1998 Fiscal Year Annual Research Report
微生物の推進機構と流れに関するマイクロ流体工学的研究
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09450077
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
高野 泰斉 鳥取大学, 工学部, 教授 (00089111)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 知伸 鳥取大学, 工学部, 講師 (00260654)
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| Keywords | 細菌べん毛 / ビブリオ菌 / 暗視野顕微鏡観察 / マイクロ流体工学 / マイクロロボット |
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| Research Abstract |
暗視野生物顕微鏡CCDカメラシステムを確立し,細菌の運動を個別に観察できるようにした.同時に高解像度の写真撮影も可能にし,細菌形状の測定精度を向上させた.ビブリオ菌の培養方法と保存方法を確立し,観察を継続的にできるようにした.
単毛性細菌であるビブリオ菌の形状を写真撮影し,また,その運動をビデオ録画し,コンピュータによる画像処理を行い,運動軌跡を解析した.その結果,個々の細菌の形状および細菌の回転速度と移動速度が同時に計測できた.特に,べん毛の回転軸が菌体に傾斜する場合には,菌体の回転に対応して細菌が歳差運動する様子が観察された.
細菌運動の理論解析を,抵抗力理論,境界要素法,細長物体理論に基づいて行い,菌体やべん毛のモデルを検討した.境界要素法は,計算時間が長くかかるが,正確な結果が得られ,細長物体理論による解析は,精度には限界があるが,計算時間が短くてすむことが分かった.
遺伝アルゴリズムを利用して,速度や効率に関するべん毛の最適形状を,細長物体理論に基いて求め,観察結果と比較した.観察されているビブリオ菌のべん毛の形状は,効率に重点が置かれていると結論した.個々の細菌における形状および速度の測定結果に対する,細菌運動の理論解析を境界要素法に基づいて行い,個々の観察結果に匹敵できる結果を得た.その結果,細菌の個々の遊泳速度の違いを,細菌形状の差異から説明することができた.
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[Publications] Goto,T, Itou,M, Takano,Y: "Analysis of Motion of Bacteria with Rotating Flagella" JSME Int.J.Series B. 41. 60-66 (1998)
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[Publications] 後藤知伸, 伊藤誠, 高野泰斉: "螺旋型べん毛で遊泳する細菌を模したマイクロロボットの概念" 日本機械学会論文集(C編). 64. 3032-3038 (1998)
