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生体界面プラズマ流の極限時空間制御による標的遺伝子群発現誘導機構

研究課題

研究課題/領域番号 24246034
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東北大学

研究代表者

佐藤 岳彦  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10302225)

研究分担者 城倉 浩平  信州大学, 医学部, 准教授 (30303473)
小原 拓  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40211833)
金澤 誠司  大分大学, 工学部, 教授 (70224574)
宮原 高志  静岡大学, 工学研究科, 教授 (70239432)
連携研究者 小宮 敦樹  東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (60371142)
大谷 清伸  東北大学, 流体科学研究所, 助教 (80536748)
吉野 大輔  東北大学, 流体科学研究所, 助教 (80624816)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
47,710千円 (直接経費: 36,700千円、間接経費: 11,010千円)
2014年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2013年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2012年度: 31,200千円 (直接経費: 24,000千円、間接経費: 7,200千円)
キーワードバイオ流体力学 / 自己保存プラズマ流 / 極微小時空間解析 / 細胞応答 / 遺伝子発現
研究成果の概要

本研究では,高速高圧電源の開発,高時空間分解能を有する可視化システムの構築,高精度プラズマ特性同期計測システムの構築により,自己保存プラズマ流の生成制御および観察法の開発・製作に成功した.自己保存プラズマ流は,電圧印加後数百ナノ秒後に電極先端に微細な気泡群を構成し,突起状気泡の先端から秒速2 km程度でパルス状の放電電流と同期して断続的に進展を開始することを明らかにした.
遺伝子群発現誘導については,弱いプラズマ刺激に対し,プラズマ刺激の主要因となる過酸化水素と異なる代謝,免疫,再生などの機能を有する遺伝子群が発現することを網羅的遺伝子解析により明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (41件) (うち招待講演 11件)

  • [雑誌論文] 水中正ストリーマの進展開始電圧に及ぼす放電パラメータの影響2015

    • 著者名/発表者名
      藤田英理, 金澤誠司, 大谷清伸, 小宮敦樹, 金子俊郎, 佐藤岳彦
    • 雑誌名

      静電気学会誌

      巻: 39(1) ページ: 21-26

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of voltage polarity on oxidation-reduction potential by plasma in water2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Miyahara, Masanobu Oizumi, Tatsuyuki Nakatani and Takehiko Sato
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 4(4) 号: 4

    • DOI

      10.1063/1.4871475

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gene expression responses of HeLa cells to chemical species generated by an atmospheric plasma flow2014

    • 著者名/発表者名
      Mayo Yokoyama, Kohei Johkura and Takehiko Sato
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 450(4) 号: 4 ページ: 1266-1271

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2014.06.116

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Highly Temporal Visualization of Generation Process of Underwater Secondary Streamer From Developed Primary Streamer2014

    • 著者名/発表者名
      H. Fujita, S. Kanazawa, K. Ohtani, A. Komiya, T. Kaneko, T. Sato
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Plasma Science

      巻: 42 号: 10 ページ: 2398-2399

    • DOI

      10.1109/tps.2014.2325937

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Initiation process and propagation mechanism of positive streamer discharge in water2014

    • 著者名/発表者名
      H. Fujita, S. Kanazawa, K. Ohtani, A. Komiya, T. Kaneko, T. Sato
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 116 号: 21 ページ: 213301-213301

    • DOI

      10.1063/1.4902862

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fast propagation of an underwater secondary streamer by the appearance of a continuous component in the discharge current2014

    • 著者名/発表者名
      H. Fujita, S. Kanazawa, et. al.
    • 雑誌名

      Europhysics Letters

      巻: 105 号: 1 ページ: 15003-15003

    • DOI

      10.1209/0295-5075/105/15003

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evidence for hydrogen generation in laser- or spark-induced cavitation bubbles2013

    • 著者名/発表者名
      Takehiko Sato, Marc Tinguely, Masanobu Oizumi and Mohamed Farhat
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: Vol.102, Issue 7 号: 7

    • DOI

      10.1063/1.4793193

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatiotemporal analysis of propagation mechanism of positive primary streamer in water2013

    • 著者名/発表者名
      H. Fujita, S. Kanazawa, et. al.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 113 号: 11

    • DOI

      10.1063/1.4795765

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 培養液中プラズマ照射に対する細胞応答2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤佑介, 佐藤岳彦, 吉野大輔
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第50期総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 水中ストリーマ放電の開始・進展機構2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤岳彦, 藤田英理, 金澤誠司, 大谷清伸, 小宮敦樹, 金子俊郎
    • 学会等名
      静電気学会「放電プラズマによる水処理研究委員会」キックオフ講演会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-03-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大気圧水中放電の形成機構とバイオ応用2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤岳彦, 藤田英理, 金澤誠司, 大谷清伸, 小宮敦樹, 金子俊郎
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会 仙台“プラズマフォーラム”
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-02-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Plasma Sterilization Methods at Atmospheric Pressure2014

    • 著者名/発表者名
      Takehiko Sato
    • 学会等名
      1st Taiwan-Japan Workshop on Plasma Life Science and Technology (TJPL 2014)
    • 発表場所
      国立交通大学(台湾・新竹市)
    • 年月日
      2014-12-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 水中二次ストリーマのナノ秒時間分解画像と同期放電電流2014

    • 著者名/発表者名
      藤田英理, 金澤誠司, 大谷清伸, 小宮敦樹, 金子俊郎, 佐藤岳彦
    • 学会等名
      第24回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜情報文化センター(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-12-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 細胞照射用低温プラズマ流生成法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      岡崎和貴, 佐藤岳彦, 吉野大輔
    • 学会等名
      第24回環境工学総合シンポジウム2014
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ストリークカメラを用いた水中ストリーマの高時間分解解析2014

    • 著者名/発表者名
      藤田英理, 金澤誠司, 大谷清伸, 小宮敦樹, 金子俊郎, 佐藤岳彦
    • 学会等名
      日本機械学会第92期流体工学部門講演会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス(富山県富山市)
    • 年月日
      2014-10-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Generation and Transport of Chemical Species in Low-Temperature Atmospheric Plasma for Sanitization Device2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuji Shimizu, Masashi Hara, Gregor E. Morfill, Daisuke Yoshino and Takehiko Sato
    • 学会等名
      14th International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI2014)
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-10-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Propagation Processes of Primary and Secondary Streamers by Pulsed Discharge in Water2014

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Fujita, Seiji Kanazawa, Kiyonobu Ohtani, Atsuki Komiya, Toshiro Kaneko and Takehiko Sato
    • 学会等名
      14th International Symposium on Advanced Fluid Information (AFI2014)
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-10-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Plasma Characterisitics of Discharge in a Culture Medium2014

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sato, Tomoki Nakajima, Takehiko Sato and Daisuke Yoshino
    • 学会等名
      11th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2014)
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-10-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effects of a Cold Plasma Flow on HeLa Cells Viability2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Okazaki, Takehiko Sato and Daisuke Yoshino
    • 学会等名
      11th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2014)
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-10-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 空気-水プラズマによるガス流駆動への水の導電率の影響2014

    • 著者名/発表者名
      清水鉄司, 岸本直也, 吉野大輔, 原将志, Gregor E. Morfill, 佐藤岳彦
    • 学会等名
      日本機械学会2014年度年次大会
    • 発表場所
      東京電機大学東京千住キャンパス(東京都足立区)
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 水中正ストリーマの進展開始電圧に及ぼす放電パラメータの影響2014

    • 著者名/発表者名
      藤田英理, 金澤誠司, 大谷清伸, 小宮敦樹, 金子俊郎, 佐藤岳彦
    • 学会等名
      第38回静電気学会全国大会
    • 発表場所
      広島国際大学呉キャンパス(広島県呉市)
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 細胞培養液中放電のプラズマ特性2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤佑介, 佐藤岳彦, 吉野大輔
    • 学会等名
      第38回静電気学会全国大会
    • 発表場所
      広島国際大学呉キャンパス(広島県呉市)
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 細胞培養液中におけるプラズマ生成法の開発とHeLa細胞への照射2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤佑介, 佐藤岳彦, 吉野大輔
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第50期秋季講演会
    • 発表場所
      東北学院大学多賀城キャンパス(宮城県多賀城市)
    • 年月日
      2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Role of continuous discharge current for secondary streamer in water2014

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Fujita, Seiji Kanazawa, Kiyonobu Ohtani, Atsuki Komiya, Toshiro Kaneko and Takehiko Sato
    • 学会等名
      International Symposium on Electrohydrodynamics (ISEHD 2014)
    • 発表場所
      ザ・ビーチタワー沖縄(沖縄県中頭郡北谷町)
    • 年月日
      2014-06-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Gas Flow Formation by Plasma Discharge on Water Surface2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuji Shimizu, Naoya Kishimoto, Masashi Hara, Daisuke Yoshino, Gregor E. Morfill and Takehiko Sato
    • 学会等名
      International Symposium on Electrohydrodynamics (ISEHD 2014)
    • 発表場所
      ザ・ビーチタワー沖縄(沖縄県中頭郡北谷町)
    • 年月日
      2014-06-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマによる病原性微生物殺滅法と医療応用2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤岳彦
    • 学会等名
      大気圧プラズマによる環境対策に関する特別講演会 -健康社会・環境改善のための最先端プラズマ技術-
    • 発表場所
      日本機械学会(東京都新宿区)
    • 年月日
      2014-06-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Generation of micro plasma in water for biomedical applications2014

    • 著者名/発表者名
      Daiki Masui, Daisuke Yoshino, Seiji Kanazawa, Toshiro Kaneko and Takehiko Sato
    • 学会等名
      5th International Conference on Plasma Medicine (ICPM5)
    • 発表場所
      奈良県新公会堂(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2014-05-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマ流への暴露による細胞応答

    • 著者名/発表者名
      佐藤岳彦
    • 学会等名
      第1回 日本機械学会部門協議会「高度物理刺激と生体応答に関する研究分科会(P-SCC12)」特別講演会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ワイヤ電極を用いた気液プラズマ流の化学種生成特性

    • 著者名/発表者名
      原将志、吉野大輔、佐藤岳彦
    • 学会等名
      第23回環境工学総合シンポジウム2013
    • 発表場所
      東京海洋大学品川キャンパス(東京都港区)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 水中放電におけるストリーマチャネル生成過程の可視化

    • 著者名/発表者名
      藤田英理、佐藤岳彦、金澤誠司、大谷清伸、小宮敦樹
    • 学会等名
      第41回可視化情報シンポジウム
    • 発表場所
      工学院大学新宿キャンパス(東京都新宿区)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Gene ontology analysis for HeLa cells exposed to a plasma- or H2O2-treated culture medium

    • 著者名/発表者名
      Takehiko Sato, Mayo Yokoyama and Kohei Johkura
    • 学会等名
      21st International Symposium on Plasma Chemistry
    • 発表場所
      ケアンズ・コンベンションセンター(オーストラリア・ケアンズ市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Role of pulsed repetitive current for positive primary streamers in water

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Fujita, Seiji Kanazawa, Kiyonobu Ohtani, Atsuki Komiya and Takehiko Sato
    • 学会等名
      21st International Symposium on Plasma Chemistry
    • 発表場所
      ケアンズ・コンベンションセンター(オーストラリア・ケアンズ市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 気液プラズマによる気流駆動機構

    • 著者名/発表者名
      佐藤岳彦、岸本直也、清水鉄司、Gregor E. Morfill
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県岡山市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 水中1次ストリーマの高時空間分解能計測

    • 著者名/発表者名
      藤田英理, 金澤誠司, 金子俊郎, 大谷清伸, 小宮敦樹, 佐藤岳彦
    • 学会等名
      高速度イメージングとフォトニクスに関する総合シンポジウム2013
    • 発表場所
      ホテルサンルート室蘭(北海道室蘭市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマによる病原性微生物殺滅法と医療応用

    • 著者名/発表者名
      佐藤岳彦
    • 学会等名
      静電気学会‐エアロゾル学会合同シンポジウム 大気汚染物質の除去に関する特別講演会
    • 発表場所
      大阪府立大学中百舌鳥キャンパス(大阪府堺市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Plasma sterilization at low temperature and the transport mechanism of chemical species

    • 著者名/発表者名
      Takehiko Sato
    • 学会等名
      Seminar in National University of Singapore
    • 発表場所
      シンガポール国立大学(シンガポール)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Characteristics of Chemical Species Generated by a Gas-Liquid Plasma Flow Using a Wire Electrode

    • 著者名/発表者名
      Masashi Hara, Daisuke Yoshino, Tetsuji Shimizu and Takehiko Sato
    • 学会等名
      10th International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Flow Formation in Atmospheric Plasma Discharge between Pin Electrode and Water Surface

    • 著者名/発表者名
      Tetsuji Shimizu, Gregor E. Morfill, Naoya Kishimoto, Masashi Hara, Daisuke Yoshino and Takehiko Sato
    • 学会等名
      13th International Symposium on Advanced Fluid Information
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Visualized Propagation Process of Positive Primary Streamers in Water

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Fujita, Seiji Kanazawa, Kiyonobu Ohtani, Atsuki Komiya and Takehiko Sato
    • 学会等名
      13th International Symposium on Advanced Fluid Information
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] On Hydrogen Generation by the Collapse of Cavitation Bubbles

    • 著者名/発表者名
      Takehiko Sato, Marc Tinguely, Masanobu Oizumi and Mohamed Farhat
    • 学会等名
      13th International Symposium on Advanced Fluid Information
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Driving mechanism of plasma-induced gas flow between needle electrode and water surface

    • 著者名/発表者名
      Takehiko Sato, Tetsuji Shimizu, Naoya Kishimoto and Gregor Morfill
    • 学会等名
      8th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology
    • 発表場所
      国立交通大学(台湾・新竹市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマ流の生成機構~水中ストリーマの進展ならびに針-水面プラズマによるガス流誘起~

    • 著者名/発表者名
      佐藤岳彦
    • 学会等名
      2014年度第1回静電気学会研究会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] プラズマ利用による殺菌反応

    • 著者名/発表者名
      佐藤岳彦
    • 学会等名
      平成26年電気学会全国大会シンポジウム S1「大気圧プラズマの反応シミュレーションの進歩」
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス(愛媛県松山市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Gene Expression Analysis Using a Microarray for Hela Cells Exposed to a Plasma Flow

    • 著者名/発表者名
      Takehiko Sato, Mayo Yokoyama and Kohei Johkura
    • 学会等名
      9th International Bioelectrics Symposium
    • 発表場所
      KKRホテル熊本(熊本県熊本市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Comprehensive Gene Expression Analysis of HeLa Cells in Response to Plasma Stimuli

    • 著者名/発表者名
      Mayo Yokoyama, Takehiko Sato and Kohei Johkura
    • 学会等名
      9th International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      ホテルメトロポリタン仙台(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大気圧プラズマ流の照射によるHeLa細胞の生体応答

    • 著者名/発表者名
      佐藤岳彦
    • 学会等名
      第28回九州・山口プラズマ研究会
    • 発表場所
      由布院倶楽部(大分県由布市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of plasma sterilization device using atmospheric air

    • 著者名/発表者名
      Takehiko Sato, Masayuki Ishida, Kazuhiro Nakamuraya, Tomoki Nakajima and Daisuke Yoshino
    • 学会等名
      II International Conference on Antimicrobial Research
    • 発表場所
      リスボン大学(ポルトガル・リスボン市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 水中プラズマのストリーマ進展過程

    • 著者名/発表者名
      藤田英理、佐藤岳彦、金澤誠司、大谷清伸、小宮敦樹
    • 学会等名
      電気学会 プラズマ・パルスパワー合同研究会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Sterilization device using air plasma under reduced-pressure environment

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yoshino, Kazuhiro Nakamuraya, Tomoki Nakajima and Takehiko Sato
    • 学会等名
      5th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス(愛知県名古屋市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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