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2017 Fiscal Year Research-status Report

ユーグレナ運動による全弾性体型マイクロマシンの開発

Research Project

Project/Area Number 15K16337
Research InstitutionUtsunomiya University

Principal Investigator

中林 正隆  宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50638799)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords流体内推進機構 / 推進 / バイオミメティクス / 医用工学 / 流体力学
Outline of Annual Research Achievements

以下に研究実績について述べる。
1.ユーグレナの表皮帯を規範とした全弾性流体内推進機構の新実験機開発(平成28年度指摘点):機械的な問題を解決した実験試作機が完成し、変形運動の安定性を実現することができた。駆動用のアクチュエータはステッピングモータ1台とし、ギアボックスを介して、各複合金属ワイヤを巻き取るギア付プーリを配置した。運動パターンに合わせて接続するギアの位置を変更することで任意の形状となる運動を実現することができた。
2.新実験機に対応した実験機の計測系の開発:流体力を計測する方法を微少力計測に適応したロードセルを採用することで安定した計測を実現した。更に流れの可視化についても作動流体は水とし、トレーサをオルガソール粒子、光源をHIDランプのシート光とすることで、発生する流場における渦度など細かな流れを捉えることに成功した。
3.運動形状および流体力に関する試験的考察:これらの試験結果から推進機構の運動形状は、弾性収縮機構が一定の収縮率を超えると単純なフィンの揺動運動のような運動形態からS字屈曲運動に変化する傾向があることが確認された。また試験機の特性として左右非対称の運動を行うことが分かった。この運動の際の推進力波形が確認され、正の平均推進力が現れた。更に流体力についてだが運動周波数が一定数以上になると収縮速度に遅れが生じ、変形が安定しなくなるために流体力も充分に得られなくなるという傾向がみられた。
しかしこれらは試験的に得られた傾向にすぎず、充分な議論を行うには更にデータを取得する時間が必要である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

科学研究費助成事業補助期間延長承認申請書にも記載させていただいたが、当初問題があって遅れていたが、現在になってほぼ解決し順調にデータ取得の方向に向かっている。

Strategy for Future Research Activity

機械的な機体の計測系にたいする問題や機構の問題が解決し、あとは詳細な推進特性について議論しなくてはならない。アクチュエータの駆動状況がしばしば安定しないときがあるため、この問題についても解決させつつ、運動周波数による形状の変化の過程、収縮パターンによる発生する流体力や流れ場の違いに対する考察など、詳細な議論を行っていきたい。
今後はこれらの議論を詰め、国際会議や投稿論文など研究成果に繋げていきたいと考えている。

Causes of Carryover

(理由) 実験中に実験機破損などの問題が生じる可能性は充分にありうる。この修理と国際学会参加費などに充てる必要がある。
(使用計画)上記の通りの理由で修理については随時必要分を充てる。国際会議についてはISABMEC2018に参加申込み済みである。

  • Research Products

    (2 results)

All 2017

All Presentation (2 results)

  • [Presentation] ユーグレナの表皮帯を規範とした弾性伸縮機構を備えた弾性流体内推進機構2017

    • Author(s)
      中林正隆、伊藤伸宏、嶋脇聡
    • Organizer
      日本機械学会 第 29 回バイオエンジニアリング講演会
  • [Presentation] ユーグレナのペリクルを規範とした可変形状格子構造をもつ流体内推進機構2017

    • Author(s)
      中林正隆、伊藤伸宏、嶋脇聡
    • Organizer
      日本機械学会 第 30 回バイオエンジニアリング講演会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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