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2016 Fiscal Year Research-status Report

完全無容器状態でのタンパク質結晶成長技術の開発

Research Project

Project/Area Number 15K04669
Research InstitutionOsaka Ohtani University

Principal Investigator

牧 祥  大阪大谷大学, 薬学部, 助教 (20502256)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 萩原 政幸  大阪大学, 理学研究科, 教授 (10221491)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordscrystal growth / magnetic force / containerless condition / magnetic levitation
Outline of Annual Research Achievements

完全無容器結晶成長を実現する磁気力ブースターの開発を行った. 物質・材料研究機構(NIMS)のデータを参考に製作して臨んだが, 全く成功しなかった. そこで形状や材質を変更しながら, 試行錯誤で独自形状の磁気力ブースターを開発した. 8回目の試作機でようやく期待される結晶条件を実現した(2016年12月17日).更に改良した9回目と10回目の試作機は, 思ったほどの効果は出なかった. 8回目の試作機の特許化を, 阪大, 東大, NIMSなど売り込みに行っている. 現在、NIMSと交渉中である.
ほかに, 磁気浮上技術を応用し, 非定常短細線加熱法による卵白リゾチーム結晶の熱伝導率と熱拡散率の同時測定を行った(論文[1]の成果). タンパク質結晶の熱物性値計測に成功したおそらく世界初の成果であり, 日本熱物性学会から高く評価された. そのほか, 密度勾配項に作用する磁気力の効果を熱対流をモデルに検討した(論文[2]). 理論的には密度勾配項の無次元化に成功した点と, 密度勾配項に作用する磁気力の効果が無視できるくらい小さいことを初めて示した. 超電導マグネットコイル中心の軸対称磁気力が熱対流に及ぼす効果を三次元数値計算で解析した(論文[3]).
[1] 牧 祥, 藤原誠之, 前川龍之介, 田中誠一, 萩原政幸, “非定常短細線加熱法と磁気アルキメデス効果を用いた卵白リゾチーム結晶の熱伝導率と熱拡散率の同時測定”, 熱物性 Vol. 30 (3), pp. 131-139 (2016).
[2] S. Maki, “Magnetothermal convection of water with the presence or absence of a magnetic force acting on the susceptibility gradient”, PLoS ONE 11(9) 0160090 (26 pages), doi:10.1371, (2016).
[3] S. Maki, K. Tanaka, and S. Morimoto, “Magnetothermal convection of air in a shallow vessel under the application of an axisymmetric magnetic force”, Journal of the Physical Society of Japan 86, 024402 (10 pages), (2017).

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

磁気力ブースターの試作機はNIMSの形状と大きく異なっていたが、独自の三次元数値計算プログラムを使って、大まかに形状を予測することが出来た。また2015年次に開発した可視化装置により、細かい結晶粒子の挙動をリアルタイムで観察できたおかげで、結晶条件の高度化と最適設置位置を定量的に決定することが出来た。こうした理由により、当初の予想以上に進捗し、さらに熱物性値計測など新しい知見も得ることが出来た。

Strategy for Future Research Activity

磁気力ブースターの特許化の目処がまだ立っていないので、論文化が遅れそうな気配である。一方、2015年度に行った可視化実験の論文化、2016年度に行った熱物性値の温度依存性の実験データの論文化を急ぐつもりである。三次元数値計算による磁気熱対流の解析がほぼ終わりつつあり、この論文化も急ぐつもりである。最終年度としてふさわしい成果を量産できるように研究を今以上に加速するつもりである。

Causes of Carryover

当初予定していた消耗品(塩化ガドリニウム)の使用が少なくて済んだため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

今年度は常磁性沈殿剤を塩化ガドリニウム以外に拡大した実験も行う。

  • Research Products

    (6 results)

All 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Magnetothermal convection of air in a shallow vessel under the application of an axisymmetric magnetic force2017

    • Author(s)
      Syou Maki, Keito Tanaka, and Shotaro Morimoto
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 86 Pages: 024402(10pages)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.86.024402

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 非定常短細線加熱法と磁気アルキメデス効果を用いた卵白リゾチーム結晶の熱伝導率と熱拡散率の同時測定2016

    • Author(s)
      牧 祥, 藤原誠之, 前川龍之介, 田中誠一, 萩原政幸
    • Journal Title

      熱物性

      Volume: 30 Pages: 131-139

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Magnetothermal convection of water with the presence or absence of a magnetic force acting on the susceptibility gradient2016

    • Author(s)
      Syou Maki
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 11 Pages: 0160090

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0160090

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 磁気浮上技術を利用したタンパク質結晶の熱物性値計測法2016

    • Author(s)
      牧 祥, 藤原誠之, 田中誠一, 前川龍之介, 萩原政幸
    • Organizer
      バイオメディカル・ファジィ・システム学会 第29回年次大会
    • Place of Presentation
      高知県 高知市 高知工科大学 永国寺キャンパス
    • Year and Date
      2016-11-26 – 2016-11-27
  • [Presentation] 非定常短細線加熱法と磁気浮上法による卵白リゾチーム結晶の熱物性値2016

    • Author(s)
      牧 祥, 藤原誠之, 田中誠一, 前川龍之介, 萩原政幸
    • Organizer
      第11回 日本磁気科学会年会
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市 国立研究開発法人 物質・材料研究機構 千現地区
    • Year and Date
      2016-11-15 – 2016-11-17
  • [Presentation] Measurements of thermal conductivity and thermal diffusivity of hen egg-white lysozyme crystals and its solution using a transient short hot wire method2016

    • Author(s)
      Seiji Fujiwara, Syou Maki, Seiichi Tanaka, Ryunosuke Maekawa, and Masayuki Hagiwara
    • Organizer
      The 11th Asian Thermophysical Properties Conference (ATPC 2016)
    • Place of Presentation
      Pacifico Yokohama Annex Hall,Yokohama, Japan
    • Year and Date
      2016-10-02 – 2016-10-06
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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