2012 Fiscal Year Annual Research Report
Bio-inspired Mechanical Systems
| Project Area | Innovative Materials Engineering Based on Biological Diversity |
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| Project/Area Number |
24120007
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
劉 浩 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40303698)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木戸秋 悟 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (10336018)
小林 剛 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40402565)
安藤 規泰 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (70436591)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 工学 / 生物学 / 昆虫 / 細胞 / 生物模倣 / 生物規範 / 機械工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1)生物マルチスケール・メカニクス・システムの理論体系の研究：生物マルチスケール・メカニクス・システムの定式化と生物遊泳と飛行システムの理論体系を検討した。
2)生物規範細胞メカニクス・システムの研究：A.細胞の力覚特性を系統的に操作する新たな生物規範材料を構築して細胞運動を三次元的に制御する新規メカニカルパターニング技術を開発した。光架橋性ゼラチンの電界紡糸ナノファイバーマトリックスとし、その架橋度を制御した上で個々のファイバーをゲルさせた弾性率可変マイクロゲルファイバーマトリックスを構築した。細胞が閾値以上の硬さを持つゲルマトリックスにのみ三次元的に侵入し得る現象を見出した。B.基質の硬さ依存的に観察されるCa2+スパークおよびストレス線維の基質牽引力を同時観察し、細胞による基質の牽引に引き続き、細胞内Ca2+上昇が起きる事象を確認した。これは、細胞の基質硬度感知においてストレス線維の収縮とMSチャネルを使ったアクティブタッチが行われている可能性を示唆した。
3)生物規範飛行メカニクス・システムの研究：A.昆虫飛行の統合的外部力学モデルの開発を目指してスズメガの翼構造・材料力学モデルと流体力学モデルと、動力学制御モデルと流体力学モデルとの連成解析システムを構築した。昆虫ホバリング飛行の外乱時の安定性及び羽ばたき飛行制御の解析に適用し昆虫翼や胴体の弾性変形の効果を確認した。本統合力学シミュレータの有効性を検証するために生物飛行専用の低速風洞の設計を完了した。B.昆虫飛行の神経・筋・外骨格システムの統合的内部神経-筋-骨格系モデルを構築するために、スズメガの飛行制御機構の解析のための神経回路レベルの解析装置とシステムレベルでの解析のための力学計測装置を構築した．システムレベルの解析では，視覚情報による高度制御について，周波数領域におけるシステム同定を行い，伝達関数を推定した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、1)生物マルチスケール・メカニクス・システムの研究、２）生物規範細胞ミクロメカニクス・システムの研究、及び３）生物規範飛行マクロメカニクス・システムの研究等が、概ね当初研究計画通り、遂行することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画通り、研究を推進するとともに、他の計画班の連携を強化していく予定である。
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