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エアリフト型動物細胞培養槽のミリ・マイクロ・ナノ・フルイディクス

研究課題

研究課題/領域番号 17360082
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関九州大学

研究代表者

渡部 正夫  九州大学, 大学院工学研究院, 助教授 (30274484)

研究分担者 真田 俊之  九州大学, 大学院工学研究院, 助手 (50403978)
澤江 義則 (澤江 善則)  九州大学, 大学院工学研究院, 助教授 (10284530)
杉村 丈一  九州大学, 大学院工学研究院, 教授 (20187660)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
15,500千円 (直接経費: 15,500千円)
2006年度: 5,900千円 (直接経費: 5,900千円)
2005年度: 9,600千円 (直接経費: 9,600千円)
キーワードbubble / cell / bubbly flow / wake(5)flow visualization / transport phenolnena / extracellular matrix / wake / extra cellular matrix / visualization / transport phenomena
研究概要

気泡流動を用いたエアリフト型動物培養細胞槽の生産性向上のために,(1)「上昇気泡挙動」と(2)「細胞の輸送現象」の見地から研究を行った.
均一気泡流動を実現するためには,最適な気泡数密度すなわち,気泡径および気泡間隔を決定する必要がある.界面活性剤の影響が気泡挙動には非常に重要となってくるために,超純水中における気泡挙動を観察した.
自由界面と上昇気泡の反発においては接触時間は突入速度によらず一定であり,反発過程におけるエネルギー散逸は非常に小さいことがわかった.超純水中における並行して上昇する2気泡問に働く相互作用に関しては,2気泡が合体する場合には気泡形状変化を伴って速度低下が見られた.反発する場合にも大きな速度低下が観察された.
また,シリコンオイル中に紫外線誘起フォトクロミック染料を溶解し,気泡の後流の可視化観察を行った.並行して上昇する2気泡が衝突後に反発する場合には,気泡後部に発達した後流が衝突と同時に剥離し,2気泡問に入り込み衝突後の気泡挙動に大きな影響を与えることがわかった.また,繰り返し反発する場合には,気泡後部に発達するdouble thread型およびhorse-shoe型後流が観察され,単一上昇気泡の挙動との類似を観察した.
さらに,細胞活動と細胞外マトリックスにおける輸送現象に着目し,細胞周囲における物質輸送現象を解明するために,ジェル内に懸架された動物細胞(牛由来軟骨細胞)と細胞代謝によって細胞周囲に構築される細胞外マトリックスにおける糖の拡散現象を可視化した.細胞活動により細胞周囲には細胞外マトリックスの形成が観察され,特に拡散種の電荷の影響が大きいことを観察した.

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (20件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] 格子ボルツマン法における複雑境界での滑りなし条件(第1報,時空間跳ね返り法の構築)2007

    • 著者名/発表者名
      渡部正夫, 真田俊之, 城田農, 松隈洋佑
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 73-726

      ページ: 459-466

    • NAID

      110006224605

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 気体圧力変動を用いた単一サブミリ気泡発生法2007

    • 著者名/発表者名
      城田農, 真田俊之, 荒田康弘, 渡部正夫, 亀田正治
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 73-726

      ページ: 467-473

    • NAID

      110006224606

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] フォトクロミック染料による気泡後部定在渦の可視化2007

    • 著者名/発表者名
      城田農, 小野友輝, 杉原慶治, 真田俊之, 渡部正夫
    • 雑誌名

      日本混相流学会・混相流研究の進展 2

      ページ: 125-132

    • NAID

      10019504616

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] No-slip Boundary Condition on Complex Geometry in Lattice Boltzmann Method (1st Report, Construction of Space-Time bounce-Back Method)2007

    • 著者名/発表者名
      M.WATANABE, T.SANADA, M.SHIROTA, Y.MATSUKUMA
    • 雑誌名

      Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, series B Vol.73,No.726

      ページ: 459-466

    • NAID

      110006224605

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation of Single Bubble of Sub-millimeter Size Using Pulsed Pressure Fluctuation of Gas2007

    • 著者名/発表者名
      M.SHIROTA, T.SANADA, Y.ARATA, M.WATANABE, M.KAMEDA
    • 雑誌名

      Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, series B Vol.73,No.726

      ページ: 467-473

    • NAID

      110006224606

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Visualization of a Standing Eddy at the Rear of the Bubble by Using Photochromic Dye2007

    • 著者名/発表者名
      M.SHIROTA, T.ONO, K.SUGIHARA, T.SANADA, M.WATANABE
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Multiphase Flow, Progress in Multiphase Flow Research Vol.2

      ページ: 125-132

    • NAID

      130004488722

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 格子ボルツマン法における複雑境界でのすべりなし条件 (第1報,時空間跳ね返り法の構築)2007

    • 著者名/発表者名
      渡部正夫, 真田俊之, 城田農, 松隈洋祐
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(B編) 73-726

      ページ: 459-466

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 水平に並んで上昇する2気泡の合体と反発2006

    • 著者名/発表者名
      真田俊之, 杉原慶治, 城田農, 渡部正夫, 深野徹
    • 雑誌名

      日本混相流学会・混相流研究の進展 1

      ページ: 1-8

    • NAID

      130004488681

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Interaction and coalescence of bubbles in stagnant liquid2006

    • 著者名/発表者名
      T.SANADA, M.WATANABE, T.FUKANO
    • 雑誌名

      Multiphase Science and Technology 18-2

      ページ: 155-174

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In-line motion of a pair of bubbles in a viscous liquid2006

    • 著者名/発表者名
      T.SANADA, M.WATANABE
    • 雑誌名

      JSME International Journal, series B 49-2

      ページ: 410-418

    • NAID

      110004717695

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Bouncing and Coalescence of a Pair of Bubbles Rising Side by Side2006

    • 著者名/発表者名
      T.SANADA, K.SUGIHARA, M.SHIROTA, M.WATANABE, T.FUKANO
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Multiphase Flow, Progress in Multiphase Flow Research Vol.1

      ページ: 1-8

    • NAID

      130004488681

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Interaction and coalescence of bubbles in stagnant liquid2006

    • 著者名/発表者名
      T.SANADA, M.WATANABE, T.FUKANO
    • 雑誌名

      Multiphase Science and Technology Vol.18,No.2

      ページ: 155-174

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In-line Motion of a Pair of Bubbles in a Viscous Liquid2006

    • 著者名/発表者名
      M.WATANABE, T.SANADA
    • 雑誌名

      JSME International Journal, Series B Vol.49,No.2

      ページ: 410-418

    • NAID

      110004717695

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] In-line Motion of a Pair of Bubbles in a Viscous Liquid2006

    • 著者名/発表者名
      M.WATANABE, T.SANADA
    • 雑誌名

      JSME International Journal,Series B 49-2

      ページ: 410-418

    • NAID

      110004717695

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Behavior of a single coherent gas bubble chain and surrounding liquid jet flow structure2005

    • 著者名/発表者名
      T.SANADA, M.WATANABE, T.FUKANO, A.KARIYAZAKI
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science 60-17

      ページ: 4886-4900

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of viscosity on coalescence of a bubble upon impact with a free surface2005

    • 著者名/発表者名
      T.SANADA, M.WATANABE, T.FUKANO
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science 60-19

      ページ: 5372-5384

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Behavior of a single coherent gas bubble chain and surrounding liquid jet flow structure2005

    • 著者名/発表者名
      T.SANADA, M.WATANABE, T.FUKANO, A.KARIYAZAKI
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science Vol.60,No.17

      ページ: 4886-4900

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effects of viscosity on coalescence of a bubble upon impact with a free surface2005

    • 著者名/発表者名
      T.SANADA, M.WATANABE, T.FUKANO
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science Vol.60,No.19

      ページ: 5372-5384

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Behavior of a single coherent gas bubble chain and surrounding liquid jet flow structure2005

    • 著者名/発表者名
      T.SANADA, M.WATANABE, T.FUKANO, A.KARIYAZAKI
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science Vol.60, No.17

      ページ: 4886-4900

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of viscosity on coalescence of a bubble upon impact with a free surface2005

    • 著者名/発表者名
      T.SANADA, M.WATANABE, F.FUKANO
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science Vol.60, No.19

      ページ: 5372-5384

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] 微細気泡の生成方法及び微細気泡生成装置2006

    • 発明者名
      城田農, 真田俊之, 渡部正夫
    • 権利者名
      城田農, 真田俊之, 渡部正夫
    • 産業財産権番号
      2006-021262
    • 出願年月日
      2006
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 微細気泡の生成方法及び微細気泡生成装置2006

    • 発明者名
      城田 農, 真田 俊之, 渡部 正夫
    • 権利者名
      城田 農, 真田 俊之, 渡部 正夫
    • 産業財産権番号
      2006-021262
    • 出願年月日
      2006
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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