2001 Fiscal Year Annual Research Report
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11650239
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| Research Institution | KURUME NATIONAL COLLEGE OF TECHNOLOGY |
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Principal Investigator |
平碆 国男 久留米工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40037958)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 健一 久留米工業高等専門学校, 制御情報工学科, 教授 (20037857)
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| Keywords | 生体凍結保存 / 凍結・融解制御 / 超音波振動 |
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| Research Abstract |
本研究は、大型組織細胞の凍結保存技術の確立を目標にして、伝熱制御と超音波場による凍結・解凍過程の能動的な制御技術の開発を行う。第1段階として、観察・計測が容易な含水紙及びタマネギの表皮細胞を用い、2次元的平板試料を用いて凍結・解凍実験を行い、氷晶の成長開始温度、成長速度、成長形態、試料内の流動・伝熱特性等に及ぼす超音波の影響を調べた。次の段階では、含水積層紙及びタマネギの鱗茎細胞ブロックを試料とし、3次元的厚みを有する細胞による凍結実験を行った。この研究の概要と得られた知見を以下に述べる。
(1)超音波の周波数・強度を変化して印可できる凍結・解凍実験装置を設計・製作し、微細熱電対による試料の温度分布測定やディジタルマイクロスコープとビデオ解析装置による凍結・融解挙動や生体内部流動の観察を行えるようにした。
(2)製作した実験装置を用い、流動中のフロリナート冷却液に浸積したタマネギ表皮細胞の凍結挙動を調べた。その結果、超音波振動の印可により超音波の強度がある値を越えると凍結温度が約5℃上昇することが判明した。また、顕微鏡観察により、超音波振動によるフロリナート冷却液のキャビテーション気泡が凍結開始時の氷核生成に関係があるような画像が得られた。この現象については、さらに詳細な現象観察が必要である。
(3)タマネギ表皮細胞の凍結挙動において、新鮮な試料は明瞭なモザイク的な凍結挙動をするが、1回の凍結・解凍過程を経ることにより、初め試料表面に霞状の凍結模様が広がりその後不明瞭なモザイク状凍結が起こる2段階の凍結挙動に移行することが観察された。これは凍結・解凍過程における細胞損傷の結果である。
(4)超音波印可により、タマネギ表皮細胞内の強制流動現象が観察されたが、全細胞均一ではなく、細胞毎にその流動の程度が異なっていた。
(5)含水積層紙及びタマネギの鱗茎細胞ブロックを試料とした凍結実験において、試料ブロックの凍結・融解過程の温度変化を測定した。温度データの解析は今後の課題として残った。
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