鞭毛・繊毛内の微小管滑りを規範とした3次元屈曲機構に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650275
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 小林 俊一 信州大学, 繊維学部, 助教授 (50225512)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森川 裕久 信州大学, 繊維学部, 助教授 (80125749)
• Keywords: バイオミメティクス / バイオメカニクス / 鞭毛 / 繊毛 / 微小管 / マイクロマシン / ロボティクス / 電磁アクチュエータ

Research Abstract

真核生物の鞭毛や繊毛の内部には内側に2本,外側に9本の微小管が構成されており,外側の微小管にはダイニンと呼ばれるタンパク質が付いている。隣り合う2本の微小管に注目すると,ダイニンが滑り力を局所的に発生することにより,微小管同士の間に滑り運動が生じ,鞭毛や繊毛全体で屈曲運動が実現されている。本研究ではこの微小管の滑り規範とした,電磁アクチュエータを用いた屈曲機構を開発し,小型のマニピュレータや流体内推進機構など,工学分野に応用することを目的とする。
これまで,微小管に相当する2本の弾性梁を用意し,弾性梁上にダイニンに相当する電磁石とネオジウム磁石を分布させた電磁アクチュエータによって,2次元平面で屈曲する機構を開発,その水中内における推力を測定してきた。しかし,斜め方向に位置する磁石間における吸引と反発が,機構の屈曲に伴って不安定になりやすく,このままでは3次元屈曲機構への適用が困難であることがわかった。そこで,電磁アクチュエータの配置を再検討し,屈曲した状態でも磁石同士が確実に吸引と反発ができるように改善した。これにより3次元屈曲機構開発の基礎を得ることができた。
また,屈曲機構の水中内での推進特性に関する理論式を構築し,そのコンピュータシミュレーションを行ってきたが,能動的な滑りを発生する力をモデル化していなかった。そこで,非線形有限要素法を用いて,2本の弾性梁間での滑り力に対する屈曲変形について解析を行い,滑りを発生力のモデル化のための基礎構築を行った。

Research Products

• [Publications] 小林俊一, 玉置一生, 森川裕久: "真核生物鞭毛内の微小管滑り機構を規範とした水中推進機構"日本機械学会炉ボティクスメカトロニクス講演会'02講演論文集. 2A1-H04 (2002)
• [Publications] Shunichi KOBAYASHI, Osamu TAKIZAWA, Hirohisa MORIKAWA: "Simulation Study of Micropropulsion Mechanism in Fluid Modeled on Eukaryotic Flagellar Motion"Proceedings of 2nd International Conference on Advanced Fiber/Texitile Materials 2002 Ueda. 76 (2002)