| 研究概要 |
暗視野生物顕微鏡CCDカメラシステムを確立し,バクテリアの運動を長時間に渡ってビデオ録画し,個別のバクテリアの遊泳状態および走性行動を観察できるようにした.同時に高解像度の写真撮影を可能にし,バクテリアの形状の正確な測定が行えるようにした.また,ビブリオ菌の培養方法と保存方法を確立し,観察を継続的にできるようにした.
一本のべん毛を有するバクテリアであるビブリオ菌の形状を写真撮影し,その運動をビデオ録画し,運動軌跡を解析した.その結果,個々のバクテリアの形状およびその回転速度と移動速度が同時に計測できた.また,バクテリアの方向転換の頻度およびその角度の関係について知見が得られた.
バクテリアの推進に関して,抵抗力理論,細長物体理論,境界要素法に基づく理論解析を行い,運動経路を予測できるプログラムを開発した.そのプログラムを利用して,観察から得られたバクテリアの形状を仮定し,その推進速度や運動軌跡,べん毛モーターの回転数,トルクを予測した.観察結果と比較してよい一致を得た.
バクテリアの運動様式を模倣したマイクロロボットを提案した.水中自走マイクロロボットとして,一本のべん毛型スクリューは常に回転させ,もう一本のべん毛型スクリューをOn-Off制御するような2本のスクリューを有するモデルを提案した.簡単なルールを学習することで,ロボットが目的地に到達できることをシミュレーションによって示した.
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