| 研究課題/領域番号 |
03452275
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
農業気象・生物環境制御学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
蔵田 憲次 東京大学, 農学部, 助教授 (90161736)
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| 研究分担者 |
古在 豊樹 千葉大学, 園芸学部, 教授 (90081570)
荊木 康臣 東京大学, 農学部, 助手 (50242160)
後藤 英司 東京大学, 農学部, 助手 (00186884)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1993
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| キーワード | 液体培養 / 植物細胞培養 / 振とう培養 / せん断力 / 流れの可視化 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、植物細胞や細胞塊の液体培養で、培養液の混合や酸素補給のための撹はんによる細胞への物理的ストレス(せん断力)を解明し、よりストレスの少ない培養法開発のための基礎的な知見を得ることである。その手法として、培養液流動を可視化し、その画像を解析することによって、培養液流動の特性を解析する方法を選んだ。対象としては、もっとも普及しているフラスコの振とう培養とバイオリアクターを選んだ。
培養液流動の可視化はトレーサー法によった。培養液にトレーサーとしてナイロン粒子を入れておき、粒子の軌跡を撮影することで、流動が可視化される。また、流線の大きさだけでなく、流線の向きも判定するときは、ストロボスコープを用いて、カメラのシャッターが開いた直後と閉じる直前に異なる色の光を発光させ、撮影画面の流線の初めと終わりにマークをつける方法を採用した。得られた画像をコンピュータで解析し、流線ベクトルの分布、渦度の分布、せん断応力の分布や、その平均値などを計算した。
フラスコの振とう培養では、さらに振とう中のフラスコの側面から、薄い膜状のレーザー光線(レーザーライトシート)を当て、水平2次元平面内の流れを可視化した。フラスコの中には、高速域、中速域、低速域があるパターンで分布し、そのパターンがフラスコの回転とともに回転していることがわかった。このパターンは振とう回転数により変化する。振とう回転数の増加にしたがって、渦度の絶対値の平均値、せん断応力の平均値ともに増加した。バッフルつきのフラスコではせん断応力の平均値はバッフルなしのフラスコより大きな値となった。バイオリアクター内の培養液流動は3次元的に捉える必要がある。そのため2方向からの撮影画像の解析が必要であるが、粒子の2画像間での対応づけなど解決すべき課題が残っている。
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