テーラー渦によるせん断に弱い未分化細胞などの高効率バイオリアクターの開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24656116
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 室蘭工業大学
• 研究代表者: 河合 秀樹 室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20292071)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: Ｔａｙｌｏｒ渦 / 固気液分離 / カオス / 混相流 / 微生物流動 / 超音波ドップラ流速計

研究概要

単純な構造で安定した混合攪拌が期待されるﾃｰﾗｰ渦(TVF)に着目したﾊﾞｲｵﾘｱｸﾀｰの開発を目的として，浮遊増殖，固定増殖の両面から増殖特性を検討した．固定増殖における固定担体(BSPs)には，2mm角立方の多孔性樹脂を用い，モデル植物細胞にはｽﾋﾟﾙﾘﾅと固定化用にｸﾛﾚﾗを用いた．
BSPsをｸﾛﾚﾗ懸濁液とともに撹拌し，増殖前後の乾燥重量差からｸﾛﾚﾗの固定量(付着量)を測定した．また比較としてAeration法(気泡流動法)を実施した．これより，担体間の固定化率分布において，標準偏差ではTVFがAeration法よりも6倍以上小さく，担体間固定量の均一性が高いことが示された．

研究成果

• [雑誌論文] 小型冷間模型内に形成したレースウェイのX 線CT による三次元構造測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 埜上洋,河合秀樹,八木順一郎
  • 雑誌名: 鉄と鋼 巻: vol.100 ページ: 148-153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crack Propagation and Remaining Life Assessment of Coke Drums Due to Thermal Stresses (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ambarita, M. Daimaruya, H. Fujiki, H. Kawai, H. Kobayashi and M. Oka
  • 雑誌名: Journal of Thermal Stresses 巻: vol.35 ページ: 1095-1107
  • 査読あり
• [学会発表] 充填層内流れの圧力逆転現象 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田宗幸,河合秀樹,鈴木淳,熊谷建次,埜上 洋
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第167回春季講演大会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 20140321-23
• [学会発表] Taylor 渦バイオリアクターにおける光合成微生物の増殖と藻体破壊 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林裕平,河合秀樹
  • 学会等名: 第23回化学工学・粉体工学研究発表会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20140131-0201
• [学会発表] 低アスペクト比Taylor 渦の混相流における超音波計測技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三好宗幸,河合秀樹, 村川英樹,木倉宏成
  • 学会等名: 第23回化学工学・粉体工学研究発表会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20140131-0201
• [学会発表] バイオディーゼル燃料の粘度物性とGC による精油過程の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三木千純,河合秀樹
  • 学会等名: 第23回化学工学・粉体工学研究発表会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20140131-0201
• [学会発表] Flow Instability of a Taylor Vortex Flow for Application of Bio-reactor Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideki Kawai
  • 学会等名: Joint Symposium on Mechanical-Industrial Engineering and Robotics
  • 発表場所: Chiang Mai
  • 年月日: 20131114-17
• [学会発表] Numerical Analysis of a Taylor-Couette Vortex Flow at High Reynolds number (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuta Akazawa and Hideki Kawai
  • 学会等名: Joint Symposium on Mechanical-Industrial Engineering and Robotics
  • 発表場所: Chiang Mai
  • 年月日: 20131114-17
• [学会発表] (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Fukui, Tsuyoshi Suzuki, Yuji Nikaido, Kyouhei Yumiba, Jun Suzuki, Hiroshi Nogami and Hideki Kawai
  • 学会等名: Joint Symposium on Mechanical-Industrial Engineering and Robotics
  • 発表場所: Chiang Mai
  • 年月日: 20131114-17
• [学会発表] (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Fukuda, Jun Suzuki, Hiroshi Nogami and Hideki Kawai
  • 学会等名: Joint Symposium on Mechanical-Industrial Engineering and Robotics
  • 発表場所: Chiang Mai.
  • 年月日: 20131114-17
• [学会発表] 超音波速度計測によるアスペクト比の小さいTaylor 渦流れの流動解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河合秀樹,三好宗幸,木倉宏成,村川英樹
  • 学会等名: 第91 期日本機械学会流体工学部門講演会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 20131109-10
• [学会発表] 粗粒子で構成されたオリフィスの粉体粒子通過挙動のDEM 解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福田雅裕, 埜上洋, 河合秀樹
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第166回秋季講演大会
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 20130917-19
• [学会発表] Taylor-Couette 渦流れの超音波計測法について (2013)
  • 著者名/発表者名: 河合秀樹, 三好宗幸, 木倉宏成
  • 学会等名: 第45回化学工学会秋季大会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 20130916-18
• [学会発表] Taylor-Couette 渦バイオリアクターにおける光合成微生物の増殖特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡部紫苑,河合秀樹,山地秀樹,中村恵龍
  • 学会等名: 第45回化学工学会秋季大会
  • 発表場所: 岡山市
  • 年月日: 20130916-18
• [学会発表] 超音波計測によるアスペクト比の小さいTaylor 渦流れの流動解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三好宗幸,河合秀樹,村川英樹,木倉宏成
  • 学会等名: 第41回可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 20130716-17
• [学会発表] 電磁流体の有限要素法による熱流体解析と実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河合秀樹,菅佑介
  • 学会等名: 日本機械学会北海道支部第52回講演会
  • 発表場所: 函館市
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] 超音波計測による低アスペクト比Taylor 渦の流動解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田雄大,河合秀樹
  • 学会等名: 日本機械学会北海道支部第52回講演会
  • 発表場所: 函館市
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] 高レイノルズ数Taylor 渦の数値シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤沢悠太,河合秀樹
  • 学会等名: 日本機械学会北海道支部第52回講演会
  • 発表場所: 函館市
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] Taylor-Couette 渦バイオリアクターにおける光合成微生物の増殖と藻体破壊について (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林裕平,河合秀樹,山地秀樹,中村恵龍
  • 学会等名: 化学工学会 第44回秋季大会
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 20120919-21
• [学会発表] 低アスペクト比Taylor 渦の超音波速度計測法について (2012)
  • 著者名/発表者名: 河合秀樹,三好宗幸,埜上洋,木倉宏成
  • 学会等名: 化学工学会 第44回秋季大会
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 20120919-21
• [学会発表] Numerical Flow Analysis of Electromagnetic Fluid Using GSMAC Finite-Element Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Kun YANG, Yoshitaka SAITOH, Hideki KAWAI, Nobuyoshi TSUZUKI, Hiroshige KIKURA and Gaku HASHIMOTO
  • 学会等名: Proceeding of the 20th International Conference on Nuclear Engineering(ICONE20)
  • 発表場所: Anaheim
  • 年月日: 20120730-0803
• [学会発表] 超音波計測によるアスペクト比の小さいTaylor渦流れの流動解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河合秀樹,三好宗幸,木倉宏成
  • 学会等名: 第40回可視化情報シンポジウム
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 20120724-25
• [学会発表] 有限要素法による溶融ガラス模擬流体流動シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 木倉宏成,都築宣嘉,川口達也,河合秀樹,南和宏,越智英治
  • 学会等名: 第24回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム
  • 発表場所: 富山市
  • 年月日: 20120516-18