テーラ渦を利用した光合成微生物によるバイオリアクター
テーラー渦にも出来る地球温暖化対策
研究開発の目的
地球温暖化の対策につながる光合成微生物の培養地球温暖化などで植物が枯渇し，酸素量が激減している。そこで，藻類微生物の中には光合成能力が植物の30〜50倍にもなる微生物がいるので，それらの微生物にたくさんの酸素を作り出してもらおうという研究。その微生物の力をフルに発揮させるためには，光，二酸化炭素，培養液とを均一に混合させるための流れ制御が必要不可欠になる。
研究開発の概要
高レベルのテーラー渦バイオリアクターの研究・開発微生物はスクリューなどの強い撹拌では細胞が傷ついてしまうので，安定した穏やかな撹拌力をもっているテーラー渦の利用を考えた。微生物にとって快適な環境を作ることで，酸素を多く出してもらうシステム(バイオリアクター)を研究している。
研究開発の特徴／利点
| １．研究のポイント | ２．研究の新規性 |
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| ３．従来の技術に比べての優位性 | ４．特許関連の状況 |
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著書 【 表示 ／ 非表示 】
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明解入門流体力学
杉山弘，松村昌典，河合秀樹，風間俊治，森北出版，(頁 184)，2012年，978-4-627-67411-0
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オムニバス技術者倫理
青柳学，石原孝仁，板倉賢一，河合秀樹，蔵田伸雄，清水一道，鈴木好夫，須長一幸，新田孝彦，藤木裕行，松山春男，溝口光男，安居光圀，吉田省子，共立出版，ヒューマンエラーと安全管理，(頁 215)，2007年
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スーパーコンピュータと大型計算
河合秀樹，澤田達男，棚橋隆彦，サイエンス社，乗数法による定常非圧縮粘性流れの解析，1987年
論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Simulation of Powder Motion with Particle Contact Model Including Intervening Liquid
Akira SUZUKI, Nobuhiro MARUOKA, Yoshihiko OISHI, Hideki KAWAI, Hiroshi NOGAMI，ISIJ International，60巻，7号，(頁 1538 ～ 1544)，2020年07月
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Permeation and Blockage of Fine Particles Transported by Updraft through a Packed Bed (Numerical Approach)
Shin SATOU, Siahaan Andrey STEPHAN, Yoshihiko OISHI, Hideki KAWAI, Hiroshi NOGAMI，ISIJ International，60巻，7号，(頁 1551 ～ 1559)，2020年07月
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Numerical Simulation on Phenomena of Fine Particles Passing through an Orifice under Gas Flow Condition
Siahaan Andrey STEPHAN, Yoshihiko OISHI, Hideki KAWAI and Hiroshi NOGAMI，ISIJ International，60巻，7号，(頁 1528 ～ 1537)，2020年06月
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傾斜沈降板間および折れ曲がり部の流動挙動
佐藤 森, 河合 秀樹, 平野 博人 ，化学工学論文集，46巻，5号，(頁 156 ～ 160)，2020年05月
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Estimation of Exchange Current Density for Hydrogen Evolution Reaction of Copper Electrode by Using the Differentiating Polarization Method
Riky Stepanus SITUMORANG, Osami SERI, Hideki KAWAI，Applied Surface Science，2019年10月
国際会議Proceedings 【 表示 ／ 非表示 】
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Structure and solidification process observation of Fe-C-Cr alloy using Confocal Laser Scanning Microscopy
Shin ITO, Hideki KAWAI, Yoshihiko OISHI, and Hiroshi NOGAMI，The 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)，2019年09月，Sapporo
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Estimation of Exchange Current Density for Hydrogen Evolution Reaction of Copper Electrode by Using the Differentiating Polarization Method
R.S. Situmorang, O. Seri, H.Kawai，The 3rd International Conference on applied Surface Science，2019年06月，Pisa
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Mathematical Model of Spontaneous Combustion of Bio-Fuel from Sewage Sludge
Nogami H., Ueda A., Nishizaka Y., Sotozaki H. and Kawai H.，CSChE 2017，2018年10月
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Numerical study on the effects of absorptivity on performance of flat plate solar collector of a water heater
D R S. Tambunan, Y P Sibagariang, H Ambarita, F H Napitupulu and H Kawai ，Journal of Physics, Conference Series，978巻，012099号，(頁 1 ～ 8)，IOP Science，2018年，Medan
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Mathematical Model of Spontaneous Combustion of Bio-Fuel from Sewage Sludge
Nogami H., Ueda A., Nishizaka Y., Sotozaki H. and Kawai H.，CSChE 2017，2017年10月
論説・解説 【 表示 ／ 非表示 】
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Taylor渦型攪拌装置および光合成バイオリアクターの可能性
河合秀樹，混相流，24巻，3号，(頁 275 ～ 281)，2010年
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機械工学年鑑特集号流体工学流体工学非ニュートン流れ・機能性流体
河合秀樹，日本機械学会誌，113巻，1101号，(頁 27 ～ )，2010年
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ケミカルエンジニアリングのすすめ
河合秀樹，化学工学会誌，66巻，1号，(頁 27 ～ )，2002年
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非ニュートン流体，粘弾性流体，生体流
高橋洋志，河合秀樹，日本機械学会論文集(B)，67巻，660号，(頁 3 ～ )，2001年
研究報告 【 表示 ／ 非表示 】
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タイ王国チェンマイ大学との学術国際交流について （合同シンポジウムの活動を中心に）
風間 俊治，花島 直彦，湯浅 友典，寺本 孝司，藤木 裕行，長船 康裕，松本 大樹，河合 秀樹，室蘭工業大学紀要，70巻，(頁 33 ～ 55)，2021年03月
学会等発表 【 表示 ／ 非表示 】
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繰返し運転による水素吸蔵合金ヒートポンプの水素圧力に及ぼす温度の影響
北林 勇人，福田 将真，大石 義彦，河合秀樹，日本機械学会北海道学生会，日本機械学会，第51回学生員卒業研究発表講演会論文集，(頁 218-221)，2022年03月05日，日本国
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温度および圧力変化が繰り返される環境における 腐食評価のための試験装置開発
今井 康輔，綱島 寛太，河合 秀樹，大石 義彦，日本機械学会北海道学生会，日本機械学会，第51回学生員卒業研究発表講演会論文集，(頁 114-117)，2022年03月05日，日本国
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ゾル－ゲル法を用いたアルミナ作製における溶媒が及ぼす粒度への影響
張 雄，佐々木 大地，大石 義彦，河合秀樹，日本機械学会北海道学生会，日本機械学会，第51回学生員卒業研究発表講演会論文集，(頁 97-100)，2022年03月05日，日本国
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水平チャネル流における異径気泡流による壁面せん断応力の比較測定
下村 海斗，林 拓矢，大石 義彦，河合秀樹，日本機械学会北海道学生会，日本機械学会，第51回学生員卒業研究発表講演会論文集，(頁 173-177)，2022年03月05日，日本国
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スラリー攪拌用インペラの数値流体解析
谷塚 智大，河合 秀樹，佐藤 森，大石 義彦，埜上 洋，成田 和音，日本機械学会北海道学生会，日本機械学会，第51回学生員卒業研究発表講演会論文集，(頁 122-126)，2022年03月05日，日本国
共同研究の実績 【 表示 ／ 非表示 】
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大企業
2021年12月09日，2200000(円)
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大企業
2020年04月01日，0(円)
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中小企業
2019年06月27日，0(円)
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中小企業
2014年10月25日，製造技術分野，420000(円)
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中小企業
2013年11月05日，製造技術分野，420000(円)
受託研究の実績 【 表示 ／ 非表示 】
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国
2021年12月17日，0(円)
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公益法人等
2021年04月09日，2779309(円)
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国
2020年11月03日，92400(円)
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公益法人等
2014年10月20日，エネルギー分野，10645000(円)
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公益法人等
2006年09月01日，製造技術分野，2000000(円)
科学研究費助成事業 【 表示 ／ 非表示 】
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固液テーラ渦カオス乱流の超音波速度計測法の確立と細胞保護バイオリアクターへの応用
2014年度 ～ 2016年度，基盤研究(C)，26420096
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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
2012年度 ～ 2013年度，挑戦的萌芽研究，24656116
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テーラ渦カオス混合を用いた幹細胞など未分化細胞の高効率バイオリアクタの開発
2009年度 ～ 2011年度，基盤研究(C)，21560163
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微生物バイオリアクターへのテーラ渦カオス混合の応用と血液濾過装置のための流体解析
2007年度 ～ 2008年度，基盤研究(C)，19560156
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テーラ渦カオス混合の解析と血液濾過装置および動・植物細胞バイオリアクタへの可能性
2005年度 ～ 2006年度，基盤研究(C)，17560133
特許取得 【 表示 ／ 非表示 】
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測定システム
特願2018-064099，特開2019-007939，特許第6986265号
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塗料スラッジの処理方法
特願2013-051583，特開2014-176791
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水熱分解用吸着材、及び水熱分解用吸着材を用いた感染性・塩素含有有機廃棄物の処理法
特願2011-098753，特開2012-228661
担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】
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ターボ機械・流体機械（特設）
2022年度，学部
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フレッシュマンセミナー（Ａクラス）
2022年度，学部
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機械ロボット工学実験
2022年度，学部
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流れの力学Ａ（前半８週）
2022年度，学部
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フレッシュマンセミナー
2022年度，学部
公開講座等 【 表示 ／ 非表示 】
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流体機械特論
2009年08月，室蘭工業大学，室蘭工業大学，免許法認定公開講座，講演
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身近にある自然エネルギー （太陽と風と雪）
2006年08月02日，室蘭工業大学，室蘭工業大学，公開講座，未設定
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伝熱工学特論
2004年07月26日，室蘭工業大学，室蘭工業大学，免許法認定公開講座，講演
技術セミナー 【 表示 ／ 非表示 】
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道産高品質米粉プロジェクト
2009年，ノーステック財団，札幌，地域イノベーション事業，未設定
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2008年04月01日，財団法人十勝圏振興機構，独立行政法人 北海道農業研究センター，超低コストGABA肥料開発GABAリッチスプラウトの製品化，未設定
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Taylor-Vortexによる光合成微生物バイオリアクターの流体解析
2007年01月12日，神戸大学，神戸大学工学部創造工学スタジオ，セミナー：バイオエンジニアリング最前線，未設定
学会委員会 【 表示 ／ 非表示 】
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日本機械学会流体工学部門講演会
2018年04月01日 ～ 2019年03月31日，委員長，日本機械学会，全国
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可視化情報全国講演会
2017年04月01日 ～ 2018年03月01日，委員長，可視化情報学会，全国