| 研究課題/領域番号 |
19H02059
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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19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
菊地 謙次 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00553801)
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| 研究分担者 |
石川 拓司 東北大学, 医工学研究科, 教授 (20313728)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
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| キーワード | 生体流体 / バイオメカニクス / ライブイメージング / 数理モデル / 微生物 / ゼブラフィッシュ / 線虫 / 経皮吸収 / 生体流動計測 / 生体流体光学 / 生体医工学 / バイオエンジニアリング / 酵母 / クラミドモナス / 生体内流動計測 / in vivo計測 / マルチモーダルイメージング / 生体内物質輸送 / 生体生理数理モデル / 腸蠕動 / PTV/PIV / 皮膚脆弱化 / 物質輸送 / in vivo 計測 / 生体流体工学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生命現象における生物・化学的と考えられてきた現象の中には、実際には流動現象の生理的重要性が隠されている。工学的知見から生体における細胞・組織スケールにおける流動現象をより深く分野横断的に取り組むことで、これまでに蓄積されてきた人類の叡智をさらに飛躍的に理解が深まる。そのため、in vivo（生体内）三次元流体計測技術の発展を背景に、物質濃度計測も可能とした多変量（マルチモーダル）計測へとさらに革新し、微小領域における生体流動メカニクスを徹底的に追求する。本研究では、流体の運動が生命現象へ与える影響について、工学的知見より徹底的な解明を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、「流れが生み出す生理的機能の解明」を徹底的に追求し、実験・理論解析・数値シミュレーションの手法を駆使することで、世界の他の研究グループの追随を許さない高みに引き上げることに成功した。そして、微生物から皮膚の薬剤吸収にいたるまで、マイクロスケールからセンチスケールまでの生命現象を解明し、生物流れに関わる工学・医工学技術の開発へと展開した。これらの成果は、9編の査読付き英文雑誌論文として公表した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生体もしくは生物の周りに生じている液体やガスの流れは、生命存続やエネルギー摂取などに重要であることがある。しかしながら、流れの強さや変化がどれほど生体へ影響を与えるかを理解するには、流れ計測、生体内の応答、物質の移動などを直接計測し、その変化や流動を数学的にモデル化するなど物理的な解釈が求められる。本研究では、微生物の繁殖や皮膚角質層からの異物侵入などの、生体まわりの流れと生体への影響を調査することで、これまでに理解が困難であった現象の物理的理解を、工学的手法を駆使することで明らかにした。
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