• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Design strategy of large structures learning from analogy found in mechanics of plants

Planned Research

Project AreaElucidation of the strategies of mechanical optimization in plants toward the establishment of the bases for sustainable structure system
Project/Area Number 18H05486
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Kawaguchi Ken'ichi  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40234041)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 張 天昊  東京大学, 生産技術研究所, 助教 (90845728)
中楚 洋介  東京大学, 生産技術研究所, 特任講師 (70756361)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥61,880,000 (Direct Cost: ¥47,600,000、Indirect Cost: ¥14,280,000)
Fiscal Year 2022: ¥12,870,000 (Direct Cost: ¥9,900,000、Indirect Cost: ¥2,970,000)
Fiscal Year 2021: ¥13,520,000 (Direct Cost: ¥10,400,000、Indirect Cost: ¥3,120,000)
Fiscal Year 2020: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Fiscal Year 2019: ¥13,650,000 (Direct Cost: ¥10,500,000、Indirect Cost: ¥3,150,000)
Fiscal Year 2018: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
Keywords植物構造オプト / 生長 / 樹木 / 呑み込み現象 / 癒合 / 空間構造 / 建築構造 / Baubotanik / 自己修復 / 細胞 / biomimetics / tensegrity / 重力屈性 / 屈性 / 飲み込み / 膨圧
Outline of Final Research Achievements

Through joint research with plant physiologists, we tried to find an analogy between the process by which living plants have survived under various external forces in nature and the conditions that architectural structures must have in order to withstand natural external forces over many years. Based on this observation, we conducted research with the aim of developing a design method for large more durable architectural structures based on new ideas. Plants, especially woody plants, take time to grow, so it took time to obtain research results, but at the same time, he was able to advance this research by observing existing trees. In particular, we were able to obtain hints for new architectural structures not found in conventional architectural structures, especially from the properties of trees such as self-repair, swallowing, and fusion.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

植物生理学者と、我々建築構造分野の研究者が多くの時間を共有し、共通の研究目的に対して多くの議論を点で学際的な研究に大きな意義があったと考えている。分野によって、研究の進め方や、研究成果の発信の仕方などの違いが大きいことも学びとなった。研究成果としては、既存の建築構造には存在しない、生きた樹木による建築構造の構築という新しい分野の研究の端緒を見出すことができた点で、学術的、社会的意義は大きいと考えている。本研究では、生きた植物の成長過程を利用することで、樹木と人工的な材料を繊維を切断することなく融合させることが可能であり、新しい建築構造分野の構築につながるものと考えられる。

Report

(6 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 9 results)

  • [Journal Article] Elastic shell theory for plant cell wall stiffness reveals contributions of cell wall elasticity and turgor pressure in AFM measurement2022

    • Author(s)
      Tsugawa Satoru、Yamasaki Yuki、Horiguchi Shota、Zhang Tianhao、Muto Takara、Nakaso Yosuke、Ito Kenshiro、Takebayashi Ryu、Okano Kazunori、Akita Eri、Yasukuni Ryohei、Demura Taku、Mimura Tetsuro、Kawaguchi Ken’ichi、Hosokawa Yoichiroh
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 13044-13044

    • DOI

      10.1038/s41598-022-16880-2

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 植物の力学的最適化戦略に基づく構造システムの探索の基礎的考察:植物構造オプト2021

    • Author(s)
      川口 健一,中楚 洋介,張 天昊,出村 拓
    • Journal Title

      日本建築学会大会学術講演梗概集

      Volume: 構造Ⅰ Pages: 785-788

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Parametric L-systemを用いた樹木表面のポリゴンメッシュ生成に関する基礎的研究2021

    • Author(s)
      中楚 洋介,川口 健一
    • Journal Title

      日本建築学会大会学術講演梗概集

      Volume: 構造Ⅰ Pages: 825-828

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] 植物主茎伸長の力学的観察と成長原理に着目したエアチューブ構造に関する基礎的研究2021

    • Author(s)
      武藤 宝,川口 健一,中楚 洋介,張 天昊
    • Journal Title

      日本建築学会大会学術講演梗概集

      Volume: 構造Ⅰ Pages: 877-880

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] AFM(原子間力顕微鏡)探針で載荷された植物細胞の力学的応答と有限要素法による数値計算の比較に関する基礎的研究2021

    • Author(s)
      堀口 翔太,川口 健一,張 天昊,中楚 洋介,津川 暁, 細川 陽一郎
    • Journal Title

      日本建築学会大会学術講演梗概集

      Volume: 構造Ⅰ Pages: 853-856

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mechanical measurement of gravitropic bending force in pea sprouts2020

    • Author(s)
      Nakaso Yosuke、Arimoto Sayaka、Kawaguchi Ken’ichi、Muto Takara、Ueda Haruko
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 37 Issue: 4 Pages: 475-480

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.20.1201b

    • NAID

      130007960257

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • Year and Date
      2020-12-25
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of a dynamic imaging method for gravitropism in pea sprouts using clinical magnetic resonance imaging system2020

    • Author(s)
      Nakai R, Azuma T, Nakaso Y, Sawa S, Demura T
    • Journal Title

      Plant Biotechnology

      Volume: 37 Issue: 4 Pages: 437-442

    • DOI

      10.5511/plantbiotechnology.20.1020a

    • NAID

      130007960240

    • ISSN
      1342-4580, 1347-6114
    • Year and Date
      2020-12-25
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 植物構造オプト:植物の力学的最適化戦略に基づくサステナブル構造システムの基盤創成と力学的アナロジーに学ぶ巨大建築構造システム設計に関する基礎的考察2020

    • Author(s)
      川口 健一,中楚 洋介,出村 拓
    • Journal Title

      日本建築学会大会学術講演梗概集

      Volume: 構造I Pages: 657-660

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] 植物の重力屈性挙動の観察と力学的特性に関する基礎的考察 その2:豆苗の重力屈性挙動における力学的特性2020

    • Author(s)
      有本 清香,川口 健一,中楚 洋介,出村 拓
    • Journal Title

      日本建築学会大会学術講演梗概集

      Volume: 構造I Pages: 685-688

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] 植物の力学的最適化戦略に学ぶサステナブル建築構造システムにおける巨大建築設計手法の導出と数値解析 その 2 分裂する細胞とプリミティブな成長ルールが生成する成長パターンの簡単な解析2020

    • Author(s)
      小御門 真伍,川口 健一,中楚 洋介,細見 亮太,石塚 広一,張 天昊,出村 拓
    • Journal Title

      日本建築学会大会学術講演梗概集

      Volume: 構造I Pages: 693-696

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] 栄養屈性を利用した根系構造の形態創生に関する基礎的研究 その1:2次元におけるイネ根の栄養屈性挙動の観察と生長シミュレーション2020

    • Author(s)
      中楚 洋介,川口 健一,藤原 徹,山崎 清志,Marcel Beier
    • Journal Title

      日本建築学会大会学術講演梗概集

      Volume: 構造I Pages: 701-704

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] ユーカリが伸長時に発揮する力の測定と建築構造への利用法の提案に関する基礎的研究2020

    • Author(s)
      武藤 宝,川口 健一,中楚 洋介,張 天昊
    • Journal Title

      日本建築学会大会学術講演梗概集

      Volume: 構造I Pages: 689-692

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] 植物の葉細胞にみられるジグソーパターンの継ぎ手への直接的応用と在来継ぎ手形状との比較2020

    • Author(s)
      堀口 翔太,川口 健一,有本 清香,中楚 洋介,桧垣 匠,出村 拓
    • Journal Title

      日本建築学会大会学術講演梗概集

      Volume: 構造I Pages: 715-716

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物の力学的最適化戦略に基づく構造システムの基礎的観察調査と考察3 植物構造オプト2023

    • Author(s)
      川口健一, 中楚洋介, 張天昊, 出村拓, 武藤宝
    • Organizer
      2023年度日本建築学会大会(近畿)選抜梗概
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ガードパイプ呑み込みを有する街路樹の常時微動の振動モード形状に関する基礎的考察2023

    • Author(s)
      山岸 篤志, 高橋 遼, 川口 健一, 張 天昊, 吉中 進
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演梗概集, 選抜梗概
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 街路樹の常時微動一次固有周期の一般式の提案とガードパイプの呑み込みによる影響の基礎的考察2023

    • Author(s)
      髙橋 遼, 山岸篤志, 川口健一, 張 天昊, 吉中 進
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演梗概集, 選抜梗概
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Plant-Structure-Optimization: some challenges of structural engineers2022

    • Author(s)
      Ken’ichi Kawaguchi
    • Organizer
      International Symposium on "Plant-Structure-Optimization"
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 植物の力学的最適化戦略に基づく構造システムの探索の基礎的考察2:植物構造オプト2022

    • Author(s)
      川口健一, 中楚洋介, 張天昊, 出村拓
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演梗概集, 選抜梗概
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 切り傷に対するユーカリの自己治癒による組織変化の観察2022

    • Author(s)
      中楚洋介, 川口健一, 張天昊, 堀口翔太, 武藤宝, 中田未友希, 出村拓, 黒谷賢一, 野田口理孝
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演梗概集, 選抜梗概
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物の動的挙動のワイヤレスセンシング2022

    • Author(s)
      渡辺明, 西谷和彦, 武藤宝, 中楚洋介, 川口健一, 津川暁, 出村拓
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演梗概集, 選抜梗概
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物茎の断面形状や膨圧下の細胞形状のいくつかの数理学的考察: スーパー楕円と茎断面及び膨圧下の細胞とフニキュラーシェルや液滴形状の比較考察2022

    • Author(s)
      堀口翔太, 川口健一, 張天昊, 武藤宝
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演梗概集, 選抜梗概
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物の力学的最適化戦略に基づく構造システムの探索の基礎的考察:植物構造オプト2021

    • Author(s)
      川口 健一
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Parametric L-systemを用いた樹木表面のポリゴンメッシュ生成に関する基礎的研究2021

    • Author(s)
      中楚 洋介
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物主茎伸長の力学的観察と成長原理に着目したエアチューブ構造に関する基礎的研究2021

    • Author(s)
      武藤 宝
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] AFM(原子間力顕微鏡)探針で載荷された植物細胞の力学的応答と有限要素法による数値計算の比較に関する基礎的研究2021

    • Author(s)
      堀口 翔太
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物構造オプト:植物の力学的最適化戦略に基づくサステナブル構造システムの基盤創成と力学的アナロジーに学ぶ巨大建築構造システム設計に関する基礎的考察2020

    • Author(s)
      川口 健一
    • Organizer
      「シェル・空間構造」セミナー2020『植物の力学的最適化戦略に基づく構造システムの探索: 植物構造オプト』
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 植物の重力屈性挙動の観察と力学的特性に関する基礎的考察 その2:豆苗の重力屈性挙動における力学的特性2020

    • Author(s)
      有本 清香
    • Organizer
      「シェル・空間構造」セミナー2020『植物の力学的最適化戦略に基づく構造システムの探索: 植物構造オプト』
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 植物の力学的最適化戦略に学ぶサステナブル建築構造システムにおける巨大建築設計手法の導出と数値解析 その 2 分裂する細胞とプリミティブな成長ルールが生成する成長パターンの簡単な解析2020

    • Author(s)
      小御門 真伍
    • Organizer
      「シェル・空間構造」セミナー2020『植物の力学的最適化戦略に基づく構造システムの探索: 植物構造オプト』
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 栄養屈性を利用した根系構造の形態創生に関する基礎的研究 その1:2次元におけるイネ根の栄養屈性挙動の観察と生長シミュレーション2020

    • Author(s)
      中楚 洋介
    • Organizer
      「シェル・空間構造」セミナー2020『植物の力学的最適化戦略に基づく構造システムの探索: 植物構造オプト』
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ユーカリが伸長時に発揮する力の測定と建築構造への利用法の提案に関する基礎的研究2020

    • Author(s)
      武藤 宝
    • Organizer
      「シェル・空間構造」セミナー2020『植物の力学的最適化戦略に基づく構造システムの探索: 植物構造オプト』
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 植物の葉細胞にみられるジグソーパターンの継ぎ手への直接的応用と在来継ぎ手形状との比較2020

    • Author(s)
      堀口 翔太
    • Organizer
      日本建築学会(シェル・空間構造関連部門)発表会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物の重力屈性挙動の観察と力学的特性に関する基礎的考察 その1:豆苗の重力屈性挙動の観察と測定2019

    • Author(s)
      有本清香, 川口健一, 中楚洋介, 出村拓
    • Organizer
      2019年度日本建築学会大会学術講演梗概集(構造I)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物の力学的最適化戦略に学ぶサステナブル建築構造システムにおける巨大建築設計手法の導出と数値解析 その1 研究概要.2019

    • Author(s)
      細見亮太, 川口健一, 中楚洋介, 石塚広一, 外川文雄, 岡山信男, 有本清香, 出村拓
    • Organizer
      2019年度日本建築学会大会学術講演梗概集(構造I)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物と建築構造の関わり2019

    • Author(s)
      中楚洋介
    • Organizer
      異分野融合ワークショップ「植物の複雑な構造とその形状や動態を解析するための技術基盤」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 植物生理学と構造工学2019

    • Author(s)
      川口健一
    • Organizer
      植物生理学会「植物構造オプト」シンポジウム「S04 植物の力学的最適化戦略をよみとく」
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 応力密度法の根系形態への適用と支持構造物への応用に関する基礎的考察2018

    • Author(s)
      有本 清香 , 川口 健一
    • Organizer
      2018年度日本建築学会大会学術講演梗概集(構造I)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物との力学的アナロジーに学ぶ巨大建築構造システム設計2018

    • Author(s)
      川口健一
    • Organizer
      新学術領域「植物構造オプト」キックオフシンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2018-07-20   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi