| 研究課題/領域番号 |
13450096
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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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| 研究分野 |
知能機械学・機械システム
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
上村 慎治 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助教授 (90177585)
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| 研究分担者 |
高野 泰斉 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (00089111)
小林 俊一 信州大学, 繊維学部, 助教授 (50225512)
須田 斎 東海大学, 開発工学部, 助教授 (70216472)
篠原 健一 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助教授 (10292244)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2004
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| キーワード | マイクロマシン / マイクロフロー解析 / ベン毛運動 / 繊毛運動 / モーター分子 / 機能性高分子 / 生物流体力学 / バイオミメティクス |
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| 研究概要 |
低レイノルズ数条件下での生物遊泳を解析・模倣することで、新しいデザインのマイクロマシンを創出することを目標に研究を行った。上村は、光学センサーを使い、運動を定量化する装置を開発し、ニジマスやウニ精子の運動解析、微環境の粘度計測に応用した。また、非常に薄い水層で精子の運動を観察する新手法を開発した。高野は、マイクロフローのシミュレーションを手がけた。ベン毛断面の捩りおよび曲げモーメントを求め、Kirchhoff-Rod理論からベン毛の形状変化を予測し、実験結果との比較からビブリオ歯ベン毛の曲げ剛性を評価した。また、サルモネラ菌ベン毛の素繊維がR/Lの2状態を取ることを考慮した形状予測も行った。ストークス流の細長物体理論をベン毛に、境界要素法を菌体に適用することで細菌遊泳運動の解析も行った。小林は、ベン毛運動の屈曲メカニズムを模倣した拡大モデルの開発、および、コンピュータシミュレーションを行った。シミュレーションでは、流体内推進機構の弾性や周囲液体の粘性の推力や速度へ影響を検討した。拡大モデルについては柔軟体にダイニンに相当する電磁石やギヤ付モーターを取り付けて屈曲動作を発生させ,流体内での推力を検討した。須田は、駆動に関わるモーター分子の作動機構の解明を目指した。麦面自由エネルギー勾配のある面上を液滴が滑ることを実験的に示した。また、ミオシン分子の構造変化と力発生の同時計測を行った。物質表面の示す吸着力の荷重依存性を調べ、生体分子モーターとの比較検討や表面間力-結合寿命間の相関を調べた。篠原は、次世代の機能性材料と期待されるπ共役系高分子に着目し、SPMやAFM技術を高分子化学の分野へ新たに取り込んだ。高分子鎖1本の観察に成功し、ポリマー鎖のミクロブラウン運動に基づくスペクトルの動的挙動とポリマー鎖1本の運動を直接観測するのに成功し、基礎化学の分野に大きなインパクトを与えた。
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