べん毛を用いた微生物運動の流体力学的研究

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平成9年度および10年度を通じて、本研究で得られた主たる成果は、遊泳するビブリオ菌の観察を行い、境界要素法による解析結果と比較して、よい一致が得られることを示すことができたことである。<9年度> 暗視野顕微鏡を用いて、写真撮影により菌の寸法の測定を行い、ビデオ撮影により遊泳速度の測定を行った。個体差が存在するため、これらの値はばらつくが、平均的な寸法と遊泳速度を得ることができた。べん毛モータの回転数を他の研究から適当な値に仮定し、ここで得られた値を用いて、境界要素法による解析を行ったところ、観察結果とほぼ等しい遊泳速度を得ることができた。<10年度> ビデオ撮影により遊泳速度の測定を行うとともに菌体回転数を計測した。また、同じ菌の形状を測定した。これにより、個々の菌の速度の測定結果と解析結果を比較できるようにになった。両者は、よく一致しており、解析結果は個々の菌の寸法の違いによる遊泳速度の違いを説明できている。その他の成果として、次の2点があげられる。(1) ビブリオ菌の培養方法、保存法を確立した。名古屋大学大学院理学研究科から海洋性ビブリオ菌(YM4)を譲り受け、継続的な培養が可能になった。この菌は、通常Na^+モータによって駆動される一本のべん毛を有しており、運動の観察に適している。(2) 細菌の運動様式を模倣したロボットを提案した。細菌型の水中自走ロボットとして、一本のべん毛は常に回転させ、もう一本のべん毛をOn-Off制御する、二本のべん毛をもつモデルを提案した。簡単なルールを学習することで、ロボットが目的地に到達できることを示した。