2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Innovative Materials Engineering Based on Biological Diversity |
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| Project/Area Number |
24120007
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
劉 浩 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40303698)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木戸秋 悟 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (10336018)
小林 剛 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40402565)
安藤 規泰 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (70436591)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 工学 / 生物学 / 昆虫 / 細胞 / バイオミメティクス / 機械工学 / 生物規範工学 |
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| Research Abstract |
1)生物マルチスケール・メカニクス・システムの研究：波動理論に基づいた統一的な定式化を行い、生物遊泳・飛行への応用を図った。
2)生物規範細胞メカニクス・システムの研究：A. 光リソグラフィーハイドロゲル弾性パターニング法と逐次電界紡糸を組み合わせた、ゲルナノファイバーマトリックスのメカニカルパターニング技術を開発・確立し、三次元細胞運動を系統的に解析し、三次元のメカノタクシス現象を発見した。弾性材料上での幹細胞の運動制御や分化制御へ適用し、ラミニン固定化弾性率可変ハイドロゲルの上でのiPS細胞の増殖挙動を評価した。B.培養細胞の基質硬さに依存するCa2+スパークおよびストレス線維の基質牽引力を同時観察し、細胞による基質の牽引に引き続き、細胞内Ca2+上昇が起きる事象の観察より、細胞の基質硬度感知においてストレス線維の収縮とMSチャネルを使った基質力学情報の細胞内シグナルへの変換が行われている可能性が示唆された。
3)生物規範飛行メカニクス・システムの研究：A. 生物飛行マルチ力学解析システムと翼形状や運動の最適化モデルを構築したとともに、ガ静止飛行柔軟翼の安定性や飛行制御の効果、ハチドリ静止飛行の高速度カメラ撮影による翼運動・変形の解析、力学解析による翼の曲げやねじれ、キャンバーや面積変化と空気力発生の相関、ハエ羽ばたき翼の最適形状等を解明した。超低速風洞を製作しDPIV流体計測システムを確立した。生物表面構造の流体抵抗低減効果を実験と流体解析の両方から検討した。B. 昆虫飛行の神経・筋・外骨格システムの統合的内部神経-筋-骨格系モデルの構築のために、ガの飛行制御機構の解析のための神経回路レベルの解析装置とシステムレベルでの解析のための力学計測装置を構築した．システムレベルの解析では，視覚情報による高度制御について，周波数領域におけるシステム同定を行い，伝達関数を推定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本計画研究の２本柱である、「生物規範細胞ミクロメカニクス・システムの研究」と「生物規範飛行マクロメカニクス・システムの研究」の諸課題が、概ね計画通り遂行することができている。課題１「生物マルチスケール・メカニクス・システムの研究」も、定式化がほぼ完了し、来年度以後細胞と飛行システムへの応用を図る。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画通り、研究を推進するとともに、課題１）の具体化、課題２）及び３）のバイオミメティクス応用成功例の創出及び他計画班との連携強化を意識し研究を遂行する予定である。
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