パルスパワーの生体への作用解明と応用展開

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25289076
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 秋山 秀典 熊本大学, パルスパワー科学研究所, 教授 (50126827)
• 研究分担者: ホセイニ ハミドレザ 熊本大学, 学内共同利用施設等, 教授 (00543406) ; 王 斗艶 熊本大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (30508651) ; 浪平 隆男 熊本大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (40315289) ; 佐久川 貴志 熊本大学, 学内共同利用施設等, 教授 (40398186) ; 矢野 憲一 熊本大学, 学内共同利用施設等, 教授 (70311230) ; 勝木 淳 熊本大学, 学内共同利用施設等, 教授 (80233758)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: パルスパワー

研究実績の概要

バイオエレクトリクスに特化したパルスパワー発生装置開発：産業界からも要望の強い４０Jパルスパワー発生装置の開発と、パルス幅が１０ナノ秒の高繰り返しパルスパワー発生装置の開発を行った。製品化し、実用化につなげた。本科研費の計画年度内に全固体素子に改良するとの当初目標を達成した。
パルスパワーの細胞への作用解明：パルスパワーをがん細胞に印加した時のストレス応答を明らかにしてきた。28年度は、パルスパワーのがん細胞への作用の研究の最終段階として、アポトーシスで死滅するのか、ネクローシスで死滅するのかの解明を、がん細胞の種類を変えて行った。種類によって、異なる方法で死滅することが分かった。
パルスパワー利用機器の性能試験：国際的に大きい問題となっているバラスト水処理に関する性能試験を行い、実用化の可能性を検討した。バラスト水の表面から数mmあけてガラスの板を置き、その上に銅板を置き、バラスト水中にアース板を置いて、アース板と銅板の間にパルスパワーを印加した。バラスト水を入れる容器の大きさは１mｘ0.4ｍとした。銅板の面積と同じ範囲にわたって、大気圧プラズマが生成できた。中に大腸菌を入れたところ、5桁の殺菌ができた。今後、関連する企業と協力して製品化に向けた取り組みを行う予定である。
バイオエレクトリクス国際コンソーシアム機関との共同研究推進：Karlsruhe Institute of Technology （ドイツ）、Institute of Plasma Physics（チェコ）、Institute of Pharmacology and Structural Biology（フランス）、Eindhoven Univ. of Technology （オランダ） との共同研究を継続し、水の沿面でのパルスパワー放電現象の解明、及び藻類からのパルスパワーによるオイルの取出しに成功した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] A new mechanism for efficient hydrocarbon electro-extraction from Botryococcus braunii (2017)
  • 著者名/発表者名: Guionet A., Hosseini B., Teissie J., Akiyama H., Hosseini H.
  • 雑誌名: Biotechnology for Biofuels 巻: 10 ページ: 39
  • DOI: 10.1186/s13068-017-0724-1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spatiotemporal dynamics of underwater conical shock wave focusing (2016)
  • 著者名/発表者名: Hoffer P., Lukes P., Akiyama H., Hosseini H.
  • 雑誌名: Shock Waves 巻: 2016 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1007/s00193-016-0703-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of Voltage Rise Rate on Streamer Branching and Shock Wave Characteristics in Supercritical Carbon Dioxide (2016)
  • 著者名/発表者名: Furusato T., Ota M., Fujishima T., Yamashita T., Sakugawa T., Katsuki S., Akiyama H.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science 巻: 44 ページ: 3189-3195
  • DOI: 10.1109/TPS.2016.2607225
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of meter-scale surface electrical discharge propagating along water surface at atmospheric pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Hoffer P., Sugiyama Y., Hosseini S.H.R., Akiyama H., Lukes P., Akiyama M.
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 49 ページ: 415202
  • DOI: 10.1088/0022-3727/49/41/415202
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Xenon Z-Pinch Discharge Plasma EUV Source Driven by Ultrashort Current Pulse (2016)
  • 著者名/発表者名: Lu P., Katsuki S., Akiyama H.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science 巻: 44 ページ: 1228-1234
  • DOI: 10.1109/TPS.2016.2578957
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] GFP Transduction into HeLa Cells Using Atmospheric-Pressure Helium Plasma Jet (2016)
  • 著者名/発表者名: Higashi H., Wang D., Matsuoka T., Namihira T., Akiyama H., Saitoh H.
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science 巻: 44 ページ: 1137-1143
  • DOI: 10.1109/TPS.2016.2570241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reparable cell sonoporation in suspension: Theranostic potential of microbubble (2016)
  • 著者名/発表者名: Nejad S.M., Hosseini H., Akiyama H., Tachibana K.
  • 雑誌名: Theranostics 巻: 6 ページ: 446-455
  • DOI: 10.7150/thno.13518
  • 査読あり / 国際共著
• [図書] Bioelectrics (2017)
  • 著者名/発表者名: Akiyama H., Heller R.
  • 総ページ数: 481
  • 出版者: Springer