| 研究課題/領域番号 |
18H01192
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
和田 浩史 立命館大学, 理工学部, 教授 (50456753)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 弾性シェル / 座屈不安定性 / バイオメカニクス / 形態力学 / マクロ模型実験 / スナップフィット / 幾何学的な剛性 / 細胞の構造力学 / シェルの弾性論 / 細菌の細胞骨格 / スケールアップ模型 |
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では、円筒シェルを始めとする多彩な形状を持つ弾性シェルが示す力学特性や不安定性を、定量的なマクロ模型実験（計測）と詳細な計算機シミュレーション、および理論的解析を組み合わせて総合的に明らかにした。当初の目的は、細菌や植物細胞のように、堅固な細胞壁を有する生物細胞がもつ強さと柔軟さの起源を明らかにし、その生物学な機能の仕組みを物理学の言葉で理解することであった。４年の研究期間を通じて、関連するテーマも積極的に追求することで、大きく分けて５つの成果を得ることができた。それらは、円筒シェルから、弾性リボン、折り紙や切り紙、そしてスナップフィットのような工業デザインまで、多岐にわたる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題の主題は、バクテリアや植物細胞の生物学的機能を支える力学的構造についての理解を深めることであった。力学的側面に着目する限り、類似の構造を有するもっと巨視的でありふれた対象を深く調べることには大きな意義がある。本研究では、円筒型の弾性シェルの変形に始まり、弾性リボン、折り紙や切り紙、そしてスナップフィットのような工業デザインの力学的仕組みまで、多岐にわたる系の新たな性質をいくつも明らかにした。これらの成果は、親しみやすい系への我々の理解を直接的に促進しただけでなく、細胞壁をもつ生物の力学デザインを明らかにするための概念的基盤を提供するものである。
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