• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実績報告書

階層を貫く細胞サスペンジョン力学の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 26242039
研究機関東北大学

研究代表者

石川 拓司  東北大学, 工学研究科, 教授 (20313728)

研究分担者 今井 陽介  東北大学, 工学研究科, 特任准教授 (60431524)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードバイオメカニクス / 生体流体 / モデル化 / 微生物 / 血液
研究実績の概要

平成28年は、ゼブラフィッシュの腸内流動を数理モデル化し、蠕動運動のポンプ機能と攪拌機能を解明した(J. Yang, et al., J. Theor. Biol.)。次に、腸内細菌の増殖を数理モデル化し、腸内フローラシミュレーターを開発した。また、ゼブラフィッシュの腸内流動の可視化実験も行い、シミュレーション結果の妥当性を検証した。さらに、応用技術として、赤血球を壁面から遠ざけ、血漿層を厚くする壁面微細構造を開発した(M. Saadatmand, et al., J. Biomechanics)。この成果は、血管内に挿入する医療機器の血栓生成を抑制する技術などに応用できると期待される。また、バイオチップの流路形状と、流路内の細胞挙動を高解像度で同時計測する顕微鏡技術の開発にも成功した(Y. Kawano, et al., PLoS ONE)。

細胞スケールの研究も昨年度に引き続き行い、赤血球が血管内で軸集中するメカニズム(S. Nix, et al., J. Biomech.)や、重力が赤血球に及ぼす影響(D. Matsunaga, et al., J. Fluid Mech.)を解明した。さらに、得られた知見を病理学にまで展開し、マラリア感染赤血球が血管壁に接着するメカニズム(S. Ishida, et al., Sci. Technol. Adv. Mater.)や、がん細胞の接着過程(N. Takeishi, et al., Amer. J. Physiol.)を解明した。メゾスケールの研究では、マウスの気管の繊毛運動が作り出す流れ場を解明した(K. Kikuchi, et al., Anna. Biomed. Eng.)。マクロスケールでは、胃内の攪拌現象を解明した(T. Miyagawa, et al., Amer. J. Physiol.)。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (47件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 11件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 16件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      マサチューセッツ工科大学
  • [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      ケンブリッジ大学
  • [国際共同研究] ザールラント大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ザールラント大学
  • [雑誌論文] Extending Whole Slide Imaging: Color Darkfield Internal Reflection Illumination (DIRI) for Biological Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Kawano, Kana Namiki, Atsushi Miyawaki, Takuji Ishikawa
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 12 ページ: e0167774 (1-10)

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0167774

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mixing and pumping functions of the intestine of zebrafish larvae2017

    • 著者名/発表者名
      Jinyou Yang, Yuji Shimogonya, Takuji Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 419 ページ: 152-158

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2017.02.004

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of Fluid Viscosity on the Cilia-Generated Flow on a Mouse Tracheal Lumen2017

    • 著者名/発表者名
      KENJI KIKUCHI, TOMOFUMI HAGA, KEIKO NUMAYAMA-TSURUTA, HIRONORI UENO and TAKUJI ISHIKAWA
    • 雑誌名

      Annals of Biomedical Engineering

      巻: 45 ページ: 1048-1057

    • DOI

      10.1007/s10439-016-1743-y

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Shear-induced platelet aggregation and distribution of thrombogenesis at the stenotic vessel2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kamada, Yohsuke Imai, Masanori Nakamura, Takuji Ishikawa, and Takami Yamaguchi
    • 雑誌名

      Microcirculation

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1111/micc.12355

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical methods for simulating blood flow at macro, micro, and multi-scales2016

    • 著者名/発表者名
      Yohsuke Imai, Toshihiro Omori, Yuji Shimogonya, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 49 ページ: 2221-2228

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2015.11.047

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lateral migration of a capsule in a parabolic flow2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nix, Y. Imai, T. Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 49 ページ: 2249-2254

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2015.11.038

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancing cell-free layer thickness by bypass channels in a wall2016

    • 著者名/発表者名
      M. Saadatmand, Y. Shimogonya, T. Yamaguchi, T. Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 49 ページ: 2299-2305

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2015.11.032

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cell adhesion during bullet motion in capillaries2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takeishi, Yohsuke Imai, Shunichi Ishida, Toshihiro Omori, Roger D. Kamm, and Takuji Ishikawa
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology

      巻: 311 ページ: H395-H403

    • DOI

      10.1152/ajpheart.00241.2016

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A numerical model of a red blood cell infected Plasmodium falciparum malaria: coupling cell mechanics with ligand-receptor interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Shunichi Ishida, Yohsuke Imai, Yuki Ichikawa, Stephanie Nix, Daiki Matsunaga, Toshihiro Omori & Takuji Ishikawa
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 17 ページ: 454-461

    • DOI

      10.1080/14686996.2016.1211462

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reorientation of a single red blood cell during sedimentation2016

    • 著者名/発表者名
      D. Matsunaga, Y. Imai, C. Wagner and T. Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 806 ページ: 102-128

    • DOI

      10.1017/jfm.2016.601

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Relationship between gastric motility and liquid mixing in the stomach2016

    • 著者名/発表者名
      Taimei Miyagawa, Yohsuke Imai, Shunichi Ishida, and Takuji Ishikawa
    • 雑誌名

      American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology

      巻: 311 ページ: G1114-G1121

    • DOI

      10.1152/ajpgi.00346.2016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Precession in microscale: spin and revolution of a bacterial flagellum(ミクロな世界の歳差運動:バクテリア鞭毛の公転と自転)2017

    • 著者名/発表者名
      Takuji Ishikawa, Yoichiro Sawano, Hiromichi Wakebe, Yuichi Inoue, Akihiko Ishijima, Yuji Shimogonya
    • 学会等名
      第36回エアロ・アクアバイオメカニズム学会講演会
    • 発表場所
      千葉大学(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2017-03-21 – 2017-03-21
  • [学会発表] 流体振動を利用したマイクロカプセルの推進機構の開発2017

    • 著者名/発表者名
      森田崇, 大森俊宏, 今井陽介, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部 第52期総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] せん断流れ下におけるベシクル膜流動の数値計算2017

    • 著者名/発表者名
      中村光遥, 大森俊宏, 今井陽介, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部 第52期総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] ノード繊毛軸糸の計算力学モデルの開発2017

    • 著者名/発表者名
      盧明鳴, 大森俊宏, 今井陽介, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部 第52期総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] 細胞分裂前後に生じる形状変化の3次元ライブイメージング2017

    • 著者名/発表者名
      織田芳広, 今井陽介, 沼山恵子, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部 第52期総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-14
  • [学会発表] せん断流れ下における赤血球再配向の数値計算2017

    • 著者名/発表者名
      大森俊宏, 今井陽介, 山口隆美, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-19
  • [学会発表] 毛細血管内血流におけるマイクロ粒子の流動解析2017

    • 著者名/発表者名
      武石直樹, 今井陽介, 大森俊宏, 山口隆美, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-19
  • [学会発表] 機械的刺激による経皮吸収促進2017

    • 著者名/発表者名
      重田峻輔, 菊地謙次, 沼山恵子, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-19
  • [学会発表] 伸展刺激による皮膚構造変化と薬剤浸透2017

    • 著者名/発表者名
      菅原尚, 重田峻輔, 菊地謙次, 沼山恵子, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-19
  • [学会発表] 胃壁の運動機能と胃内容物攪拌の関係2017

    • 著者名/発表者名
      宮川泰明, 今井陽介, 石田駿一, 山口隆美, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-19
  • [学会発表] 胃内部の固体粒子挙動の数値計算2017

    • 著者名/発表者名
      石田駿一, 今井陽介, 宮川泰明, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-19
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ稚魚の腸内流れのシミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      楊金有, 下権谷祐児, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-19
  • [学会発表] クラミドモナスの負の重力走性:形態非対称性と密度非対称性の効果を分離する2017

    • 著者名/発表者名
      鹿毛あずさ, 菊地謙次, 石川拓司
    • 学会等名
      2017年 生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2017-01-08 – 2017-01-08
  • [学会発表] DEVELOPMENT OF A BIOMECHANICAL MODEL OF CELL BEHAVIOR SUBJECTED TO CYCLIC STRETCH2016

    • 著者名/発表者名
      Fumiyasu Saito, Yohsuke Imai, Shunichi Ishida, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME2016)
    • 発表場所
      Singapore (Republic of Singapore)
    • 年月日
      2016-12-09 – 2016-12-09
    • 国際学会
  • [学会発表] RELATIONSHIP BETWEEN PERISTALTIC CONTRACTION AND GASTRIC MIXING2016

    • 著者名/発表者名
      Yohsuke Imai, Taimei Miyagawa, Shunichi Ishida, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME2016)
    • 発表場所
      Singapore (Republic of Singapore)
    • 年月日
      2016-12-09 – 2016-12-09
    • 国際学会
  • [学会発表] NUMERICAL STUDY ON MIXING AND PUMPING FUNCTIONS GENERATED BY PERISTALSIS IN A ZEBRAFISH INTESTINE2016

    • 著者名/発表者名
      Jinyou Yang, Yuji Shimogonya, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME2016)
    • 発表場所
      Singapore (Republic of Singapore)
    • 年月日
      2016-12-08 – 2016-12-08
    • 国際学会
  • [学会発表] A NUMERICAL ANALYSIS OF THE LATERAL MIGRATION OF FLOWING CELLS2016

    • 著者名/発表者名
      Stephanie Nix, Yohsuke Imai, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME2016)
    • 発表場所
      Singapore (Republic of Singapore)
    • 年月日
      2016-12-08 – 2016-12-08
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NUMERICAL SIMULATION OF A SPERM CELL IN SHEAR FLOW NEAR AN INFINITE BOUNDARY WALL2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME2016)
    • 発表場所
      Singapore (Republic of Singapore)
    • 年月日
      2016-12-07 – 2016-12-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Precession in Stokes flow: spin and revolution of a bacterial flagellum2016

    • 著者名/発表者名
      TAKUJI ISHIKAWA, YOICHIRO SAWANO, HIROMICHI WAKEBE, YUICHI INOUE, AKIHIKO ISHIJIMA, YUJI SHIMOGONYA
    • 学会等名
      The 69th Annual Meetin g of The American Physical Society (APS-DFD2016)
    • 発表場所
      Portland (USA)
    • 年月日
      2016-11-22 – 2016-11-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical analysis of cell adhesion in capillary flow2016

    • 著者名/発表者名
      NAOKI TAKEISHI, YOHSUKE IMAI, SHUNICHI ISHIDA, TOSHIHIRO OMORI, ROGER KAMM, TAKUJI ISHIKAWA
    • 学会等名
      The 69th Annual Meeting of The APS Division of Fluid Dynamics (APS-DFD2016)
    • 発表場所
      Portland (USA)
    • 年月日
      2016-11-20 – 2016-11-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Deformation and Motility of Cells2016

    • 著者名/発表者名
      石川拓司
    • 学会等名
      第一回アクティブ・ソフトマター研究会
    • 発表場所
      小樽市公会堂(北海道小樽市)
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-14
    • 招待講演
  • [学会発表] 胃における蠕動運動と流れの数値流体力学解析2016

    • 著者名/発表者名
      今井陽介, 宮川泰明, 石田駿一, 石川拓司
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2016
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-28 – 2016-09-28
  • [学会発表] Modeling and Understanding Biomedical Flows2016

    • 著者名/発表者名
      Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      2nd Global Conference on Biomedical Engineering (GCBME)
    • 発表場所
      Taipei (Taiwan)
    • 年月日
      2016-08-17 – 2016-08-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Biological flow studies from cellular to macro scale2016

    • 著者名/発表者名
      Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      International Conference on Future Healthcare and Economic Development in Southeast Asia
    • 発表場所
      Tainan (Taiwan)
    • 年月日
      2016-08-16 – 2016-08-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rheotaxis of a Sperm Cell in Shear Flow Near an Infinite Plane Wall2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Computational Methods (ICCM2016)
    • 発表場所
      Barkeley (USA)
    • 年月日
      2016-08-04 – 2016-08-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Asymmetry of Arrangement Induces Phase Synchronization in Mouse Node Cilia2016

    • 著者名/発表者名
      Keiji Okumura, Seiya Nishikawa, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa and Atsuko Takamatsu
    • 学会等名
      26th IUPAP International conference on Statistical Physics (STATPHYS26)
    • 発表場所
      Lyon (France)
    • 年月日
      2016-07-18 – 2016-07-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Deformation and Motility of Cells2016

    • 著者名/発表者名
      Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      Summer School 2016 Active Complex Matter
    • 発表場所
      Cargese, Corsica Island (France)
    • 年月日
      2016-07-13 – 2016-07-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Orientation change of a single red blood cell during sedimentation2016

    • 著者名/発表者名
      Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Christian Wagner, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      Summer School 2016 Active Complex Matter
    • 発表場所
      Cargese, Corsica Island (France)
    • 年月日
      2016-07-12 – 2016-07-23
    • 国際学会
  • [学会発表] MEASURMENT OF DRUG PERMEATION IN THE SKIN BY A TWO PHOTON MICROSCOPY2016

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Shigeta, Kenji Kikuchi, Keiko Numayama, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      22nd Congress of the European Society of Biomechanics (ESB2016)
    • 発表場所
      Lyon (France)
    • 年月日
      2016-07-11 – 2016-07-11
    • 国際学会
  • [学会発表] Similarities and differences between flow mode of a leukocyte and circulating tumor cell in microvessels2016

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takeishi, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      Summer Biomechanics, Bioengineering and Biotransport Conference (SB3C2016)
    • 発表場所
      National Harbor, MD (USA)
    • 年月日
      2016-07-01 – 2016-07-01
    • 国際学会
  • [学会発表] Bio-Micropump by Using a Flagellate Propulsive Force of Escherichia Coli2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kikuchi, R. Matsuura, H. Ueno, Y Imai, N. Matsuki, T. Yamaguchi, and T. Ishikawa
    • 学会等名
      The 24th World Congress on Engineering 2016 (WCE2016)
    • 発表場所
      London (UK)
    • 年月日
      2016-07-01 – 2016-07-01
    • 国際学会
  • [学会発表] 微小循環内における細胞接着の数値解析2016

    • 著者名/発表者名
      武石直樹, 今井陽介, カム ロジャー, 石川拓司
    • 学会等名
      第21回計算工学講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-06-02 – 2016-06-02
  • [学会発表] せん断流れ下における精子遡上の数値シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      大森俊宏, 石川拓司
    • 学会等名
      第21回計算工学講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-06-02 – 2016-06-02

URL: 

公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-01-31  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi