| 研究課題/領域番号 |
23K22665
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01394 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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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) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2025年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
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| キーワード | 生体流体力学 / バイオイメージング / 生体流動イメージング / 非侵襲濃度場計測 / 生理的免疫系干渉 / 生体流動計測 / 生体流体工学 / 生体医工学 / バイオメカニクス / バイオエンジニアリング / 線虫 / クラミドモナス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ミリ秒・マイクロメートルスケールでの生体流動および生体物質同時計測実験系構築し、ヒトにおける疾患や病態、また治療方法の向上に関連する病原菌の感染、呼吸・消化器での自浄作用、皮膚伸展時の経皮吸収の課題について、生体内での輸送現象について統合的解明を推進する各課題の流動物質の輸送過程についてin vivoマルチモーダルイメージング技術を用いて実験的に可視化を行い、得られた実験結果より物質流動の数理モデル化を行い、最終的に生体内における物質輸送理論の構築へと拡張する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、生体流動における流体の運動の生理的役割について炙り出し、新たな生体内物質輸送理論を構築するため、共焦点レーザー顕微鏡を用いた高時空間生体流動および生体物質同時分解能計測手法を構築し、ミリ秒・細胞スケールでの生体流動および生体物質同時計測実験を推進した。
主要な研究実績は以下のとおりである。
1. 線虫（C.elegans）腸内における蛍光グルコース包含大腸菌の摂取実験法を開発し、大腸菌捕食後の腸細胞へのグルコース吸収過程について可視化を行った。腸蠕動の頻度・強度の異なるミュータントと野生株を比較したところ、腸蠕動と吸収量に強い力学的相関が得られた。腸におけるグルコース吸収においては、グルコーストランスポーターによる能動的吸収が知られていたが、力学的作用により糖吸収が促進されることを明らかにした。（Yuki Suzuki,et al., Scientific Reports,2022）
2.ヒト歯科治療時における口腔外飛散エアロゾルの可視化計測法を構築し、エアロゾル飛散抑制のための衛生環境実験を行った。歯科用人体模型（マネキン）を用いて、歯切削ドリルによる切削および洗浄・冷却用水流ジェットによって口腔外へと放出されるエアロゾルの可視化計測手法を構築した。歯科治療現場において普及が進んでいる歯科切削チップおよび口腔内・外バキュームの使用条件による飛散抑制条件について臨床的衛生改善方法の提案に至った。（Watanabe,et al, Journal of Prosthodontic Research, 2023）
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画通り共焦点レーザー顕微鏡を用いた高時空間生体流動および生体物質同時分解能計測手法を構築し、ミリ秒・細胞スケールでの生体流動および生体物質同時計測実験を推進している。また、歯科治療における飛散エアロゾル計測を共同研究で行い、新たな知見を得られたことは当初の計画以上に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
X線顕微鏡を用いた流動可視化計測法の開発や、令和4年度に構築した高時空間生体流動および生体物質同時分解能計測を用いた生体内吸収物質の時空間分布計測を推進する予定である。
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