水プラズマを使った宇宙探査機の新しい滅菌技術

総合理工学府博士後期課程／総合理工学研究院 山中綺良々／林信哉 教授

2026.09.30 研究成果Physics & Chemistry

発表のポイント

火星などの着陸探査では、地球由来の微生物を持ち込まないため、宇宙探査機表面の確実な滅菌（※１）が必要です。しかし、高温や薬剤を用いる従来法には、宇宙機材料の損傷や薬剤残留、真空下での使用にあたっての課題があります。
本研究では、水を原料とする低圧高周波水プラズマ（※２）の滅菌性能と材料適合性を評価しました。その結果、水プラズマ中のOHラジカル（※３）が極限環境微生物（※４）に対して不活化が可能である一方、宇宙探査機の素材であるポリイミドフィルム（※５）への影響を比較的抑えられることを明らかにしました。
本成果は、火星探査機や惑星表面に接触する機器の低温滅菌への応用が期待されます。今後、大型装置での均一なプラズマ生成技術を確立することで、安全で環境負荷の小さい宇宙機滅菌法の実用化が期待されます。

発表概要

　今後、宇宙探査の研究がさらに進む中で、探査機に付着した微生物が他の惑星に持ち込まれ、その惑星の環境や生命探査に影響を与える可能性があります。そのため、宇宙探査機を構成する素材を傷めず、宇宙空間のような極限環境に耐性を持つ微生物を確実に不活化できる滅菌技術が求められています。
　本研究では、液体の水を原料とした低圧高周波水プラズマが、微生物の表面構造や生体分子を損傷することで、高い滅菌効果を示すことを明らかにしました。
　九州大学大学院総合理工学研究院の林信哉教授および大学院総合理工学府博士後期課程の山中綺良々らの研究グループは、低圧高周波水プラズマを用いて、耐熱性芽胞と放射線耐性菌の不活化効果を調べました。水プラズマは耐熱性芽胞の菌数を60分で6桁以上減少させ、酸素プラズマより短時間で高い滅菌効果を示しました。また、水プラズマ中のOHラジカルがタンパク質やアミノ酸を酸化・分解し、菌を不活化している可能性を明らかにしました。さらに、宇宙探査機に使用されるポリイミドフィルムへの影響は、従来より研究がなされてきた酸素を用いたプラズマより小さく、材料への負荷を抑えた滅菌法としての可能性が示されました。本成果は、宇宙探査機の外部表面や惑星環境に接触する機器に適用できる、材料への負荷が小さい滅菌技術の開発につながることが期待されます。
　本研究成果は、英国の科学雑誌「Scientific Reports」（速報版）に2026年8月4日（日本時間）に掲載されました。



研究者からひとこと
水を原料としたプラズマで、微生物を効果的に不活化しながら、宇宙探査機に使われる材料への影響を抑えられる可能性を示すことができました。宇宙探査がさらに活発になる中で、微生物を他の天体へ持ち込まないための技術は、生命探査の信頼性を守るうえでも重要です。今後は、水プラズマが微生物を不活化する仕組みをさらに詳しく明らかにし、実際の宇宙探査機にも応用できる滅菌技術へと発展させていきたいと考えています。（山中綺良々）

用語解説

(※1) 滅菌
・・・細菌、真菌、ウイルス、芽胞などを含む、すべての増殖可能な微生物を死滅または不活化し、試料や物品に生きた微生物が存在しない状態にするための処理です。
(※2) プラズマ
・・・気体にエネルギーを加えることで、電子やイオン、ラジカルなどが存在する状態になったものです。生成された活性種を利用して、微生物の不活化や物質表面の処理を行うことができます。
(※3) OHラジカル
・・・水分子から生成される、非常に反応性の高い活性種です。細菌を構成するタンパク質やDNAなどを酸化・分解することで、微生物の不活化に関与すると考えられています。
(※4) 極限環境微生物
・・・高温、乾燥、放射線、真空など、通常の生物にとって厳しい環境でも生存できる微生物です。本研究では、高熱に強い芽胞や放射線に強い細菌を対象としています。
(※5) ポリイミドフィルム
・・・耐熱性、絶縁性、耐放射線性に優れた高性能プラスチックフィルムです。人工衛星や宇宙探査機の断熱材、電気絶縁材などに広く使用されています。

論文情報

掲載誌：Scientific Reports
タイトル：Sterilization Mechanism and Material Compatibility of Low-Pressure RF Water Plasma for Spacecraft Surface Decontamination
著者名：Kirara Yamanaka , Yoshihito Yagyu & Nobuya Hayashi
DOI：10.1038/s41598-026-64078-7
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