国立大学法人 岡山大学

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構造流体中のマイクロスイマーの遊泳原理を解明:ゼリーの中で泳ぐには

2018年08月29日

 首都大学東京・理学研究科・化学専攻の安田 健人(やすだ けんと)大学院生と好村 滋行(こうむら しげゆき)准教授、岡山大学・異分野基礎科学研究所の岡本 隆一(おかもと りゅういち)講師らの研究グループは、高分子ゲルや高分子溶液に代表される構造流体中のマイクロスイマーの遊泳機構について調べ、スイマーの遊泳速度と剛体球の抵抗係数を結びつける関係式を理論的に導出しました。
 マイクロスイマーは、バクテリアや精子など、流体中を遊泳するミクロン程度の大きさの微生物や生命体を意味します。本研究で得られた関係式により、構造流体中でマイクロスイマーが遊泳するときには、スイマーの形状変形の時間反転対称性を破るか、もしくはスイマーの構成要素の構造対称性を破るかの二通りの機構が存在することがわかりました。さらに、マイクロスイマー自身の大きさと、構造流体がもつ特徴的な長さ(例えば高分子ネットワークの網目サイズ)の間の相対的な大小関係に応じて、スイマーの遊泳速度が形状変形の周波数やスイマーの大きさに様々な形で依存することも明らかになりました。
 本研究成果は2018年8月27日付で、ヨーロッパ物理学会が発行する英文レター誌Europhysics Letters(EPL)誌に掲載されました。



図1. 高分子ゲルなどの構造流体中を遊泳する微生物やマイクロスイマー。左の高分子ゲルの網目サイズは微生物よりも大きいが、右の高分子ゲルの網目サイズは微生物よりも小さい。このような網目サイズの違いによって、微生物の遊泳挙動が異なることが予測される。


■論文情報
 タイトル:A three-sphere microswimmer in a structured fluid 
 著  者:Kento Yasuda, Ryuichi Okamoto, and Shigeyuki Komura
 掲 載 紙:Europhysics Letters, Vol. 123 (2018) 34002


<詳しい研究内容について>
構造流体中のマイクロスイマーの遊泳原理を解明:ゼリーの中で泳ぐには


<お問い合わせ>
首都大学東京大学院理学研究科 准教授 好村 滋行
(電話番号)042-677-2537

岡山大学異分野基礎科学研究所 講師 岡本 隆一
(電話番号)086-251-7837

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