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バクテリアべん毛モーターの動作機構を利用したマイクロマシン駆動システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 11650148
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械要素・トライボロジー
研究機関東京工業大学

研究代表者

中野 隆  東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助手 (00183517)

研究分担者 相沢 慎一  帝京大学, 理工学部, 助教授 (50222451)
桃園 聡  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70262300)
平野 元久  NTT, 入出力システム研究所・情報応用装置, 研究職
研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2000年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1999年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードべん毛モータ / 流体潤滑 / 分子間力 / 電気2重層 / PLリング / 超潤滑 / ウェーブレット / マイクロトライボロジー / Mot A
研究概要

本研究では,べん毛モーターの構造について研究している協同研究者の一人(相沢)の協力により、彼が構造解析によって明らかにしたべん毛モーターの部品の構造を用い,具体的にべん毛モーターの実際の構造に近いモデルを作り上げ、流体古典的な潤滑理論の手法を用いてべん毛モータの軸受けが潤滑可能であるかを調べた.べん毛の運動を推進力に変換する機構を流体力学的に研究するべん毛のスケールを考えると通常の流体力学的計算のみでは不十分で分子の大きさの効果やブラウン運動の影響も考えた運動解析が必要である.今年度は流体力学的計算は研究分担者の二人が(中野,桃園)が担当し、まず古典的な数値解を得た.その結果古典的な理論からは潤滑が困難であるとい結果を得た.べん毛モータの場合にはマクロな系では問題にならなかった分子間力の効果も重要になるが、この効果はさらに潤滑状況を悪化させることもわかった.従ってなんらかの非古典的潤滑機構の存在が示唆された.このような潤滑機構として考察した機構には電荷の離散性の効果,拡散電気2重層の効果,超潤滑の効果などがある.来年度においてここに述べた効果の定量的評価をおこなう.
またべん毛モーターの軸受け部分の摩擦に関する理論的な解析を目的としてべん毛モータの表面粗さを特徴づける量を由出するためウェーブレットを用いた.今年度はウェーブレットをべん毛の表面粗さ解析に用いるための数学的枠組みを構成した.
流体古典的な潤滑理論の手法を用いてべん毛モータの軸受けが潤滑可能であるかを調べた去年の結果から、べん毛のスケールを考えると通常の流体力学的計算のみでは不十分で分子の大きさの効果やブラウン運動の影響も考えた運動解析が必要であることがわかったので,今年度は拡散電気二重層の効果を取り入れ、この効果によってどの程度の潤滑性能を達成することができるか似ついて研究分担者の二人が(中野,桃園)が担当し、まず古典的な数値解を得た.
その結果拡散電気二重層によって分子間力を相殺するために十分な反発力を得ることができるという結果を得た.この他の非古典的潤滑機構の存在として考察した機構には電荷の離散性の効果がある.電荷の離散性の効果も定量的評価をおこなった.バクテリア内部で妥当と思われるイオン濃度において,この離散性の効果もまた、分子間力と拮抗する反発力を得ることができることが分かった.
またべん毛モーターの軸受け部分の摩擦に関する理論的な解析を目的としてべん毛モータの表面粗さを特徴づける量を抽出するためウェーブレットを用いた昨年度構成したウェーブレットをべん毛の表面粗さ解析に用いるための数学的枠組みを用い分子の大きさと同じ程度の領域における粗さと形状の分離を試みた.

報告書

(3件)
  • 2000 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (15件)

  • [文献書誌] Takashi NAKANO et.al.: "Tribological Analysis of Bacterial Flagellar Motor"Synopsis Internation Triblogy Conference NAGASAKI 2000. 292-292 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中野隆 他2名: "バクテリアべん毛モータの潤滑における非流体力学的効果の解析"トライボロジー会議予稿集. 2000・5. 138-139 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中野隆 他2名: "バクテリアべん毛モータのトライボロジー解析"トライボロジスト. 45・2. 182-186 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中野 隆: "ウェーブレットフィルタを用いた非一様な断面曲線の評価"トライボロジー会議予稿集. 1999・10. 1-2 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 中野隆 他2名: "べん毛を有するバクテリアの推進機構に関するトライボロジ解析"トライボロジー会議予稿集. 1999・5. 99-100 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi NAKANO, Satoshi MOMOZONO, Shin-ich AIZAWA: "Tribological Analysis of Driving System in Bactrerial Flagellar Motor"Proceedings of JAST Tribology Conference Tokyo. 1999-5. 99-100 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi NAKANO: "Wavelet Analysis of Non-uniform Surface Profile"Proceedings of JAST Tribology Conference Takamatsu. 1999-10. 1-2 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi NAKANO, Satoshi MOMOZONO, Shin-ich AIZAWA: "Possibility of Non hydrodynamic Lubriction in Bacterial Flagellar Motor"Proceedings of JAST Tribology Conference Tokyo. 1998-5. 307-308 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi NAKANO, Satoshi MOMOZONO, Shin-ich AIZAWA: "Tribologiacal Analysis of Bactrial Flagellar Motor"Synopsis of International Tribology Conference NAFGASAKI 2000. 292-292 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi NAKANO, Satoshi MOMOZONO, Shin-ich AIZAWA: "Tribologiacal Analysis of Flagellar Motor in Bacteria"Japanese Journal of Tribologist. 45-2. 182-186 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2000 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Takashi NAKANO: "Tribological Analysis of Bacterial Flagellar Motor"Synopsis Internation Triblogy Conference NAGASAKI 2000. 292-292 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 中野隆: "バクテリアべん毛モータの潤滑における非流体力学的効果の解析"トライボロジー会議予稿集 東京. 2000・5. 249-250 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 中野隆: "バクテリアべん毛モータのトライボロジー解析"トライボロジスト. 45・2. 82-86 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 中野 隆: "べん毛を有するバクテリアの推進機構に関するトライボロジ解析"トライボロジー会議予稿集. 1999-5. 99-100 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 中野 隆: "ウェーブレットフィルタを用いた非一様な断面曲線の評価"トライボロジー会議予稿集. 1999-10. 1-2 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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