2016 Fiscal Year Annual Research Report
Bio-inspired Mechanical Systems
| 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, 大学院工学研究科, 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, 講師 (40402565)
山崎 剛史 公益財団法人山階鳥類研究所, 自然誌研究室, 研究員 (70390755)
安藤 規泰 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任講師 (70436591)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 細胞ミクロメカニクス / 生物飛行マクロメカニクス / 生物マルチスケールメカニクス / バイオミメティクデザイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)生物規範細胞ミクロメカニクスシステム：３次元の細胞運動制御技術の活用を拡大し，未分化保持培養幹細胞品質保証技術を開発し、MSC分化フラストレーションを発見した。細胞の微小重力環境感知可能なアクティブタッチ・システムを開発し比重の重い核・ミトコンドリアへの重力作用効果とストレス線維の張力変化やアクティブタッチへ影響を調べた。班間連携として，B01-1班しわ制御型のゲル材料上での細胞培養系の評価も実施した．
(2)生物規範飛行マクロメカニクスシステム：マルハナバチ羽ばたき飛行に関する昆虫実験と力学シミュレーションにより羽ばたき翼ヒンジ受動的運動の空気力学性能を明らかにした。マルハナバチの飛行制御における胴体ロール運動による受動的メカニズムを解明し理論モデルも提案した。風洞試験と大規模数理シミュレーションによりフクロウ翼表面鋸歯構造の空力性能と静音効果のトレードオフ原理を解明した。生物規範柔軟翼を製作し風洞試験と計算モデルにより回転翼としての空力性能を評価し風車翼やドローン翼への実装可能性を確認した。スズメガの羽ばたき運動時の外骨格の３次元計測を行い、局所的な骨格運動が羽ばたき翼運動にとって重要である事を確認した。生物翼のサブセルラーサイズ表面構造の力学的機能情報をA01班に提供し「バイオミメティクスデータベース」での生物規範メカニクスシステム機能要素の構築を検討した。
(3)生物マルチスケールメカニクスシステム：細胞運動、魚類遊泳，昆虫・鳥飛行におけるマクロな生物流体特性である流動性と波動性に対して，横波エネルギーと縦波エネルギーの比を表す波動エネルギー数(Wave energy number)を導出し，生物運動が最大機械効率よりも最小移動コストの原理に従うことを突き止め、新しい学理としてマクロ生物流動スケーリング法則を創出した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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