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2017 年度 実績報告書

遊走細胞の集団運動を意識した実験・数理モデル系の作成と解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K13866
研究機関東京理科大学

研究代表者

住野 豊  東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 講師 (00518384)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード自己駆動粒子 / パターン形成 / 細胞運動 / 細胞変形
研究実績の概要

本研究では2次元の基板上を這行運動する細胞集団に関して,非生物系の実験によりモデルし更に数理的モデルを用いて普遍的な理解を進めることを目的とした.
実験に関しては混合することで凝固物を生成する2種の粘性溶液を用いた系により研究を行った.このような溶液の一方を薄い空隙を持つヘレショウセル中に導入し,もう一方をセルの中心部より注入すると注入速度に応じて多様な侵入様相を示すことを見いだした.特に高速注入の注入条件では,注入先端が分枝し多数の枝が生じる様相が見いだされた.この様子は先端部分に着目すると2次元面内を自発的に運動するパルスと見なすことが出来る.興味深いことにこのパルスは注入により全結合しているため,パルスは次々と分裂するものの一定の数で飽和する.本系に関して注入先端の界面モデルを構築し,パルスのダイナミクスの特性を再現することに成功した.このモデルは界面上の凝固物の保存性に基づいており,移流項の重要性をみいだした研究となっている.本研究に関してはPhys. Rev. E誌において発表された.
更に異なる実験系として水面上を自発運動する樟脳粒子に関しての研究を遂行した.本年度は樟脳粒子2個を結合しその中心を固定したローターを作成し,回転運動の分岐に関して研究を行った.このような自発回転の自由度は集団運動であまり考慮されておらず,今後興味深い挙動につながると考えられる.本研究に関してはPhys. Rev. E誌において発表された.関連して樟脳粒子間に保存力が存在する系に関しての集団運動も研究した.本成果は物理学会において発表された.
以上に加え数値的な研究として向きをそろえる相互作用に加え斥力的に相互作用する自己駆動粒子モデルの研究や,走行特性を確率的に変化させる自己駆動粒子の研究に関しても研究を遂行した.これらに関しては現在論文を執筆中である.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Pattern of a confined chemical garden controlled by injection speed2017

    • 著者名/発表者名
      Wagatsuma Shu、Higashi Takuro、Sumino Yutaka、Achiwa Ayumi
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.95.052220

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between the size of a camphor-driven rotor and its angular velocity2017

    • 著者名/発表者名
      Koyano Yuki、Gryciuk Marian、Skrobanska Paulina、Malecki Maciej、Sumino Yutaka、Kitahata Hiroyuki、Gorecki Jerzy
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 96 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.96.012609

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] レオロジーと化学反応の結合がもたらす時空間パターンと自発運動系2017

    • 著者名/発表者名
      住野豊,我妻志友
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 72 ページ: 339-343

  • [雑誌論文] 生き物を模倣する実験系とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      住野豊
    • 雑誌名

      化学工学誌

      巻: 81 ページ: 298-301

  • [学会発表] Confined chemical garden inspected by the change of flow rate-detailed analysis and modeling of filament pattern2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Sumino
    • 学会等名
      Solvay workshop on Chemical reactions and separation in flows
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Pattern of injected fluid in a confined geometry induced by solidification of front2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Sumino
    • 学会等名
      Joint Workshop on Slow Earthquakes 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Inertial spinモデルの拡張と群れ運動2017

    • 著者名/発表者名
      竹島大, 住野豊
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
  • [学会発表] 濃度場を介して能動的・受動的に運動する粒子の集団挙動2017

    • 著者名/発表者名
      廣瀬勇平, 住野豊, 北畑裕之, 小谷野由紀
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
  • [学会発表] 交流電場下で高さ方向に凝集するポリスチレン粒子のダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      田波翔, 岩崎裕一, 住野豊
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
  • [学会発表] 反応を含む自己駆動粒子の空間パターン2017

    • 著者名/発表者名
      竹島大, 住野豊, 鹿野豊
    • 学会等名
      第27回 非線形反応と協同現象研究会
  • [備考] 東京理科大学応用物理学科住野研究室

    • URL

      http://www.rs.tus.ac.jp/sumino_lab/

  • [備考] 住野豊

    • URL

      https://sites.google.com/site/ysumino/

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公開日: 2018-12-17  

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