ノード流れの流体・構造連成計算
Publicly Offered Research
| Project Area | Cilium-centrosome system regulating biosignal flows |
|---|
| Project/Area Number |
15H01199
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Review Section |
Biological Sciences
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
大森 俊宏 東北大学, 工学研究科, 助教 (10633456)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
|
| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
|
|---|
| Keywords | 計算バイオメカニクス / 計算生体力学 / バイオメカニクス / 数値流体力学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では体の左右を決定するノード流れについて，その流れを誘起するノード繊毛に注目し，ノード繊毛の計算力学モデルの構築を行った．これにより，ノード内に作られる流れ場や，その流れによる物質輸送，応力場の定量化を行った．特に本年度では，境界要素法と有限要素法をカップルしたノード繊毛軸糸の流体構造計算モデルを用いて，ノード繊毛の回転挙動や繊毛の作る流れ場について解析を行い，繊毛の回転にはモータタンパクであるダイニンのアクティベーションが伝播する周波数と流体粘度，軸糸を構成する微小管の弾性との比が重要であり，ある比率の下で回転軌道が最大となる事，繊毛の作る流れ場は繊毛からの距離の3乗に反比例して減衰することを明らかにした．ここまでの結果を取りまとめ雑誌投稿中である．
また，実験結果から得られた画像からノード形状の3次元的な再構築を行い，実形状のノード流れの数値計算を行った．これにより，左右を決定する因子と注目されている2つの仮説，物質輸送仮説と機械刺激仮説の力学的視点からの検証を行った．特に，体の左右の決定には2本程度の繊毛があれば十分であるとの報告がある事から，1から6本程度の繊毛が作る流れの下で，物質輸送解析，応力場解析を行った．その結果，ノード内に存在する粒子の壁への輸送は左右で顕著な差が生まれないこと，ノード内に発生するせん断応力により不動繊毛の根本で特に高い張力が発生することが分かった．これまでの結果を「The 16th international Conference on Biomedical Engineering」などの国際学会や「第21回計算工学講演会」などで発表を行った．
|
| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Mechanics of nodal cilia in early mouse embryo2015
Author(s)
Toshihiro Omori, Hiroto Sugai, Yohsuke Imai, and Takuji Ishikawa
Organizer
The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
Place of Presentation
Frontier Research in Applied Sciences Building in Sapporo Campus, Hokkaido University, Sapporo, Jpan
Year and Date
2015-09-17
Related Report
Int'l Joint Research
-
