2018 Fiscal Year Research-status Report
Velocity imaging of turbulence flow using Rheo-NMR
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18KK0075
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
菅瀬 謙治 京都大学, 工学研究科, 准教授 (00300822)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 大智 京都大学, 工学研究科, 助教 (40746616)
Walinda Erik 京都大学, 医学研究科, 助教 (80782391)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2021-03-31
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| Keywords | Rheo-NMR / 速度イメージング / off-center Couette cell |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らは、2016年からScheler博士（ドイツ）とタンパク質の線維化に関するRheo-NMR（剪断流をかけながらNMR測定できる）の共同研究を続けている。これまでに世界最高感度のRheo-NMR装置を製作した。同装置ではガラス棒をNMR管に挿入し、NMR管だけを回転することで剪断流を発生させる。興味深いことに、この回転中心を僅かにずらして乱流をつくらないとタンパク質が線維化しなかった。しかし、乱流は理論的な解析が困難である。また、現在のRheo-NMR装置では乱流を厳密に制御できない。そこで、本研究では、回転中心を系統的にずらせられる機構を備えたRheo-NMR装置を製作し、それを持ってドイツのScheler博士を訪問し、同博士の特徴的な技術である水の流れのイメージング法で、実験的に乱流の速度分布を視覚化し、タンパク質に影響を及ぼす乱流の特徴を明らかにする。
昨年度は、3月にScheler博士の研究室を訪問し、同博士のRheo-NMR装置を用いて水の速度イメージングを行った。ここでは、回転中心をずらした際にどのようなイメージングができるのか、またどのような問題が発生するのかについて調査を行った。その結果、回転中心をずらすと間隙が狭い方では速く水が移動するのに対して、間隙が広い方では、興味深いことに、回転軸（ガラス棒）の回転方向とは逆向きに水が流れることが分かった。現在、この速度のマップから剪断力を計算し、剪断力のイメージ図を描画しようとしているところである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概ね順調に進展しているが、Rheo-NMR二号機の装置開発が遅れている。この理由は、Rheo-NMR初号機の特許化および製品化が決まり、そのことに時間が割かれたためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは、昨年度の３月に測定した水の速度イメージングのデータからNMR管内の剪断力のイメージ図を作成する。昨年度はScheler博士が考案した回転軸をずらす機構で水の速度イメージングを行ったが、これが上手く行ったことと、上記のRheo-NMR二号機の製作の遅れから、今年度もScheler博士の考案した機構で実験を行う。とくに回転軸をずらすことによる剪断力の変化とタンパク質の凝集がどのように関連するのか明らかにする。このために、まずは京都大学側で申請者が所有するCouette cellを用いて回転軸をずらしながら撹拌を行い、どのような条件（ズレの大きさ、回転速度、バッファーなど）でタンパク質が凝集化するのかを明らかにする。決定した条件をドイツのRheo-NMR内に再現し、水の速度イメージングを行う。
また、Rheo-NMR初号機の特許かと製品化が７月頃に落ち着く予定であるため、その後に２号機の製作に入る。
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| Causes of Carryover |
現在までの進捗状況にも述べたように、Rheo-NMR二号機の製作が遅れているため、その分の予算が次年度使用額として生じた。
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