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不凍タンパク質とイオンの協同効果による氷スラリー流中の氷粒子成長の高度制御

研究課題

研究課題/領域番号 24360081
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

萩原 良道  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (50144332)

研究分担者 稲田 孝明  産業技術総合研究所, 主任研究員 (60356491)
角田 直人  首都大学東京, 准教授 (70345437)
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
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2013年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード省エネルギー / 蛋白質 / 結晶成長 / 生物物理 / ナノバイオ / 熱工学 / 氷スラリー流 / 協同効果 / マイクロスケール伝熱
研究成果の概要

微細流路内の氷水混合体(氷スラリー)の実験を行い、氷スラリーに塩と不凍タンパク質を添加することにより、不凍タンパク質を添加していない場合に比べて氷粒子塊の規模が小さくなることを得た。この理由を明らかにするために、不凍タンパク質とイオンの混合水溶液の一方向凍結実験を行い、溶質の相互作用により不凍タンパク質とイオンの濃度分布の時間依存性が変化することを得た。また、分子動力学解析により、イオンと不凍タンパク質と氷表面の相互作用の知見を得た。さらに、不凍タンパク質の一部分に着想を得たポリペプチドの有効性を明らかにした。

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

    (42件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (32件) 図書 (2件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Supercooling enhancement by adding antifreeze protein and ions to water in a narrow space2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshimichi Hagiwara and Hiroki Aomatsu
    • 雑誌名

      Int. J. Heat Mass Transfer

      巻: 86 ページ: 55-64

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.02.058

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Diffusion of cations in salt solutions between ice walls2015

    • 著者名/発表者名
      Yuta Nohara and Yoshimichi Hagiwara
    • 雑誌名

      Molecular Simulation

      巻: 41 号: 10-12 ページ: 980-985

    • DOI

      10.1080/08927022.2014.931580

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 不凍タンパク質とイオンが水と氷に与える影響に関する古典分子動力学解析2013

    • 著者名/発表者名
      萩原 良道
    • 雑誌名

      アンサンブル

      巻: 15 ページ: 172-178

    • NAID

      130004964856

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 不凍タンパク質会合体と塩化ナトリウムによる氷粒子凝集抑制2014

    • 著者名/発表者名
      平 和也
    • 学会等名
      第3回生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくりシンポジウム
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 氷結晶面に吸着した冬ガレイ由来不凍タンパク質と氷水界面近傍のイオンによる氷成長抑制効果の解析2014

    • 著者名/発表者名
      安井 達也
    • 学会等名
      第3回生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくりシンポジウム
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 不凍タンパク質からヒントを得たポリペプチドと塩の混合水溶液における界面温度低下2014

    • 著者名/発表者名
      貝島 正
    • 学会等名
      第3回生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくりシンポジウム
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 不凍タンパク質とイオンの添加による界面温度低下2014

    • 著者名/発表者名
      萩原 良道
    • 学会等名
      「氷の準液体相と不凍現象」ワークショップ
    • 発表場所
      寝屋川市
    • 年月日
      2014-11-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 加熱したポリペプチド水溶液による氷界面温度低下の促進2014

    • 著者名/発表者名
      西 真人
    • 学会等名
      「氷の準液体相と不凍現象」ワークショップ
    • 発表場所
      寝屋川市
    • 年月日
      2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 陽イオンと氷のピラミッド面に吸着した不凍タンパク質の水和殻内の水分子の挙動2014

    • 著者名/発表者名
      寺井 航
    • 学会等名
      「氷の準液体相と不凍現象」ワークショップ
    • 発表場所
      寝屋川市
    • 年月日
      2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] On the depression of ice/water interface temperature by adding antifreeze protein and ions to water in a narrow space2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshimichi Hagiwara
    • 学会等名
      2nd Ice-binding Protein Confere
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-08-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Trapping of water molecules by cations and sites of winter flounder antifreeze protein adsorbed on an ice pyramidal facet2014

    • 著者名/発表者名
      Koh Terai
    • 学会等名
      2nd Ice-binding Protein Confere
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-08-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of the depression of ice/water interface temperature by heating polypeptide solutions2014

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nishi
    • 学会等名
      2nd Ice-binding Protein Confere
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2014-08-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくり2014

    • 著者名/発表者名
      萩原 良道
    • 学会等名
      特定非営利活動法人CAE懇話会 第39回関西CAE懇話会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2014-06-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 不凍タンパク質の一部を基にしたポリペプチドの氷成長抑制2014

    • 著者名/発表者名
      西 真人
    • 学会等名
      第51回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      浜松市
    • 年月日
      2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Comparison of the effects of two different dilute solutions of antifreeze protein and ions on ice growth2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Aomatsu
    • 学会等名
      24th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Sanyo-Onoda, Yamaguchi, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 微細流路内における不凍タンパク質を含む氷スラリー流の速度場計測2013

    • 著者名/発表者名
      中川 嘉章
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス
    • 発表場所
      弘前市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 微細流路における不凍タンパク質と塩化ナトリウムの水溶液流内の氷成長と温度場2013

    • 著者名/発表者名
      平 和也
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス
    • 発表場所
      弘前市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 一方向凝固における氷・水界面に内部電場が与える影響2013

    • 著者名/発表者名
      萩原 良道
    • 学会等名
      潜熱工学シンポジウム
    • 発表場所
      神戸市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 微細流路内における不凍タンパク質および塩化ナトリウム水溶液の氷結晶成長2013

    • 著者名/発表者名
      萩原 良道
    • 学会等名
      23回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 不凍タンパク質あるいは数種のイオンの希薄水溶液の氷成長抑制効果2013

    • 著者名/発表者名
      青松 大貴
    • 学会等名
      第2回生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくりシンポジウム
    • 発表場所
      京都市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 生物由来の氷成長制御物質の一部分と氷との相互作用2013

    • 著者名/発表者名
      寺井 航
    • 学会等名
      第2回生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくりシンポジウム
    • 発表場所
      京都市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 生体防御物質から着想を得た氷成長抑制物質の開発2013

    • 著者名/発表者名
      西 真人
    • 学会等名
      第2回生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくりシンポジウム
    • 発表場所
      京都市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 塩水溶液あるいは塩と不凍タンパク質の混合水溶液におけるイオンの拡散2013

    • 著者名/発表者名
      野原 佑太
    • 学会等名
      第2回生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくりシンポジウム
    • 発表場所
      京都市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Diffusion of ions in the salt solutions between ice walls2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshimichi Hagiwara
    • 学会等名
      3rd Int. Conference on Molecular Simulation
    • 発表場所
      神戸市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 一方向凝固における氷・水界面に内部電場が与える影響2012

    • 著者名/発表者名
      青松大貴, 前田穣, 萩原良道
    • 学会等名
      第1[回生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくりシンポジウム
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2012-12-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 氷壁に挟まれた3種類の塩水溶液における陽イオンの挙動解析2012

    • 著者名/発表者名
      野原佑太, 黒島考平, 萩原良道
    • 学会等名
      第1回生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくりシンポジウム
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2012-12-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 微細流路内の不凍タンパク質を含む氷スラリー流の温度計測2012

    • 著者名/発表者名
      中川嘉章, 萩原良道
    • 学会等名
      第1[回生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくりシンポジウム
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2012-12-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 生物の不凍機能にヒントを得た氷成長制御2012

    • 著者名/発表者名
      萩原良道
    • 学会等名
      第2回潜熱工学シンポジウム
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2012-12-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 電場の氷結晶成長への影響に関する分子動力学的解析2012

    • 著者名/発表者名
      黒島考平, 萩原良道
    • 学会等名
      第26回分子動力学シミュレーション討論会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2012-11-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 局所の速度と時間スケールを用いた粒子運動予測に対する実験的検証2012

    • 著者名/発表者名
      萩原良道, 藤井秀仁, 北川石英
    • 学会等名
      日本機械学会流体工学部門講演会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2012-11-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Molecular dynamics simulation for the behavior of cations near ice wall2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Nohara, K. Kuroshima, Y. Hagiwara
    • 学会等名
      JSME-CMD International Computational Mechanics Symposium
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2012-10-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Experimental verification for the prediction of particle path and particle Reynolds number using local Stokes number2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Hagiwara, H. Fujii and A. Kitagawa
    • 学会等名
      7^<th> International Symposium Turbulence, Heat and Mass Transfer
    • 発表場所
      Palermo, Italy
    • 年月日
      2012-09-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 分子動力学法による氷壁付近のイオンの挙動2012

    • 著者名/発表者名
      野原佑太, 萩原良道, 黒島考平
    • 学会等名
      日本機械学会2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢市
    • 年月日
      2012-09-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Temperature, flow velocity and protein concentration near ice surfaces in mini-channels2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Onishi, Y. Nakagawa, A. Kitagawa, Y. Hagiwara
    • 学会等名
      10th Int. Conference on Phase-change Materials and Slurries for Refrigeration and Air Conditioning
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2012-07-31
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Numerical simulation of supercooled water flow with an ice crystal in a two-dimensional duct2012

    • 著者名/発表者名
      T. Tsurugasaki, K. Tatsuta, Y. Hagiwara, T. Takaki
    • 学会等名
      10th International Conference on Phase-change Materials and Slurries for Refrigeration and Air Conditioning
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2012-07-31
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Multiphase Flow Handbook 2nd ed.2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshimichi Hagiwara et al.
    • 出版者
      CRC Press
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 生体模倣技術と新材料・新製品開発への応用2014

    • 著者名/発表者名
      萩原 良道 ほか
    • 総ページ数
      702
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくり研究会

    • URL

      http://www.bioinspiredm.org/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 輸送現象制御学研究室

    • URL

      http://www.cis.kit.ac.jp/~kitagawa/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 生物の優れた機能から着想を得た新しいものづくり研究会

    • URL

      http://www.bioinspiredm.org/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 京都工芸繊維大学輸送現象制御学研究室

    • URL

      http://www.cis.kit.ac.jp/~kitagawa/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.cis.kit.ac.jp/~kitagawa/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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