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生体分散プラズマ流の帯電制御による細胞空間格子配列法の開発

Research Project

Project/Area Number 20656033
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

佐藤 岳彦  Tohoku University, 流体科学研究所, 准教授 (10302225)

Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2008: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords流体工学 / 機械力学・制御 / 生物・生体工学 / プラズマ加工 / バイオテクノロジー / 微粒子プラズマ / 帯電 / 細胞
Research Abstract

本研究は,大気圧プラズマ流中に細胞を包含するナノ・マイクロスケールの液滴を分散し,その帯電量を制御することにより,細胞を空間格子構造に均一配列させる研究課題であり,革新的な遺伝子導入プロトコル創成への基礎研究と成すことを目的としている.
平成21年度は,平成20年度に液滴の空間配列の可能性を示唆する成果をえられたものの,空間中への配列に至らなかった要因を検証した.その結果,本年度は,細胞を液体培地表面に配列することを想定し,液面上に微粒子を配列する手法の開発を進めた.液面上に分散させた粒径数十μmのポリマー微粒子に,大気圧低温プラズマ流を照射し照射条件を最適化した結果,規則的に配列する微粒子列が形成される可能性があることを発見した.これは,微粒子の間隔が概ね等間隔の列を形成する現象であるが,プラズマ流の照射が無くなると同時に微粒子列は消滅することから,プラズマ流の荷電粒子による帯電と印加電圧による電場の形成ならびに液面形状の変化による流体力学的作用が相乗して生じた現象であると推察した.そこで,流体力学的作用を明らかにするために,液面の変形や気液界面現象について解析を進めた.また,微粒子を細胞に置換することも検討した.これより,プラズマ流と液面の干渉により,中心から放射状に外側に向かい流動場が形成され,同時に熱が拡散と対流で移動することが明らかになった.一方,微粒子はこれらの流れの影響を大きく受けずにプラズマ流の照射位置付近に留まることから,大気圧プラズマ流による微粒子配列の可能性が示唆された.
これらの研究は,連携研究者や海外共同研究先のマックスプランク地球圏外物理研究所(ドイツ)との意見交換や共同実験を通し進めた.

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2010 2009

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Study of 3D Plasma Clusters' Environment by Emission Spectroscopy2009

    • Author(s)
      Tetyana Antonova
    • Journal Title

      New Journal of Physics 11

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Characteristics of a Plasma Flow Generated in Pure Water Vapor at Atmospheric Pressure and Its Sterilization Efficacy2010

    • Author(s)
      Takehiko Sato
    • Organizer
      International Workshop on Plasmas with Liquids(IWPL 2010)
    • Place of Presentation
      松山
    • Year and Date
      2010-03-23
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 水面近傍に形成した大気圧プラズマ流の気液流動場解析2010

    • Author(s)
      岩渕豊
    • Organizer
      日本機械学会東北支部第45期総会・講演会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2010-03-12
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanism of Sterilization by Steam Plasma Flow at Atmospheric Pressure for Innovative Autoclave2009

    • Author(s)
      Takehiko Sato
    • Organizer
      2nd International Conference on Plasma Medicine (ICPM-2)
    • Place of Presentation
      サンアントニオ(アメリカ)
    • Year and Date
      2009-03-20
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

URL: 

Published: 2008-04-01   Modified: 2016-04-21  

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