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気管上皮細胞による流れのナノ計測に基づく計算流体力学研究

研究課題

研究課題/領域番号 21770158
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 生物物理学
研究機関東北大学

研究代表者

上野 裕則  東北大学, 国際高等研究教育機構, 助教 (70518240)

研究協力者 石川 拓司  東北大学, 大学院・工学研究科 (20313728)
石川 尚  ポールシェラ研究所
研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2009年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード繊毛・鞭毛 / 気管 / ダイニン / クライオ電子線トモグラフィー法 / 数値シミュレーション / 気管上皮細胞
研究概要

空気中のウィルスやバクテリアは気管の繊毛運動により体外へ排出されるが、詳細な繊毛運動や効率的な異物排除機構は現在まで謎であった。本研究では、高空間分解能光学顕微鏡用い気管繊毛の非対称性運動を詳細に解明した。また、クライオ電子線トモグラフィー法により繊毛の3次元構造を世界に先駆けて解明する事が出来た。さらに異物バクテリアの集団遊泳における流動特性を明らかにした。最後に、異物排除機構のシミュレーション解析に向け、コードの開発、GPGPU実装コンピューターシステムの開発を行った。

報告書

(4件)
  • 2011 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2012 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (28件) 図書 (1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Mouse respiratory cilia with the asymmetric axonemal structure on sparsely distributed ciliary cells can generate overall directional flow. Nanomedicine2012

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno, Takuji Ishikawa, Khanh Huy Bui, Kohsuke Gonda K, Takashi Ishikawa, Yamaguchi T.
    • 雑誌名

      Nanotechnology, Biology, and Medicine

      巻: (In press)

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mouse respiratory cilia with the asymmetric axonemal structure on sparsely distributed ciliary cells can generate overall directional flow2012

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno, et al
    • 雑誌名

      Nanomedicine : Nanotechnology, Biology, and Medicine

      巻: (未定)(In press) 号: 7 ページ: 1081-1087

    • DOI

      10.1016/j.nano.2012.01.004

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy Transport in a Concentrated Suspension of Bacteria2011

    • 著者名/発表者名
      Takuji Ishikawa, Naoto Yoshida, Hironori Ueno, M. Wiedeman, Yosuke Imai, and Takami Yamaguchi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: Vol.107, No.2

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy Transport in a Concentrated Suspension of Bacteria2011

    • 著者名/発表者名
      Takuji Ishikawa, et al
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 107 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevlett.107.028102

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ダイニン・微小管複合体の高分解能構造解析2009

    • 著者名/発表者名
      広瀬恵子・上野裕則
    • 雑誌名

      顕微鏡(特集:生体高分子の高分解能構造解析) Vol.44

      ページ: 93-97

    • NAID

      130007788907

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Nano-imaging of respiratory cilia with Light and electron microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno, et al
    • 学会等名
      5th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2011)
    • 発表場所
      University of Nagoya
    • 年月日
      2012-05-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] マウス気管繊毛の運動とクライオ電子線トモグラフィー法による軸糸構造2012

    • 著者名/発表者名
      上野裕則, 他
    • 学会等名
      第24回日本機械学会バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      大阪大学(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Nano-imaging of respiratory cilia with light and electron microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno
    • 学会等名
      5th International Symposium on Nanomedicine(ISNM2011)
    • 発表場所
      the University of Nagoya, Japan
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] マウス気管繊毛の運動とクライオ電子線トモグラフィー法による軸糸構造2012

    • 著者名/発表者名
      上野裕則
    • 学会等名
      第24回日本機械学会バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 大腸菌懸濁液内のエネルギー輸送2012

    • 著者名/発表者名
      石川拓司、吉田尚人、上野裕則、Wiedeman M. 、今井陽介、山口隆美
    • 学会等名
      第24回日本機械学会バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] バクテリアの遊泳能を利用したソーティングデバイスの開発2012

    • 著者名/発表者名
      塩入達也、石川拓司、沼山恵子、今井陽介、上野裕則、山口隆美
    • 学会等名
      第24回日本機械学会バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] マウス気管における繊毛運動・流体解析、及びクライオ電子線トモグラフィー法による軸糸構造解析2012

    • 著者名/発表者名
      上野裕則
    • 学会等名
      2012年生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      筑波大学
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Analysis of fluid flow on the surface of tracheal lumen through effective ciliary motion2011

    • 著者名/発表者名
      Koki Kiyota, et al
    • 学会等名
      5th East Asian Pacific Student Workshop on Nano-Biomedical Engineering
    • 発表場所
      National University of Singapore (NUS), Singapore
    • 年月日
      2011-12-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of ciliary motion and the axonemal structure in the mouse respiratory cilia2011

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno, et al
    • 学会等名
      International Symposium on Mechanobiology (The Fifth Shanghai International Conference on Biophysics and Molecular biology)
    • 発表場所
      Shanghai, China(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Development of a micro fluidic device to separate motile bacteria2011

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Shioiri, et al
    • 学会等名
      ASME, 6th Frontiers in Biomedical Devices Conference
    • 発表場所
      Irvine, CA, USA
    • 年月日
      2011-09-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of ciliary motion and fluid flow on the surface of tracheal cells2011

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno, et al
    • 学会等名
      Japan-Portugal Nano-BME Symposium
    • 発表場所
      University of Porto, Portgal(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of ciliary motion and fluid flow on the surface of tracheal cells2011

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno, et al
    • 学会等名
      Workshop of Microscale Modeling in Biomechanics and Mechanobiology
    • 発表場所
      Hotel Vila Gale, Ericeria, Portgal(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-31
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of fluid flow on the surface of tracheal lumen through effective ciliary motion2011

    • 著者名/発表者名
      Koki Kiyota, Hironori Ueno, Takuji Ishikawa, Keiko Numayama-Tsuruta, Yosuke Imai, Noriaki Matsuki and Takami Yamaguchi
    • 学会等名
      5th East Asian Pacific Student Workshop on Nano-Biomedical Engineering, Singapore
    • 発表場所
      National University of Singapore(NUS)
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Development of a micro fluidic device to separate motile bacteria2011

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Shioiri, Takuji Ishikawa, Keiko Numayama-Tsuruta, Hironori Ueno, Yosuke Imai and Takami Yamaguchi
    • 学会等名
      5th East Asian Pacific Student Workshop on Nano-Biomedical Engineering
    • 発表場所
      National University of Singapore (NUS), Singapore
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Entrapment of fresh water ciliates at the interface fluid-air2011

    • 著者名/発表者名
      Jonathan Ferracci, Takuji Ishikawa, Hironori Ueno, Keiko Numayama-Tsuruta, Yosuke Imai and Takami Yamaguchi
    • 学会等名
      5th East Asian Pacific Student Workshop on Nano-Biomedical Engineering
    • 発表場所
      National University of Singapore (NUS), Singapore
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Analysis of ciliary motion and the axonemal structure in the mouse respiratory cilia2011

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno
    • 学会等名
      International Symposium on Mechanobiology(The Fifth Shanghai International Conference on Biophysics and Molecular biology)
    • 発表場所
      Shanghai-Hangzhou, China
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Development of a microdevice for sorting motile bacteria2011

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Shioiri, Takuji Ishikawa, Keiko Numayama-Tsuruta, Hironori Ueno, Yosuke Imai and Takami Yamaguchi
    • 学会等名
      ASME, 6th Frontiers in Biomedical Devices Conference
    • 発表場所
      Irvine, CA, USA
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Analysis of ciliary motion and fluid flow on the surface of tracheal cells2011

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno
    • 学会等名
      Workshop of Microscale Modeling in Biomechanics and Mechanobiology
    • 発表場所
      Hotell Vila Gale, ericeria, Portgal
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Analysis of ciliary motion and fluid flow on the surface of tracheal cells2011

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno
    • 学会等名
      Japan-Portugal Nano-BME Symposium, Faculty of Engineering of the University of Porto
    • 発表場所
      Polytechnic Institute of Braganca
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Dynein generates force by winch mechanism2010

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno
    • 学会等名
      ESF-EMBO, (Emergent Propert is of the Cytoskelton : Molecules to Cells)
    • 発表場所
      Hotel Eden Roc, Sant Feliu de Guixols, Spain
    • 年月日
      2010-10-05
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌を用いたバイオマイクロミキサーの基礎研究2010

    • 著者名/発表者名
      松浦亮、石川拓司、上野裕則、今井陽介、松木範明、山口隆美
    • 学会等名
      第45回総会・講演会日本機械学会東北支部会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2010-03-12
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 共焦点マイクロPIVシステムによる大腸菌溶液のメゾスケール流動構造の計測2010

    • 著者名/発表者名
      吉田尚人、石川拓司、上野裕則、今井陽介、松木範明、山口隆美
    • 学会等名
      第45回総会・講演会日本機械学会東北支部会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2010-03-12
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Dynein generates force by winch mechanism2010

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno
    • 学会等名
      ESF-EMBO,(Emergent Propertis of the Cytoskelton : Molecules to Cells)
    • 発表場所
      Hotel Eden Roc, Sant Feliu de Guixols, Spain
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] FLUID FLOW ANALYSIS ON THE SURFACE OF TRACHEAL CILIARY CELLS2009

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno
    • 学会等名
      Dyenin 2009
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2009-11-03
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Structural changes in dynein molecules accompanying force generation2009

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno
    • 学会等名
      第47回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      徳島
    • 年月日
      2009-10-31
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Structural changes in dynein molecules accompanying force generation2009

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno, Takuo Yasunaga, Chikako Shingyoji, Takami Yamaguchi and Keiko Hirose
    • 発表場所
      アスティ徳島(徳島)
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Fluid flow analysis on the surface of tracheal ciliary cells2009

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno
    • 学会等名
      International Dynein Workshop 2009
    • 発表場所
      神戸ファッション美術館オルビスホール
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Dynein pulls microtubules without rotating its stalk2009

    • 著者名/発表者名
      Hironori Ueno
    • 学会等名
      ASME Summer Bioengineering Conference
    • 発表場所
      Lake Tahoe, CA, USA
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [図書] ダイニン・微小管複合体の高分解能構造解析顕微鏡(特集:生体高分子の高分解能構造解析)2009

    • 著者名/発表者名
      広瀬恵子、上野裕則
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [備考] 研究室HP、プレスリリース関連

    • URL

      http://www.pfsl.mech.tohoku.ac.jp/contents/press_ueno/ueno_press_jp.html

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [備考] 東北大学HP、プレスリリース

    • URL

      http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2012/02/press20120213-03.html

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      http://www.pfsl.mech.tohoku.ac.jp/contents/press_ueno/ueno_press_jp.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 東北大学プレスリリース

    • URL

      http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2012/02/press20120213-03.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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