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2016 年度 実績報告書

生物流体における階層的流れ構造の形成機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26400396
研究機関広島大学

研究代表者

飯間 信  広島大学, 理学研究科, 准教授 (90312412)

研究分担者 横山 直人  京都大学, 工学研究科, 助教 (80512730)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード生物流体力学
研究実績の概要

微生物スケールの遊泳に関して,ミドリムシの個体遊泳,運動変化,集団運動に至る階層的流れ構造の形成を調べた.高速度撮影カメラと顕微鏡により自由遊泳するミドリムシの特徴的な鞭毛運動を計測した.またその数理モデルを構築し,推進力を見積もった.ミドリムシ個体の運動を撮影し,その結果から統計法則を調べ,運動の継続距離,待ち時間,待ち時間前後の方向転換の分布を調べた.これらは大腸菌に見られる分布とは異なっている.また,それらを取り込んだ確率モデルを作成したうえで自乗平均距離をしらべ,実際のミドリムシの運動と比較した.これらの結果は懸濁液のモデル化の基礎となるべきものである.更に光環境が非一様な場合について,その運動法則をミクロおよびマクロな観点から実験的に調べ,光強度の勾配に応じた運動を定量的に明らかにした.この結果に基いた光環境下での生物対流モデルを解析し,局在対流の再現およびそのダイナミクスを調べた.昆虫スケールの飛翔に関しては,流れ構造の形成過程を明らかにするため単一渦モデル近似を用いることで,剥離渦の形成過程を解析した.特に剥離渦の動力学を可視化する手法を考案したことで渦構造の自律的な形成過程およびその頑健性の解析に役立てられると期待される.研究期間中には本課題に関連する研究の調査および研究内容の議論を行うために関連研究者を招いて研究会を行った.一度目は2014年11月4日から6日,二度目は2015年10月26日から28日,三度目は2016年10月30日から11月1日で,場所はいずれも京都大学数理解析研究所である.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Statistics and stochastic models of an individual motion of photosensitive alga Euglena gracillis2017

    • 著者名/発表者名
      Takuma Ogawa, Shunsuke Izumi, Makoto Iima
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Studies of the phase gradient at the boundary of the phase diffusion equation, motivated by peculiar wave patterns of rhythmic contraction in the amoeboid movement of Physarum polycephalum2017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Iima, Hiroshi Kori and Toshiyuki Nakagaki
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 50 ページ: 154004

    • DOI

      doi.org/10.1088/1361-6463/aa6269

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface switching statistics of rotating fluid: Disk-rim gap effects2017

    • 著者名/発表者名
      Yuji Tasaka and Makoto Iima
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95 ページ: 043113

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.95.043113

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The flux of Euglena gracilis cells depends on the gradient of light intensity2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Ogawa, Erika Shoji, Nobuhiko J. Suematsu, Hiraku Nishimori, Shunsuke Izumi, Akinori Awazu and Makoto Iima
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 11 ページ: e0168114

    • DOI

      doi:10.1371/journal.pone.0168114

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ミドリムシ遊泳における方向転換時の鞭毛運動の解析2016

    • 著者名/発表者名
      山田稔太,飯間信
    • 雑誌名

      日本流体力学会年会2016講演論文集

      巻: 2016 ページ: 139

  • [雑誌論文] ミドリムシ生物対流における局在対流セル間相互作用の解析2016

    • 著者名/発表者名
      飯間信,山口崇幸
    • 雑誌名

      日本流体力学会年会2016講演論文集

      巻: 2016 ページ: 63

  • [学会発表] 遊泳微生物の集団運動が作る生物対流2017

    • 著者名/発表者名
      飯間信
    • 学会等名
      第21回関西大学先端科学技術シンポジウム
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Interaction of localized convection cells in the bioconvection of Euglena gracilis2016

    • 著者名/発表者名
      M. Iima, T. Yamaguchi
    • 学会等名
      69th Annual Meeting of The APS Division of Fluid Dynamics
    • 発表場所
      Portland, US
    • 年月日
      2016-11-20 – 2016-11-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Hierarchical structures of the collective motion of a photosensitive microorganism2016

    • 著者名/発表者名
      M. Iima
    • 学会等名
      Interdisciplinary Applications of Nonlinear Science
    • 発表場所
      Kagoshima
    • 年月日
      2016-11-03 – 2016-11-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ミドリムシ遊泳における方向転換時の鞭毛運動の解析2016

    • 著者名/発表者名
      山田稔大, 飯間信
    • 学会等名
      流体力学会年会2016
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-28
  • [学会発表] 単一渦近似における剥離渦の切り離し基準2016

    • 著者名/発表者名
      飯間信
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] Loalized bioconvection patterns: Experiments and Theories2016

    • 著者名/発表者名
      M. Iima
    • 学会等名
      Patterns and Waves 2016
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2016-08-01 – 2016-08-05
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Formation of spatially localized bioconvection patterns by suspension of photomovement microorganism, Euglena gracilis.2016

    • 著者名/発表者名
      M. Iima
    • 学会等名
      Fourth International Conference: Nonlinear Waves -- Theory and Applications
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2016-06-25 – 2016-06-28
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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