べん毛を用いた微生物運動の流体力学的研究

利用鞭毛研究微生物运动的流体动力学

基本信息

批准号：
09750194
负责人：
後藤知伸
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

在整个1997年和1998年，这项研究中获得的主要发现是我们能够观察到游泳弧菌细菌，并证明与使用边界元素方法的分析结果相比，获得了良好的一致性。 <fy 19>通过使用暗场显微镜拍摄细菌尺寸，并通过录像来测量游泳速度。这些值由于个体差异而有所不同，但是获得了平均维度和游泳速度。假定鞭毛电动机的旋转速度是其他研究的适当值，并且使用此处获得的值，使用边界元素方法进行分析，游泳速度几乎等于观察结果。 <2010>通过视频记录测量游泳速度，并测量了旋转细胞的数量。还测量了同一细菌的形状。这可以比较单个细菌速度的测量结果与分析结果。两者非常吻合，分析结果解释了由于个体细菌大小的差异，游泳速度的差异。另外两个成就是：（1）已经建立了一种培养和保存弧菌细菌的方法。海洋弧菌（YM4）是从名古屋大学科学研究生院移交的，允许持续种植。该细菌通常具有由Na^+运动驱动的鞭毛链，使其适合观察运动。（2）我们提出了一个模拟细菌运动模式的机器人。作为一种自行性水下机器人的细菌型，我们提出了一个带有两个鞭毛的模型，其中一个鞭毛不断旋转，另一个鞭毛受到控制。它表明，通过学习简单的规则，机器人可以到达目的地。