バイオ・ナノ流動ダイナミクスの数理と応用

• 研究課題/領域番号: 17360075
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 川野 聡恭 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (00250837)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 16,610千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 1,110千円); 2008年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2007年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2006年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 2005年度: 9,600千円 (直接経費: 9,600千円)
• キーワード: バイオ / ナノテクノロジー / 分子流体力学 / コンピュータシミュレーション / 数理モデル / 生体電子デバイス / マルチスケール解析 / マルチフィジックス解析 / 非線形ダイナミクス / バイオ・ナノテクノロジー

研究概要

量子効果を取り入れた分子動力学解析手法を確立し、先端的分子計測技術による流動実験と比較することによって、バイオ・ナノ流動予測技術の妥当性を検討した。ここで開発したシミュレーション技術を、DNA自己組織化流動、抗原・抗体反応、すい島細胞の破壊過程、リゾチーム分子のシリコン基板への吸着現象、二次電池内のリチウムイオン流動、赤血球を含む超微小球体の運動に適用し、工業・臨床応用への有用性を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular Dynamics of a Water Jet from a Carbon Nanotube (2009)
  • 著者名/発表者名: Itsuo HANASAKI, Toru YONEBAYASHI, and Satoyuki KAWANO
  • 雑誌名: Phys. Rev. E. Vol. 79
• [雑誌論文] Electrochemical-Thermal Analysis of Lithium Ion Batteries Based on Multiphase Fluids Model (2008)
  • 著者名/発表者名: Satoyuki KAWANO and Futoshi NISHIMURA
  • 雑誌名: International Journal of Transport Phenomena Vol. 10, No. 2 ページ: 93-101
• [雑誌論文] Antigen-antibody Unbinding Process through Steered Molecular Dynamics of a Complex of Fv Fragment and Lysozyme (2008)
  • 著者名/発表者名: Itsuo HANASAKI, Tomoaki HAGA, and Satoyuki KAWANO
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter Vol. 20
• [雑誌論文] Effects of Fluid Dynamic Stress on Fracturing of Cell-Aggregated Tissue during Purification for Islets of Langerhans Transplantation (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi SHINTAKU, Teru OKITSU, Satoyuki KAWANOKAWANO, Shinichi MATSUMOTO, Takaaki SUZUKI, Isaku KANNO, and Hidetoshi KOTERA
  • 雑誌名: J. Phys. D: Appl. Phys. Vol.41
• [雑誌論文] 酸素付加能を有する振動流型人工心臓の開発とその牛血実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 新宅博文, 米村翼, 磯山隆, 山家智之, 川野聡恭
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(B編) 第74巻, 第740号 ページ: 862-870
  • NAID: 110006655821
• [雑誌論文] Structure and Stability of Water Chain in a Carbon Nanotube (2008)
  • 著者名/発表者名: Itsuo HANASAKI, Akihiro NAKAMURA, Toru YONEBAYASHI, and Satoyuki KAWANO
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter Vol. 20
• [雑誌論文] Microbubble Formations in MEMS-fabricated Rectangular Channels: A High-speed Observation (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi SHINTAKU, Shosaku IMAMURA, and Satoyuki KAWANO
  • 雑誌名: Exp. Thermal Fluid Sci. Vol.32 ページ: 1132-1140
• [雑誌論文] Single-molecule Measurements and Dynamical Simulations of Protein Molecules near Silicon Substrates (2008)
  • 著者名/発表者名: Itsuo HANASAKI, Hiroto TAKAHASHI, Gen SAZAKI, Kazuo NAKAJIMA, and Satoyuki KAWANO
  • 雑誌名: J. Phys. D: Appl. Phys. Vol. 41
• [雑誌論文] Electrowettingおよび界面振動を用いた鉛直平行電極上における微小液滴の輸送 (2008)
  • 著者名/発表者名: 新宅博文, 多田羅晋生, 川野聡恭
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(B編) 第74巻, 745号 ページ: 1942-1950
  • NAID: 110006950958
• [雑誌論文] Antigen-antibody Unbinding Process through Steered Molecular Dynamics of a Complex of Fv Fragment and Lysozyme (2008)
  • 著者名/発表者名: Itsuo HANASAKI, Tomoaki HAGA, Satoyuki KAWANO
  • 雑誌名: J. Phys. : Condens. Matter Vol. 20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Fluid Dynamic Stress on Fracturing of Cell-Aggregated Tissue during Purification for Islets of Langerhans Transplantation (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi SHINTAKU, Teru OKITSU, Satoyuki KAWANO, Shinichi MATSUMOTO, Takaaki SUZUKI, Isaku KANNO, Hidetoshi KOTERA
  • 雑誌名: J. Phys. D : Appl. Phys. Vol. 41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-molecule Measurements and Dynamical Simulations of Protein Molecules near Silicon Substrates (2008)
  • 著者名/発表者名: Itsuo HANASAKI, Hiroto TAKAHASHI, Gen SAZAKI, Kazuo NAKAJIMA, Satoyuki KAWANO
  • 雑誌名: J. Phys. D : Appl. Phys. Vol. 41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and Stability of Water Chain in a Carbon Nanotube (2008)
  • 著者名/発表者名: Itsuo HANASAKI, Akihiro NAKAMURA, Toru YONEBAYASHI, and Satoyuki KAWANO
  • 雑誌名: J. Phys., Condens. Matter 20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Separation of Long DNA Chains Using a Nonuniform Electric Field: A Numerical Study (2007)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro NAGAHIRO, Satoyuki KAWANO, and Hidetoshi KOTERA
  • 雑誌名: Phys. Rev. E. Vol. 75
• [雑誌論文] Improving the Performance of a Traveling Wave Micropump for Fluid Transport in Micro Total Analysis Systems (2007)
  • 著者名/発表者名: Takaaki SUZUKI, Isaku KANNO, Hidetoshi HATA, Hirofumi SHINTAKU, Satoyuki KAWANO, and Hidetoshi KOTERA
  • 雑誌名: Complex Medical Engineering (edited by J.L. Wu, K. Ito, S. Tobimatsu, T. Nishida, H. Fukuyama (Eds.)) ページ: 1-12
• [雑誌論文] Deformations of Thin Liquid Spherical Shells in Liquid-liquid-Gas Systems (2007)
  • 著者名/発表者名: Satoyuki KAWANO, Atsushi SHIRAI, and Shohei NAGASAKA
  • 雑誌名: Phys. Fluids Vol. 19
• [雑誌論文] Micro Cell Encapsulation and Its Hydrogel-Beads Production Using Microfluidic Device (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi SHINTAKU, Takeo KUWABARA, Satoyuki KAWANO, Takaaki SUZUKI, Isaku KANNO, and Hidetoshi KOTERA
  • 雑誌名: Microsyst. Technol. Vol. 13 ページ: 951-958
• [雑誌論文] Micro Cell Encapsulation and Its Hydrogel-Beads Production Using Microfluidic Device (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi SHINTAKU, Takeo KUWABARA, Satoyuki KAWANO, Takaaki SUZUKI, Isaku KANNO, and Hidetoshi KOTERA
  • 雑誌名: Microsyst. Technol. Vol.13 ページ: 951-958
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deformations of Thin Liquid Spherical Shells in liquid-liquid-gas systems (2007)
  • 著者名/発表者名: Satoyuki KAWANO, Atsushi SHIRAI, and Shohei NAGASAKA
  • 雑誌名: Phys. Fluids Vol.19
  • 査読あり
• [雑誌論文] Separation of Long DNA Chains Using a Nonuniform Eleetric Field : A Numerical Study (2007)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro NAGAHIRO, Satoyuki KAWANO, Hidetoshi KOTERA
  • 雑誌名: Phys. Rev. E. Vol. 75
• [雑誌論文] マイクロ流路内を流れる荷電高分子のシミュレーションとスケーリング解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 永弘進一郎, 川野聡恭
  • 雑誌名: 第1回非線形テクノサイエンス講演会講演論文集 ページ: 85-85
• [雑誌論文] カーボンナノチューブ内の水分子流動解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 花崎逸雄, 中谷彰宏, 川野聡恭
  • 雑誌名: 第84期 日本機械学会流体工学部門講演会 ページ: 93-93
• [雑誌論文] Fractal Dimension Analysis in Self-Assembled Poly(dA)・Poly(dT) DNA Network on Mica Surface (2005)
  • 著者名/発表者名: Satoyuki KAWANO
  • 雑誌名: JSME.Int.J., Ser.B. 48 ページ: 191-191
  • NAID: 110004820166
• [雑誌論文] Ab Initio study of DNA Double-Strand Breaks by Hydroxyl Radical (2005)
  • 著者名/発表者名: Youhei MARUYAMA, et al.
  • 雑誌名: JSME.Int.J., Ser.B. 48 ページ: 196-196
• [雑誌論文] Numerical Analysis of Microdischarge Oxygen Plasma and Prediction of Ozone Production Efficiency (2005)
  • 著者名/発表者名: Satoyuki KAWANO, et al.
  • 雑誌名: JSME.Int.J., Ser.B. 48 ページ: 448-448
  • NAID: 110004820204
• [雑誌論文] Mathematical Model for Polaronic Effects of Charge Transport in DNA (2005)
  • 著者名/発表者名: Satoyuki KAWANO, et al.
  • 雑誌名: JSME.Int.J., Ser.B. 48 ページ: 456-456
  • NAID: 110004820205
• [雑誌論文]
  • ページ: 0-0
• [学会発表] 一塩基分解能を有するDNA粗視化シミュレータの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 羽賀智章, 土井謙太郎, 川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会 2008年度年次大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2008-08-05
• [学会発表] ナノ流動における電気二重層と界面動電位の特性解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 新宅博文, 川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会2007年度年次大会講演論文集(vol.2)
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2007-09-11
• [図書] バイオナノテクノロジー, 日本機械学会誌, Vol. 111, No. 1077(2008), p. 651 (2008)
  • 著者名/発表者名: 川野聡恭
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: 日本機械学会誌
• [図書] Improving the Performance of a Traveling Wave Micropump for Fluid Transport in Micro Total Analysis Systems Complex Medical Engineering (edited by J.L.. Wu, K.Ito, S. Tobimatsu, T.Nishida, H.Fukuyama(Eds.)) (2007)
  • 著者名/発表者名: Takaaki SUZUKI, Isaku KANNO, Hidetoshi HATA, Hirofumi SHINTAKU, Satoyuki KAWANO, and Hidetoshi KOTERA
  • 出版者: Springer
• [図書] 機械工学便覧 基礎編α4 流体工学 (2006)
  • 著者名/発表者名: 川野聡恭
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 日本機会学会
• [備考] ホームページ
  • URL: http://bnf.me.es.osaka-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://bnf.me.es.osaka-u.ac.jp/main/index_j.html
• [備考]
  • URL: http://bnf.me.es.osaka-u.ac.jp/main/index_j.html