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生物対流の制御とその機械への応用

生物对流控制及其在机械中的应用

基本信息

批准号：
12875052
负责人：
伊東明俊
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Denki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,原生生物などの微生物を高密度に培養すると自律的に発生する生物対流について,原生生物が持つ走性を利用してその流れを制御し,工学的に利用することを目的とする.昨年度までの実験の結果,プールの底面に陽極を,上面に陰極アレイを設置したプールで一本の陰極に印加すると,印加直流電位勾配が0.12V/mm以上になると,印加電極の下部に下降流を発生・移動できることが明らかになった.また,電極アレイのピッチを微細化・最適化し,ガウス分布に基づき複数電極に印加することにより,電極間の隙間を含む電極アレイ上の任意の位置に下降流位置を自在に誘導制御する方法を開発した.これを利用して,画像処理による下降流位置検出・フィードバックしながら制御した下降流により,全長10mmの小型シーソーを自動的に往復動させることに成功した.1周期は約150sであった.これは,生きたマイクロ群ロボットにより,上位レベルの秩序を生成し,より大きな機械の駆動に利用した,初の成功例であると考えている.以上の結果をもとに,今年度は,生物対流の上昇流の制御方法を検討した.下降流の制御とは逆に底面に電極アレイを並べ,+電位をガウス分布状に印加したところ,生物対流の生成に参加せず,底面付近に滞留しているテトラヒメナが印加電極近傍から逃げ出し,印加電極近傍のテトラヒメナの数密度が低下し,溶液密度が低くなることから,上昇流を発生させることが可能なことを実験的に確認した.これを利用して,下降流と同様の方法で上昇流の位置制御を行ったが,上昇流は下降流に比べて弱い流れのため,自然発生した生物対流の下降流が存在する位置では,上昇流は下降流に流れの位置を乱される.よって,上昇流の位置制御は,下降流の位置を制御した上で補助的に利用すべきである.

This study aims to cultivate protozoa in high density, develop autonomous organisms, control flow, utilize protozoa to maintain mobility, and utilize engineering. As a result, the cathode on the bottom surface of the electrode was set to a low level, and the DC potential was set to 0.12V/mm or more. The current on the bottom of the electrode was generated and moved. In addition, a method for minimizing and optimizing the size of the electrode gap and the distribution of the electrode gap between the electrodes, including the electrode gap at any position on the electrode gap, and for controlling the position of the downward flow freely has been developed. The image processing system is used to detect the position of the descending flow, and the automatic reciprocating motion of the descending flow is successful. The cycle is about 150s. This is the first successful example of how to create order in a large machine. This year, the methods of controlling biological upwelling are discussed. The control of descending current is reversed. The electrode on the bottom surface is parallel to the electrode on the bottom surface. The distribution of + potential is different. The generation of biological current is different. The density of solution near the electrode is lower. The density of solution near the electrode is lower. The generation of ascending current is possible. The same method is used to control the position of upflow. Upflow is weaker than downflow. Natural occurrence causes the downflow to exist. The position of upflow is controlled, and the position of downflow is controlled.