptosis for a new paradigm of plasma medicine.
Atmospheric-pressure plasma has a great potential in many applications due to its simplicity rather than low pressure plasmas. In material processing, biomedical applications, and many other applications, the input power, gas flow rate, and the geometry of electrode have been mainly considered and studied as important external parameters of atmospheric-pressure plasma control. Besides, since the atmospheric-pressure plasmas are typically generated in an open air, the relative humidity is difficult to control and can change day by day. Therefore, the relative humidity cannot be ignored for plasmas. Thus, in this work, the atmospheric-pressure plasma jet was characterized by changing relative humidity, and it was found that the increase in electron density and OH radicals are due to Penning ionization between helium metastable and water vapors at higher humidity condition.
Choi, Eun Ha;Kim, Yong Hee;Kwon, Gi Chung;Choi, Jin Joo;Cho, Guang Sup;Uhm, Han Sup;Kim, Doyoung;Han, Yong Gyu;Suanpoot, Pradoong
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.141-141
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2013
We have generated the needle-typed nonthermal plasma jet by using an Ar gas flow at atmospheric pressure. Diagnostics of electron temperature anddensity is critical factors in optimization of the atmospheric plasma jet source in accordance with the gas flow rate. We have investigated the electron temperature and density of plasma jet by selecting the four metastable Ar emission lines based on the atmospheric collisional radiative model and radial profile characteristics of current density, respectively. The averaged electron temperature and electron density for this plasma jet are found to be ~1.6 eV and ~$3.2{\times}10^{12}cm^{-3}$, respectively, in this experiment. The densities of OH radical species inside the various bio-solutions are found to be higher by about 4~9 times than those on the surface when the argon bioplasma jet has been bombarded onto the bio-solution surface. The densities of the OH radicalspecies inside the DI water, DMEM, and PBS are measured to be about $4.3{\times}10^{16}cm^{-3}$, $2.2{\times}10^{16}cm^{-3}$, and $2.1{\times}10^{16}cm^{-3}$, respectively, at 2 mm downstream from the surface under optimized Ar gas flow 250 sccm.
Park, Sang-Jun;Lee, Jung-Ki;Oh, Yoon-Suk;Kim, Seongwon;Kim, Hyungsun;Lee, Sung-Min
한국세라믹학회지
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제53권6호
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pp.641-646
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2016
The effects of water addition on $Y_2O_3$ coatings or thick films prepared by plasma suspension spray (SPS) have been investigated. Water addition in suspension media was found to be effective to control the color of a $Y_2O_3$ coating prepared by SPS. The color changed with water addition at the shortest stand-off distance of 50 mm even if samples had the same crystalline phase. Change was not correlated with fragmentation behavior of liquid suspension inside the plasma jet. Water content over 50 vol% was found to produce unmelted particles, indicating that water suppressed heat transfer to the particles. However, plasma jet temperature was not affected. Instead, the coating fabricated with water addition has higher oxygen and lower carbon content compared to these characteristics of the coating without water addition. This was attributed to the retarded complete evaporation of liquid media from the suspension droplet, resulting in inhibition of excessive heating and evaporation of the molten $Y_2O_3$ droplet. In this regard, crystalline phase development with respect to stand-off distance and water addition was discussed.
Shaw, Priyanka;Kumar, Naresh;Attri, Pankaj;Kwak, Hyong Sin;Choi, Eun Ha
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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pp.159-159
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2015
A new approach for antimicrobial is based on the overproduction of reactive nitrogen species (RNS), especially; nitric oxide (NO) and peroxinitrite (ONOO-) are important factors to deactivate the bacteria. Recently, non-thermal atmospheric pressure plasma jet (APPJ) has been frequently used in the field of microbial sterilization through the generation of different kinds of RNS/ROS species. However, in previous study we showed APPJ has combine effects ROS/RNS on bacterial sterilization. It is not still clear whether this bacterial killing effect has been done through ROS or RNS. We need to further investigate separate effect of ROS and RNS on bacterial sterilization. Hence, in this work, we have enhanced NO production, especially; by applying a 1% of HNO3 vapour to the N2 based APPJ. In comparison with nitrogen plasma with inclusion of water vapour plasma, it has been shown that nitrogen plasma with inclusion of 1% of HNO3 vapour has higher efficiency in killing the E. coli through the high production of NO. We also investigate the enhancement of NO species both in atmosphere by emission spectrum and inside the solution by ultraviolet absorption spectroscopy. Moreover, qPCR analysis of oxidative stress mRNA shows higher gene expression. It is noted that 1% of HNO3 vapour plasma generates high amount of NO for killing bacteria.
Nonthermal bio-compatible plasma (bioplasma) sources and their characteristics operating at atmospheric pressure could be used for biological cell interactions, especially for plasma bioscience and medicines. The electron temperatures and plasma densities of this bioplasma are measured to be 0.7 ~ 1.8 eV and $(3-5){\times}10^{14-15}cm^{-3}$, respectively. Herein, we introduced general schematic view of the plasma-initiated ultraviolet photolysis of water inside the biological solutions or living tissue for the essential generation mechanism of the reactive hydroxyl radical [OH] and hydrogen peroxide [$H_2O_2$], which may result in apoptotic cell death in plasma bioscience and medicines. Further, we surveyed the various nonthermal bioplasma sources including plasma jet, micro-DBD (dielectric barrier discharge) and nanosecond discharged plasma. The diseased biological protein, cancer, and mutated cells could be treated by these bioplasma sources or bioplasma activated water to result in their apoptosis for new paradigm of plasma bioscience and medicines.
진공기술을 섬유에 응용하려고 생각은 것은 이미 20여년 전이었으며, 그 이후 Osaka에서 제1회 섬유기술종합기계전이 열렸고, 전시장에는 방적, 연사기, 제직기 등이 눈부실만큼 고속화.자동화되고, water jet, air jet 기계 등 생산성 향상을 위한 장치가 많이 전시되어 있었다. 염색가공기계 중 혁신적인 장치를 찾고 있던 중에 NASA의 기술에 의한 저온 plasma 처리장치와 진공증착장치가 찍힌 1장의 panel 사진이 전시되어 있었다. 둘중 어느 것이나 대기 중에서는 처리할 수 없는 진공이라는 조건하에서 표면에 분자, 원자 level의 박막으로 처리해야하는 것에 강한 인상을 받았다. 그후 Shizuoka 대학 Inagaki 교수의 $\ulcorner$저온 plasma$\lrcorner$ 에 관한 기술 강연을 듣고, plasma의 신비스런 원리에 관심이 끌리게 되었다.
We present results of the VLBA observation toward the radio continuum and water maser emissions in a nearby LINER galaxy NGC 1052. The jet structure observed in 2000 is similar to that in 1998, and the two jet structures in 1998 and 2000 support the sub-luminal motion with apparent velocity of 0.26c. Distribution of water maser spots are located ${\~}$0.05 pc shifted to southwest from the component which is supported to be the nucleus, and no rapid positional change of the water maser gas with respect to the central engine is seen from 1995 to 2000. The maser gas is positionally coincident with a plasma torus, and the position of the maser gas relative to the nucleus is stable from 1995 to 2000. The maser gas in NGC 1052 could be explained to be associated with the nuclear circumnuclear torus or disk like the situation found in the nucleus of NGC 4258.
Shaw, Priyanka;Kumar, Naresh;Attri, Pankaj;Choi, Eun Ha
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.230.2-230.2
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2016
A new approach for antimicrobial is based on the overproduction of reactive nitrogen species (RNS), especially; nitric oxide (NO) and peroxinitrite ($ONOO^-$-) are important factors to deactivate the bacteria. Recently, non-thermal atmospheric pressure plasma jet (APPJ) has been frequently used in the field of microbial sterilization through the generation of different kinds of RNS/ROS species. However, in previous study we showed APPJ has combine effects ROS/RNS on bacterial sterilization. It is not still clear whether this bacterial killing effect has been done through ROS or RNS. We need to further investigate separate effect of ROS and RNS on bacterial sterilization. Hence, in this work, we have enhanced NO production, especially; by applying a 1% of HNO3 vapour to the N2 based APPJ. In comparison with nitrogen plasma with inclusion of water vapour plasma, it has been shown that nitrogen plasma with inclusion of 1% of HNO3 vapour has higher efficiency in killing the E. coli and different type of cancer cell through the high production of NO. We also investigate the enhancement of NO species both in atmosphere by emission spectrum and inside the solution by ultraviolet absorption spectroscopy. Moreover, qPCR analysis of oxidative stress mRNA shows higher gene expression. It is noted that 1% of HNO3 vapour plasma generates high amount of NO for killing bacteria and cancer cell killing.
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