生体反応プラズマ流生成輸送制御による細胞活性化の促進抑制機構

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21246032
• 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: 小原 拓 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40211833) ; 城倉 浩平 信州大学, 医学部, 准教授 (30303473) ; 宮原 高志 静岡大学, 工学部, 教授 (70239432)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: バイオ流体力学

研究概要

生体反応プラズマ流の化学輸送機構について, 放電時に形成される高温気流が水面上に広がり水中に流れが誘導され化学輸送を担うことを実験・数値解析から明らかにした. また, ラジカルから変化した安定化学種の中で, 過酸化水素がHeLa細胞の不活化作用を有することを, 形態変化, カタラーゼによる細胞毒性の消滅, 遺伝子発現解析などから明らかにした. さらに, 細胞膜のエネルギー輸送は輸送方向と細胞膜分子種に依存することを示した.

研究成果

• [雑誌論文] ormation of thermal flow fields and chemical transport in air and water by atmospheric plasma (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Shimizu, Yutaka Iwafuchi, Gregor E. Morfill and Takehiko Sato
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: Vol.13, No.5 ページ: 053025/1-053025/10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport mechanism of chemical species in a pin-water atmospheric discharge driven by negative voltage (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Shimizu, Yutaka Iwafuchi, Gregor E. Morfill and Takehiko Sato
  • 雑誌名: Journal of Photopolymer Science and Technology 巻: Vol.24, No.4 ページ: 421-427
  • 査読あり
• [雑誌論文] A key inactivation factor of HeLa cell viability by a plasma flow (2011)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato, Mayo Yokoyama and Kohei Johkura
  • 雑誌名: Journal of Physics D : Applied Physics 巻: Vol.44, No.37 ページ: 372001/1-372001/5
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラズマ医療と流体工学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 雑誌名: 日本機械学会流体工学部門ニューズレター「流れ」, 特集テーマ:医療と流体工学
• [雑誌論文] Characterization of Low-Temperature Microwave Plasma Treatment With and Without UV Light for Disinfection (2010)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Shimizu, Tetyana Nosenko, Gregor E. Morfill, Takehiko Sato, Hans-Ulrich Schmidt and Takuya Urayama
  • 雑誌名: Plasma Processes and Polymers 巻: Vol.7, Nos. 3-4 ページ: 288-293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation and Transport Mechanisms of Chemical Species by a Post-Discharge Flow for Inactivation of Bacteria (2009)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato, Shiroh Ochiai and Takuya Urayama
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: Vol.11, No.11 ページ: 115018-1-115018-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大気圧プラズマ流による滅菌技術の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 雑誌名: クリーンテクノロジー 巻: 第19巻, 8号 ページ: 41-45
• [雑誌論文] プラズマ滅菌 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 雑誌名: 静電気学会誌 巻: 第33巻, 4号 ページ: 137-141
• [学会発表] Flow formation and chemical species transport in a pin-water surface atmospheric plasma (2012)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Book of Abstracts of the 8th EU-Japan Joint Symposium on Plasma Processing
  • 発表場所: 東大寺総合文化センター
  • 年月日: 2012-01-16
• [学会発表] プラズマ処理培地への暴露におけるHeLa細胞不活性化因子 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 日本機械学会第24回バイオエンジニアリング部門講演会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] プラズマ流と生体の相互作用解明に向けた流体工学的取組 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 日本機械学会環境工学部門第2回第3技術委員会
  • 発表場所: 日本機械学会
  • 年月日: 2011-12-22
• [学会発表] 大気圧プラズマ流による生体への干渉機構-プラズマ医療への展開- (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 第1回流体科学におけるバイオ・医療に関する講演会
  • 発表場所: 東北大学流体科学研究所
  • 年月日: 2011-12-21
• [学会発表] Plasma Induced Flow and Chemical Transport in a Plasma-Water System (2011)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Abstracts CD of the 21st Academic Symposium of MRS-Japan 2011
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] 流体力学的視点からみたプラズマ医療 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: プラズマ核融合学会専門委員会「プラズマ科学の医療応用」第2回会合
  • 発表場所: 産業技術総合研究所臨海副都心センター
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] プラズマ処理培地への暴露による細胞不活性化における過酸化水素の役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: プラズマコンファレンス2011 (PLASMA2011)
  • 発表場所: 石川県立音楽堂
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] Effect of Chemical Species Generated by a Plasma Flow on Inactivation of HeLa Cell Viability (2011)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of the 8th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Hotel Metropolitan Sendai
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Observation ob Bubble Formation and Collapse Process by Generating a Plasma (2011)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of the 11th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
  • 発表場所: Hotel Metropolitan Sendai
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Effect of Neighboring Solid Wall on Generation of Residual Microbubbles after Collapse of Laser-Induced Bubble (2011)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of the 11th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
  • 発表場所: Hotel Metropolitan Sendai
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Analysis of Plasma Flow at Gas-Liquid Interface for Biological Interaction (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoya Kishimoto
  • 学会等名: Proceedings of the 11th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration
  • 発表場所: Hotel Metropolitan Sendai
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] プラズマ照射培地による細胞不活性化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 第35回静電気学会全国大会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] Inactivation process of HeLa cell by exposure to a plasma-treated medium (2011)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of the 20th International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC-20)
  • 発表場所: Philadelphia, USA
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] 大気圧プラズマ流の気液中における熱流動解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 第21回環境工学総合シンポジウム2011
  • 発表場所: 産業技術総合研究所臨海副都心センター
  • 年月日: 2011-07-01
• [学会発表] 大気放電による滅菌法の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石田将之, 佐藤岳彦
  • 学会等名: 第21回環境工学総合シンポジウム2011
  • 発表場所: 産業技術総合研究所臨海副都心センター
  • 年月日: 2011-06-30
• [学会発表] 大気圧プラズマ流の化学種生成輸送機構と滅菌特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 学術振興会「プラズマ照射による医療用品の滅菌, エンドトキシンならびにプリオン不活化法と応用」に関する研究開発専門委員会, 平成23年度第4回合同委員会
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター
  • 年月日: 2011-06-27
• [学会発表] 大気圧プラズマ流の気中・液中における化学輸送機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 第28回国際フォトポリマーコンファレンス
  • 発表場所: 千葉大学
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] 水面上に形成するプラズマ流による気液中の化学輸送機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 第23回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター
  • 年月日: 2011-05-18
• [学会発表] 大気圧プラズマ流のバイオ・医療応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: バイオエレクトリクスシンポジウム2011
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2011-03-10
• [学会発表] 大気圧プラズマ流の生成化学種による細胞への影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 日本機械学会第23回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2011-01-09
• [学会発表] Plasma Sterilization by Generation and Transport of Reactive Chemical Species (2010)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Abstracts CD of the 20th Academic Symposium of MRS-Japan 2010
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館
  • 年月日: 2010-12-20
• [学会発表] Mechanism for Inactivation of Bacteria by Transport of Chemical Species in a Plasma Flow at Atmospheric Pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: The 1st International Workshop on Bio Device and Medical Applications
  • 発表場所: Tokyo City University
  • 年月日: 2010-11-27
• [学会発表] Water Quality Change Induced by Plasma Formation in Water (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Miyahara
  • 学会等名: Proceedings of the 10th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration (AFI/TFI2010)
  • 発表場所: Sendai International Center
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] Development of Next-Generation Plasma Autoclave (2010)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of the 10th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration (AFI/TFI2010)
  • 発表場所: Sendai International Center
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] Residual Microbubbles after Collapse of Discharge-Induced or Laser-Induced Bubbles in Water (2010)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of the 10th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration (AFI/TFI2010)
  • 発表場所: Sendai International Center
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] Observation of Streamer and Bubble Generation by Plasma (2010)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of the 10th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration (AFI/TFI2010)
  • 発表場所: Sendai International Center
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] Analysis of Plasma Flow at Gas-Liquid Interface for Biological Interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Shimizu Yutaka Iwafuchi, Gregor E. Morfill and Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of the 10th International Symposium on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration (AFI/TFI2010)
  • 発表場所: Sendai International Center
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] 大気圧水蒸気プラズマ流の化学種生成過程と滅菌機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 日本機械学会第88期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2010-10-31
• [学会発表] Effect of Culture Medium Exposed to a PlasmaFlow on Activity of HeLa Cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Book of Abstracts of 3rd International Conference on Plasma Medicine (ICPM 3)
  • 発表場所: Greifswald, Germany
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 大気圧プラズマ流のHeLa細胞への影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦, 横山茉代, 城倉浩平
  • 学会等名: 第34回静電気学会全国大会
  • 発表場所: 鳥取大学
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 大気圧プラズマ流による機能性化学種の生成輸送機構と滅菌機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 日本機械学会2010度年次大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] 水中の放電現象による水質への影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 学会等名: 日本機械学会第20回環境工学総合シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2010-06-28
• [学会発表] Generation of a Plasma Flow in Pure Steam and Its Sterilization Efficacy (2010)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: プラズマ生成・電離過程に関わる突発性と構造形成研究会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] Mechanism of Radical Generation and Sterilization by a Plasma Flow at Atmospheric Pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Sato
  • 学会等名: Proceedings of the 9th Int. Symp. on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration (AFI/TFI2009)
  • 発表場所: Hotel Metropolitan Sendai
  • 年月日: 2009-11-05
• [学会発表] Analysis of Reactive Species in a Plasma Flow for Medical Treatment (2009)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Shimizu
  • 学会等名: Proceedings of the 9th Int. Symp. on Advanced Fluid Information and Transdisciplinary Fluid Integration (AFI/TFI2009)
  • 発表場所: Hotel Metropolitan Sendai
  • 年月日: 2009-11-05
• [図書] 大気圧プラズマの技術とプロセス開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 崎山幸紀, 佐藤岳彦, 沖野晃俊
  • 総ページ数: 41-46
  • 出版者: (株)シーエムシー出版
• [図書] 溶射工学便覧 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦, 沖幸夫, 上野和夫
  • 総ページ数: 8-36
• [図書] 大気圧プラズマ基礎と応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤岳彦
  • 総ページ数: 254-260, 371-376, 395-396
  • 出版者: (株)オーム社