2020 Fiscal Year Research-status Report
受精ダイナミクスに潜む連続体の数理：実験データに基づいた理論的アプローチ
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18K13456
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
石本 健太 京都大学, 数理解析研究所, 准教授 (00741141)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 流体力学 / 連続体力学 / 数理モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き実施した研究内容について、個別の研究課題ごとに記載する。
(1) 精子の波形の違いの特徴づけに関する研究が論文として出版された[Walker, Phyal, Ishimoto, Tung & Gaffney. R. Soc. Open. Sci, 2020]。
(2) 前年度の課題として残っている3次元的な流れ場が存在する場合の粗視化モデルの妥当性について検証を進めた。バクテリア鞭毛のような螺旋状の物体の回転によって駆動される遊泳の問題に取り組み、ストークス方程式の直接数値計算で得られた複雑な物体周りの流れ場が、少数のストークス方程式の正則基本解の重ね合わせで表現できることを見出した。また、この簡潔表現で記述される流体相互作用による２体問題を考え、特にバクテリア間のpredetor-preyダイナミクスにおける流体相互作用の影響を調べた。得られた結果は、論文として出版された[Ishimoto, Gaffney & Walker, Phys. Rev. Fluids, 2020]。
(3) 弾性論と流体の相互作用を記述する一般的な枠組みについて考察を行った。特に、変形が微小な場合である、Lighthil-Blakeのsquiremrモデルをベースに解析を進めたが、物体の弾性変形に対して、流体に起因する推進速度の大きさは常にサブリーディングオーダーとなることがわかった。通常の摂動論的な理論的な枠組みでは、流体と弾性の結合問題を上手に表現できておらず、再考が必要である。
(4) また、物体の構造に起因する柔らかさと、周囲の流体運動が力学的な結合したelastohydrodynamicsについて、特に精子運動に関する過去の結果と近年の進展及び今後の展開に関する総説を執筆している[in prep.]。
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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
研究計画の３年目であったが、昨年度の進捗状況で報告したように、さらに前年度に掲げた研究課題
(1) 多数の鞭毛顕微画像からの鞭毛波形の特徴づけ
(2) 精子間の流体相互作用検証
(3) 弾性と流体の双方が含まれる鞭毛遊泳の理論解析
を全て達成しており、順調に進展していると言える。また、昨年度の計画にあったこれまでの結果の出版や3次元的な流れ場が存在する場合の粗視化モデルの妥当性について検証など、順調に課題を達成しており、「おおむね順調に進展している」と評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の中心的なテーマである精子遊泳おけるelastohydrodynamics関する総説論文の執筆を完成させ、本研究課題のまとめとしたい。
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| Causes of Carryover |
[理由] コロナウイルスの影響により、当初計画していた研究集会や国際会議などが軒並み中止、あるいはオンライン開催となり研究費をあまり使用しなかった。
[使用計画] 計算関連ソフトウェアの購入や関連書籍の購入に使用する計画である。また、ここまでで得られた結果を論文として発表する際の出版費用等に使用する。
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