流動ダイナミクスに基づく微生物識別法の開発と大偏差力学の展開

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23760161
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 大阪大学 (2012-2013); 神戸大学 (2011)
• 研究代表者: 花崎 逸雄 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (10446734)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 応用力学 / ナノ・マイクロ流体 / 統計力学 / 力学系 / 揺らぎ / ブラウン運動 / 大偏差原理 / 時系列データ解析

研究概要

ブラウン運動はナノ・マイクロスケールの代表的な現象であり，近年，学術・産業両面での応用上の重要性からも一分子追跡の計測技術が大きく発展してきている．また，微生物の自発的運動はランダム性を有しており，その種や状態を特徴づける特徴として重要である．しかし，ランダムな軌跡の解析技術は計測技術自体に比べるとあまり研究されていない．本研究では，統計数理の大偏差原理を基にして軌跡データを解析することにより，時々刻々の粒子配向が不明でも棒や楕円体のような微粒子の拡散異方性を評価できることを明らかにし，また，E. coliのような微生物の自発的運動の特徴の差異を拡散係数が等しくとも明らかにする方法を開発した．

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of bacterial motility from non-Gaussianity of finite-sample trajectory by the large deviation principle (2013)
  • 著者名/発表者名: Itsuo Hanasaki and Satoyuki Kawano
  • 雑誌名: Journal of Physics : Condensed Matter 巻: Vol.25 ページ: 465103 (9 pages)
  • DOI: 10.1088/0953-8984/25/46/465103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of diffusion anisotropy due to particle asymmetry from single-particle tracking of Brownian motion by the large-deviation principle (2012)
  • 著者名/発表者名: Itsuo Hanasaki and Yoshitada Isono
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: Vol.85 ページ: 051134 (9 pages)
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.85.051134
  • 査読あり
• [学会発表] 水溶液中の高分子の熱揺らぎに関する大偏差数値解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 花崎逸雄,川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会第5回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 仙台(pp.149-150)
  • 年月日: 2013-11-06
• [学会発表] 大偏差原理に基づく微生物の自発的運動の検出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 花崎逸雄,川野聡恭
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山(No.13-1)
  • 年月日: 2013-09-09
• [学会発表] 大偏差統計理論に基づく楕円体粒子のブラウン運動異方性の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 花崎逸雄,磯野吉正
  • 学会等名: 日本機械学会第90期流体工学部門講演会講演論文集
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-11-18