左：繊毛が作る粘液流れ，右：気道上皮の繊毛
人体の循環器系では血液が、呼吸器系では空気や粘液が、消化器系では食べ物が流れています。これらの流れが異常をきたすと、さまざまな疾患を引き起こします。我々はこうした疾患の発生メカニズムを力学的に解明し、診断技術や治療技術に役立てています。
医 療
環 境
左：水面に捕捉される繊毛虫，右：微細藻類の遊泳シミュレーション
漁業に深刻な被害をもたらす赤潮は、海流と風向き、プランクトンの遊泳の兼ね合いによって引き起こされます。また、機器を損傷させたり、感染症を引き起こすバイオフィルムは、微生物が界面に付着することで生じます。我々は微生物の挙動を力学的に解明し、環境問題の解決や工学機器の性能向上に役立てています。
デバイス
左：循環がん細胞分離チップ，右：がん細胞の分離原理
微小流体流路は、少量のサンプルから細胞を分離するのに適しています。我々は、がんの予後検診に役立てるため、末梢血流の乳がん細胞を分離するデバイスを開発しています。また、遊泳能の高い細菌を分離するデバイスの開発や、血栓の付着を防ぐ流路形状の提案などを行っています。
生 物
左：マウス初期胚のノード流れ，右：大腸菌が作る乱流構造
マウスの体の左右は、初期胚のノードと呼ばれるくぼみの微弱な流れで決まります。また、大腸菌などのバクテリアは、集団で協調して遊泳し、物質輸送を促進することが知られています。我々は、流れによって生じる生物学的機能を解明し、生物学に貢献するのみならず、その優れた点を工学的に応用すべく研究しています。
ロボット
左：ダンベル型微小遊泳体，右：ダブルカプセル型微小遊泳体
微小な遊泳ロボットは、微細加工やドラッグデリバリーの分野で注目されています。我々は、流体振動力を用いた微小遊泳ロボットの動作原理を開発しています。流体振動の方向を変化させることで、ロボットの動きを任意に制御することが可能です。