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微生物の集団挙動に対する運動論モデリングと階層性の探究

研究課題

研究課題/領域番号 15KT0110
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 連携探索型数理科学
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

安田 修悟  兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 准教授 (70456797)

研究分担者 青木 一生  京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (10115777)
西畑 伸也  東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (80279299)
連携研究者 山本 量一  京都大学, 工学研究科, 教授 (10263401)
研究期間 (年度) 2015-07-10 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード自己組織化 / 走化性バクテリア / 運動論 / メゾスコピック / 計算生物学 / 計算科学 / 数理生物学 / マルチスケール / 数理科学 / 微生物
研究成果の概要

走化性バクテリアの集団挙動における物理的なマルチスケール機構と数学的な階層性について、メゾスコピックな運動論モデルに基づき、理論とシミュレーションの双方から研究を行った。
理論研究では、バクテリアの集団移動における密度進行波の分散関係とパターン形成における線形不安定性条件を明らかにした。シミュレーション研究では、走化性運動論モデルに基づく新しいモンテカルロシミュレーションを開発し、理論と実験結果との比較を通して、その精度と有効性を実証した。
本研究成果は、細胞・微生物集団の振る舞いを流体力学的な手法によって研究する新しい学術研究、即ちアクティブ流体の研究の基盤構築として位置づけられる。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 オープンアクセス 3件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 17件、 招待講演 17件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Sorbonne University/Institut Camille Jordan/CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Kaiserslautern(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Laboratoire Jacques-Louis Lions, UPMC(France)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Pierre and Marie Curie University/CNRS, Lyon(フランス)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Numerical analysis on the traveling pulse in a kinetic chemotaxis equation2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda
    • 雑誌名

      RIMS Kokyuroku

      巻: 2038 ページ: 130-139

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Traveling wave and aggregation in a flux-limited Keller-Segel model2018

    • 著者名/発表者名
      V. Calvez, B. Perthame, and S. Yasuda
    • 雑誌名

      Kinet. Relat. Mod.

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Solidification of a simple liquid near wall in high-speed shear flows2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda and R. Ookawa
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stiff-response-induced instability for chemotactic bacteria and flux-limited Keller-Segel equation2018

    • 著者名/発表者名
      B. Perthame and S. Yasuda
    • 雑誌名

      Nonlinearity

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] パリ滞在記2018

    • 著者名/発表者名
      安田修悟
    • 雑誌名

      分子シミュレーション研究会会誌アンサンブル

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Monte Carlo Simulation for kinetic chemotais model: An application to the traveling population wave2017

    • 著者名/発表者名
      Shugo Yasuda
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 330 ページ: 1022-1042

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2016.10.066

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 走化性運動論モデルの不安定性とパターン形成2018

    • 著者名/発表者名
      安田修悟
    • 学会等名
      第7回計算科学連携セミナー, 非平衡現象のダイナミクス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 走化性運動論モデルの不安定性とパターン形成2018

    • 著者名/発表者名
      安田修悟
    • 学会等名
      非線形現象の数値シミュレーションと解析 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Traveling wave and aggregation in a flux-limited Keller-Segel model2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda
    • 学会等名
      The 12th AIMS Conference on Dynamical Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pattern formation and instability in a kinetic chemotaxis model2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda
    • 学会等名
      第15回 生物数学の理論とその応用 -次世代の数理科学への展開-
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Monte Carlo method for kinetic chemotaxis model and its applications on traveling pulse and pattern formation2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda
    • 学会等名
      The IHP trimester "Stochastic Dynamics Out of equilibrium"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Self-organized pattern formation of run-and-tumble chemotactic bacteria: Instability analysis and Monte Carlo simulation2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda
    • 学会等名
      Seminar at Kaiserslautern University
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Solidification of a simple liquid near wall in high-speed lubrication flows2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda and R. Ookawa
    • 学会等名
      Conference on Computational Physics (CCP) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Monte Carlo simulation for pattern formation of run-and-tumble bacteria2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda
    • 学会等名
      Conference on Computational Physics (CCP) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-organized pattern formation of run-and-tumble chemotactic bacteria: Instability analysis and Monte Carlo simulation2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda
    • 学会等名
      Seminar at RWTH Aachen University
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synchronized Molecular-Dynamics simulation via global heat and momentum transport2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda
    • 学会等名
      Seminar at Karlsruher Institut of Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stiff-response-induced instability of chemotactic bacteria2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda
    • 学会等名
      Recent advances in kinetic equations and applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Self-organized pattern formation in run-and-tumble chemotactic bacteria with stiff response2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda
    • 学会等名
      Seminar at Penn State University
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Self-organized pattern formation in a kinetic transport equation for chemotactic bacteria2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yasuda
    • 学会等名
      SIAM Conference on Analysis of PDE
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Self-organized pattern formation of run-and-tumble chemotactic bacteria2017

    • 著者名/発表者名
      安田修悟
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会関西支部分科会「運動論方程式、流体力学とその周辺」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Turing instability of kinetic chemotaxis equation2017

    • 著者名/発表者名
      Shugo YASUDA
    • 学会等名
      Journee de Biologie Mathematique Laboratoire de Mathematiques Analyse Numerique et EDP Universite Paris-sud Paris-Saclay
    • 発表場所
      Orsay, France
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Linear instability and pattern formation in a kinetic chemotaxis equation2017

    • 著者名/発表者名
      Shugo YASUDA
    • 学会等名
      Seminaire du Laboratoire Jacques-Louis Lions
    • 発表場所
      Paris, France
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Numerical analysis of the traveling wave on the kinetic chemotaxis model2016

    • 著者名/発表者名
      Shugo YASUDA
    • 学会等名
      RIMS Workshop on Mathematical Analysis in Fluid and Gas Dynamics
    • 発表場所
      京都大学・数理解析研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-07-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Monte Carlo simulation for kinetic chemotaxis model of bacteria2016

    • 著者名/発表者名
      Shugo YASUDA
    • 学会等名
      8th Summer School “Methods & Models of Kinetic Theory” Hotel Don Pedro
    • 発表場所
      Porto Ercole, Italy
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Monte Carlo simulation for kinetic chemotaxis model of bacteria2016

    • 著者名/発表者名
      Shugo YASUDA
    • 学会等名
      8th Edition of the Summer Schoool on "methods and models of kinetic theory"
    • 発表場所
      Porto Ercole(Grosseto, Italy)
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Monte Carlo simulation for kinetic chemotaxis model of bacteria2016

    • 著者名/発表者名
      Shugo YASUDA
    • 学会等名
      Workshop on Kinetic Theory and Fluid Dynamics: From micro to macroscopic modeling
    • 発表場所
      京都大学・楽友会館(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-05-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Monte Carlo simulation for kinetic chemotaxis model of bacteria2015

    • 著者名/発表者名
      Shugo YASUDA
    • 学会等名
      Workshop on "Aspects of motions in biofluid problems"
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市左京区)
    • 年月日
      2015-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 走化性運動論モデルに基づくバクテリアの集団移動のモンテカルロシミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      安田修悟
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2015
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] ORCID

    • URL

      http://orcid.org/0000-0002-1824-0032

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書 2015 実施状況報告書
  • [備考] Researcher ID

    • URL

      http://www.researcherid.com/rid/C-3670-2009

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] ResercherID Tomson Reuters

    • URL

      http://www.researcherid.com/rid/C-3670-2009

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-07-14   更新日: 2019-03-29  

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