Hydrodynamic evaluation of biofilm and flow drag reduction

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K13869
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 玉野 真司 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40345947)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: バイオ流体力学

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、微生物から構成されるバイオフィルムによる流動抵抗低減を研究目的としている。バイオフィルムの流動抵抗低減効果を円管内流れの圧力損失と流量の計測により明らかにすることを目指し、バイオフィルムの形成促進のための生物学的手法に加えて、バイオフィルムの表面粗さと粘弾性の流体力学的評価を行うことで、抵抗低減壁面としてのバイオフィルムの可能性を吟味し、その高機能化に取り組む。さらに、リブレット（微細な縦溝構造）の知見を応用した「バイオフィルムリブレット」を創成する。平成２９年度においては、バイオフィルムの流体力学的アプローチとして、まず、インキュベーター、クリーンベンチ、およびスムーズフローポンプを用いた長期間の連続稼働運転によるバイオフィルム形成のノウハウを構築した。また１週間連続稼働によるポンプの流量の誤差は１％以内であることを確認した。次に、共焦点レーザー顕微鏡を用いて、透明な薄膜であるバイオフィルムの凹凸形状を観察した。これにより、液体中にあるバイオフィルムの形成を確認することができた。また、クリスタルバイオレットを用いた染色によるバイオフィルムの観察のためのノウハウを構築した。その結果、クリスタルバイオレットの染色時間が１０分の場合に最もバイオフィルムを明確に観察できることを明らかにした。さらに、様々なバイオフィルムの流動特性を調査するために使用するテストプレートを製作するためのアクリル製流路を新たに製作した。