東北大学研究者紹介

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オオモリ　トシヒロ

大森　俊宏

Toshihiro Omori

所属

大学院工学研究科　ファインメカニクス専攻　バイオメカニクス講座（生体流体力学分野）

職名

准教授

学位

博士（医工学）（東北大学）
修士（工学）（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/7000003483

J-GLOBAL ID

201201043748129299

ORCID

https://orcid.org/0000-0002-9877-5298

経歴 3

2023年10月～継続中

東北大学　工学部機械知能・航空工学科　准教授
2014年4月～ 2023年9月

東北大学　工学部機械知能・航空工学科　助教
2012年4月～ 2014年3月

東北大学　工学部　特任助教

委員歴 11

日本機械学会バイオエンジニアリング部門　運営委員

2025年4月～継続中
日本機械学会バイオエンジニアリング部門　東北地区代議員

2024年4月～継続中
日本機械学会バイオエンジニアリング部門　第35回バイオエンジニアリング講演会実行委員

2023年6月～ 2023年6月
日本機械学会バイオエンジニアリング部門　運営委員

2018年4月～ 2021年3月
日本機械学会バイオエンジニアリング部門　若手による次世代戦略委員会

2018年4月～ 2021年3月
日本機械学会バイオエンジニアリング部門　広報委員

2012年4月～ 2014年3月
9th World Congress of Biomechanics　Session Moderator

2022年7月～
The 11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　Program Committee

2021年12月～
日本機械学会バイオエンジニアリング部門　第31回バイオフロンティア講演会実行委員

2020年12月～
日本機械学会バイオエンジニアリング部門　第30回バイオフロンティア講演会実行委員

2019年7月～
日本機械学会バイオエンジニアリング部門　第26回バイオエンジニアリング講演会実行委員

2014年1月～

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所属学協会 2

アメリカ物理学会
日本機械学会

研究キーワード 1

計算生体力学

研究分野 3

自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理 /
ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 流体工学 /
ライフサイエンス / 生体医工学 /

受賞 13

ディスティングイッシュトリサーチャー

2022年5月　東北大学
文部科学大臣表彰若手科学者賞

2022年4月　文部科学省
Papers of the Year 2018

2019年4月　Journal of Biomechanical Science and Engineering
青葉工学研究奨励賞

2018年12月　一般財団法人青葉工学振興会
Yamaguchi Medal

2017年7月　Asian-Pacific Association for Biomechanics
瀬口賞

2017年1月　日本機械学会バイオエンジニアリング部門
日本機械学会奨励賞

2014年4月　日本機械学会
Best Abstract Award

2023年11月　12th Asian Pacific Conference on Biomechanics
Subject Collection in Comparative Biomechanics of Movement

2020年3月　Journal of Experimental Biology
Outstanding Presentation 表彰

2018年12月　日本機械学会バイオエンジニアリング部門
第62回理論応用力学講演会優秀講演賞

2013年3月
Presentation Award

2009年12月　3rd East-Asian Pacific Student Workshop on Nano-Biomedical Engineering
Poster Finalist

2008年9月　Bioengineering 08

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論文 56

Capsule damage by an enclosed microswimmer 査読有り

Zhihan Huang, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Journal of Fluid Mechanics　1013　A12　2025年6月13日
出版者・発行元：
DOI： 10.1017/jfm.2025.10238 　

ISSN：0022-1120

eISSN：1469-7645
Microstructure and deformation in suspensions of soft microswimmers 査読有り

Kiyoto Kubo, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Journal of Fluid Mechanics　1011　A31　2025年5月13日
出版者・発行元：
DOI： 10.1017/jfm.2025.7 　

ISSN：0022-1120

eISSN：1469-7645
Hydrodynamic confinement of bacteria within intestinal folds 査読有り

Jinyou Yang, Toshihiro Omori, Kenji Kikuchi, Takuji Ishikawa

Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences　292　(2045)　2025年4月30日
出版者・発行元：
DOI： 10.1098/rspb.2024.3068 　

eISSN：1471-2954
The architecture of sponge choanocyte chambers is well adapted to mechanical pumping functions 査読有り

Takumi Ogawa, Shuji Koyama, Toshihiro Omori, Kenji Kikuchi, Hélène de Maleprade, Raymond E. Goldstein, Takuji Ishikawa

Proceedings of the National Academy of Sciences　122　(12)　e2421296122　2025年3月21日
出版者・発行元：
DOI： 10.1073/pnas.2421296122 　

ISSN：0027-8424

eISSN：1091-6490
Self-organization of spermatozoa via unsteady elastohydrodynamic interactions enhances their swimming speed and efficiency 査読有り

Nanami Taketoshi, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Physical Review E　111　(3)　035103　2025年3月18日
出版者・発行元：
DOI： 10.1103/physreve.111.035103 　

ISSN：2470-0045

eISSN：2470-0053
Ciliary fluid dynamics of swimming, feeding, pumping, and sensing 招待有り査読有り

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Physical Review Fluids　in press　2025年
Physics of microbial taxis and behaviours in response to various physical stimuli 査読有り

Takuji Ishikawa, Katsuhiko Sato, Toshihiro Omori, Kenjiro Yoshimura

Philosophical Transactions of the Royal Society A　383　20240264　2025年
Surface-active microrobots can propel through blood faster than inert microrobots 査読有り

Chenjun Wu, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

PNAS Nexus　3　(10)　463　2024年10月1日
出版者・発行元：
DOI： 10.1093/pnasnexus/pgae463 　

eISSN：2752-6542
Drag force on a microrobot propelled through blood 査読有り

Wu, C., Omori, T., Ishikawa, T.

Communications Physics　7　(1)　234　2024年7月

DOI： 10.1038/s42005-024-01724-4 　

ISSN：2399-3650
Computational Fluid Dynamics of Swimming Microorganisms 招待有り査読有り

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Journal of the Physical Society of Japan　92　(12)　121002　2023年12月15日
出版者・発行元： Physical Society of Japan
DOI： 10.7566/jpsj.92.121002 　

ISSN：0031-9015 1347-4073
Flow-induced diffusion in a packed lattice of squirmers 査読有り

Yu Kogure, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Journal of Fluid Mechanics　971　A17　2023年9月25日
出版者・発行元： Cambridge University Press ({CUP})
DOI： 10.1017/jfm.2023.651 　

ISSN：0022-1120 1469-7645

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<jats:p>Mass transport in suspensions of swimming microorganisms is one of the most important factors for the colonisation and growth of microorganisms. Hydrodynamic interactions among swimming microorganisms play an important role in mass transport, especially in highly concentrated suspensions. To elucidate the influence of highly concentrated cells on mass transport, we numerically simulated mass transport in lattices of squirmers that were fixed in space and oriented in the same direction. The effects of different volume fractions, Péclet numbers (<jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:inline-graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" mime-subtype="png" xlink:href="S0022112023006511_inline1.png" /> <jats:tex-math>$Pe$</jats:tex-math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula>) and lattice configurations on mass transport were quantified by tracking Lagrangian material points that move with background flow with Brownian diffusivity. Although the flow field became periodic in space and each streamline basically extended in one direction, the motion of tracer particles became diffusive over long durations due to Brownian motion and cross-flows. Flow-induced diffusion was anisotropic and significantly enhanced over Brownian diffusion in the longitudinal direction. We also investigated mass transport in random configurations of squirmers to reproduce more general conditions. Similar enhanced diffusion was also observed in the random configurations, indicating that the flow-induced diffusion appears regardless of the configurations. The present flow-induced diffusion did not follow <jats:inline-formula> <jats:alternatives> <jats:inline-graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" mime-subtype="png" xlink:href="S0022112023006511_inline2.png" /> <jats:tex-math>$Pe$</jats:tex-math> </jats:alternatives> </jats:inline-formula> dependency of the conventional Taylor dispersion due to the cross-flows. The time and velocity scales were proposed, which enabled us to predict the flow-induced diffusivity from the data of the flow field and Brownian diffusivity without solving the mass conservation equation. The findings reported here improve our understanding of the transport phenomena in packed suspensions of swimming microorganisms.</jats:p>
Biophysical analysis of mechanical signals in immotile cilia of mouse embryonic nodes using advanced microscopic techniques 査読有り

Takanobu A. Katoh, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Yasushi Okada, Hiroshi Hamada

Bio-protocol　13　(14)　e4715　2023年
出版者・発行元：
DOI： 10.21769/bioprotoc.4715 　

ISSN：2331-8325
Immotile cilia mechanically sense the direction of fluid flow for left-right determination 査読有り

Takanobu A. Katoh, Toshihiro Omori, Katsutoshi Mizuno, Xiaorei Sai, Katsura Minegishi, Yayoi Ikawa, Hiromi Nishimura, Takeshi Itabashi, Eriko Kajikawa, Sylvain Hiver, Atsuko H. Iwane, Takuji Ishikawa, Yasushi Okada, Takayuki Nishizaka, Hiroshi Hamada

Science　379　(6627)　66-71　2023年1月
出版者・発行元：
DOI： 10.1126/science.abq8148 　

ISSN：0036-8075

eISSN：1095-9203
Inertial migration of red blood cells under a Newtonian fluid in a circular channel 査読有り

Takeishi, N., Yamashita, H., Omori, T., Yokoyama, N., Wada, S., Sugihara-Seki, M.

Journal of Fluid Mechanics　952　A35　2022年11月

DOI： 10.1017/jfm.2022.936 　

ISSN：1469-7645 0022-1120
Self-sustaining oscillation of two axonemal microtubules based on a stochastic bonding model between microtubules and dynein 査読有り

Omori, T., Munakata, S., Ishikawa, T.

Physical Review E　106　(1)　014402　2022年7月7日
出版者・発行元： American Physical Society (APS)
DOI： 10.1103/PhysRevE.106.014402 　

ISSN：2470-0053 2470-0045

eISSN：2470-0053
Soft Microswimmer Powered by Fluid Oscillation 査読有り

Ishikawa, T., Morita, T., Omori, T.

Journal of Robotics and Mechatronics　34　(2)　298-300　2022年4月20日
出版者・発行元： Fuji Technology Press Ltd.
DOI： 10.20965/jrm.2022.p0298 　

ISSN：1883-8049 0915-3942

eISSN：1883-8049
Rheotaxis and migration of an unsteady microswimmer 国際共著査読有り

T. Omori, K. Kikuchi, M. Schmitz, M. Pavlovic, C.-H. Chuang, T. Ishikawa

Journal of Fluid Mechanics　930　A30　2022年1月
出版者・発行元：
DOI： 10.1017/jfm.2021.921 　

ISSN：0022-1120

eISSN：1469-7645
Impact of rheological properties on bacterial streamer formation 査読有り

Hiroki Kitamura, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Journal of the Royal Society Interface　18　(183)　20210546　2022年
出版者・発行元：
DOI： 10.1098/rsif.2021.0546 　

eISSN：1742-5662
Axial and non-axial migration of red blood cells in a microchannel 査読有り

Naoki Takeishi, Hiroshi Yamashita, Toshihiro Omori, Naoto Yokoyama, Masako Sugihara-Seki

Micromachines　12　(10)　1162-1162　2022年
出版者・発行元：
DOI： 10.3390/mi12101162 　

eISSN：2072-666X
Cilia and centrosomes: Ultrastructural and mechanical perspectives 招待有り査読有り

Takuji Ishikawa, Hironori Ueno, Toshihiro Omori, Kenji Kikuchi

Seminars in Cell & Developmental Biology　110　61-69　2021年2月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.semcdb.2020.03.007 　

ISSN：1084-9521
Swimming microorganisms acquire optimal efficiency with multiple cilia 査読有り

Omori, T., Ito, H., Ishikawa, T.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America　117　(48)　30201-30207　2020年12月

DOI： 10.1073/pnas.2011146117 　

ISSN：1091-6490 0027-8424
Bacterial Biomechanics - From Individual Behaviors to Biofilm and the Gut Flora - 国際誌招待有り査読有り

Takuji Ishikawa, Toshihiro Omori, Kenji Kikuchi

Applied Physical Letters Bioengineering　4　(4)　041504-041504　2020年10月

DOI： 10.1063/5.0026953 　
Elasto-hydrodynamic interaction of two swimming spermatozoa 招待有り査読有り

Taketoshi, N., Omori, T., Ishikawa, T.

Physics of Fluids　32　(10)　101901　2020年9月

DOI： 10.1063/5.0022107 　

ISSN：1089-7666 1070-6631
Active droplet driven by a collective motion of enclosed microswimmers 査読有り

Huang, Z., Omori, T., Ishikawa, T.

Physical Review E　102　(2)　022603　2020年8月

DOI： 10.1103/PhysRevE.102.022603 　
Hydrodynamic interaction of two deformable torque swimmers 査読有り

Hitomu Matsui, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Journal of Fluid Mechanics　894　A9　2020年7月10日
出版者・発行元： Cambridge University Press (CUP)
DOI： 10.1017/jfm.2020.272 　

ISSN：0022-1120

eISSN：1469-7645

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<fig position="anchor"> <graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" mime-subtype="png" mimetype="image" position="float" xlink:href="S0022112020002724_figAb.png" /> </fig>
Rheology of a dilute suspension of deformable microswimmers 招待有り査読有り

Hitomu Matsui, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Physics of Fluids　32　(7)　071902-071902　2020年7月1日
出版者・発行元： AIP Publishing
DOI： 10.1063/5.0010558 　

ISSN：1070-6631

eISSN：1089-7666
Shape matters: entrapment of a model ciliate at interfaces 査読有り

Junichi Manabe, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Journal of Fluid Mechanics　892　A15　2020年6月10日
出版者・発行元： Cambridge University Press (CUP)
DOI： 10.1017/jfm.2020.160 　

ISSN：0022-1120

eISSN：1469-7645

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<fig position="anchor"> <graphic xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" mime-subtype="png" mimetype="image" position="float" xlink:href="S0022112020001603_figAb.png" /> </fig>
Harnessing random low Reynolds number flow for net migration 査読有り

Takeru Morita, Toshihiro Omori, Yohei Nakayama, Shoichi Toyabe, Takuji Ishikawa

Physical Review E　101　(6)　063101　2020年6月
出版者・発行元：
DOI： 10.1103/PhysRevE.101.063101 　

ISSN：2470-0045

eISSN：2470-0053
The shape effect of flagella is more important than bottom-heaviness on passive gravitactic orientation in Chlamydomonas reinhardtii. 国際誌査読有り

Azusa Kage, Toshihiro Omori, Kenji Kikuchi, Takuji Ishikawa

Journal of Experimental Biology　223　(5)　jeb205989　2020年3月3日

DOI： 10.1242/jeb.205989 　
Swimming mediated by ciliary beating: Comparison with a squirmer model 査読有り

Ito, H., Omori, T., Ishikawa, T.

Journal of Fluid Mechanics　874　774-796　2019年

DOI： 10.1017/jfm.2019.490 　
Shear-Induced Migration of a Transmembrane Protein within a Vesicle 査読有り

Nakamura, K., Omori, T., Ishikawa, T.

Biophysical Journal　116　(8)　1483-1494　2019年

DOI： 10.1016/j.bpj.2019.03.017 　
Swimming of Spermatozoa in a Maxwell Fluid 査読有り

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Micromachines　10　78-87　2019年1月

DOI： 10.3390/mi10020078 　
Biaxial fluid oscillations can propel a microcapsule swimmer in an arbitrary direction 査読有り

Morita, T., Omori, T., Ishikawa, T.

Physical Review E　98　(6)　063102　2018年12月

DOI： 10.1103/PhysRevE.98.063102 　
Passive swimming of a microcapsule in vertical fluid oscillation 査読有り

Morita, T., Omori, T., Ishikawa, T.

Physical Review E　98　(2)　023108　2018年8月

DOI： 10.1103/PhysRevE.98.023108 　
Simulation of the nodal flow of mutant embryos with a small number of cilia: Comparison of mechanosensing and vesicle transport hypotheses 査読有り

Omori, T., Winter, K., Shinohara, K., Hamada, H., Ishikawa, T.

Royal Society Open Science　5　(8)　180601　2018年8月

DOI： 10.1098/rsos.180601 　
Asymmetry in cilia configuration induces hydrodynamic phase locking 査読有り

Keiji Okumura, Seiya Nishikawa, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Atsuko Takamatsu

Physical Review E　97　(3)　032411　2018年3月20日
出版者・発行元： American Physical Society
DOI： 10.1103/PhysRevE.97.032411 　

ISSN：2470-0053 2470-0045
Elastohydrodynamic phase-lock in two rotating cilia 査読有り

Omori, T., Lu, M., Ishikawa, T.

Journal of Biomechanical Science and Engineering　13　17-00467　2018年

DOI： 10.1299/jbse.17-00467 　
Nodal cilia-driven flow: Development of a computational model of the nodal cilia axoneme 査読有り

T. Omori, H. Sugai, Y. Imai, T. Ishikawa

Journal of Biomechanics　61　242-249　2017年8月

DOI： 10.1016/j.jbiomech.2017.07.025 　

ISSN：0021-9290

eISSN：1873-2380
Cell adhesion during bullet motion in capillaries 査読有り

Naoki Takeishi, Yohsuke Imai, Shunichi Ishida, Toshihiro Omori, Roger D. Kamm, Takuji Ishikawa

American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology　311　(2)　H395-H403　2016年8月

DOI： 10.1152/ajpheart.00241.2016 　

ISSN：0363-6135

eISSN：1522-1539
Numerical methods for simulating blood flow at macro, micro, and multi scales 査読有り

Yohsuke Imai, Toshihiro Omori, Yuji Shimogonya, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

Journal of Biomechanics　49　(11)　2221-2228　2016年7月

DOI： 10.1016/j.jbiomech.2015.11.047 　

ISSN：0021-9290

eISSN：1873-2380
Upward swimming of a sperm cell in shear flow 査読有り

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Physical Review E　93　(3)　032402　2016年3月

DOI： 10.1103/PhysRevE.93.032402 　

ISSN：2470-0045

eISSN：2470-0053
Nutrient uptake in a suspension of squirmers 査読有り

Takuji Ishikawa, Shunsuke Kajiki, Yohsuke Imai, Toshihiro Omori

Journal of Fluid Mechanics　789　481-499　2016年2月

DOI： 10.1017/jfm.2015.741 　

ISSN：0022-1120

eISSN：1469-7645
A numerical model of a red blood cell infected by Plasmodium falciparum malaria: coupling cell mechanics with ligand-receptor interactions 査読有り

Shunichi Ishida, Yohsuke Imai, Yuki Ichikawa, Stephanie Nix, Daiki Matsunaga, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Science and Technology of Advanced Materials　17　(1)　454-461　2016年

DOI： 10.1080/14686996.2016.1211462 　

ISSN：1468-6996

eISSN：1878-5514
Deformation of a micro-torque swimmer 査読有り

Takuji Ishikawa, Tomoyuki Tanaka, Yohsuke Imai, Toshihiro Omori, Daiki Matsunaga

Proceedings of the Royal Society A: Mathematical Physical and Engineering Sciences　472　(2185)　20150604　2016年1月

DOI： 10.1098/rspa.2015.0604 　

ISSN：1364-5021

eISSN：1471-2946
Shape matters: Near-field fluid mechanics dominate the collective motions of ellipsoidal squirmers 査読有り

K. Kyoya, D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori, T. Ishikawa

Physical Review E　92　(6)　063027　2015年12月

DOI： 10.1103/PhysRevE.92.063027 　

ISSN：1539-3755

eISSN：1550-2376
Hemodynamics in the Microcirculation and in Microfluidics 招待有り査読有り

Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Kenji Kikuchi, Takuji Ishikawa, Takami Yamaguchi

Annals of Biomedical Engineering　43　(1)　238-257　2015年1月

DOI： 10.1007/s10439-014-1180-8 　

ISSN：0090-6964

eISSN：1573-9686
Hydrodynamic interaction between two red blood cells in simple shear flow: its impact on the rheology of a semi-dilute suspension 査読有り

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi

Computational Mechanics　54　(4)　933-941　2014年10月

DOI： 10.1007/s00466-014-0997-1 　

ISSN：0178-7675

eISSN：1432-0924
Numerical analysis of a red blood cell flowing through a thin micropore 査読有り

Toshihiro Omori, Haruki Hosaka, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

Physical Review E　89　(1)　013008-1-013008-7　2014年1月13日

DOI： 10.1103/PhysRevE.89.013008 　

ISSN：1539-3755 1550-2376

eISSN：2470-0053
A full GPU implementation of a numerical method for simulating capsule suspensions 査読有り

Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Takami Yamaguchi

Journal of Biomechanical Science and Engineering　9　(3)　1-16　2014年
出版者・発行元： Japan Society of Mechanical Engineers
DOI： 10.1299/jbse.14-00039 　

ISSN：1880-9863
Shear-induced diffusion of red blood cells in a semi-dilute suspension 査読有り

T. Omori, T. Ishikawa, Y. Imai, T. Yamaguchi

Journal of Fluid Mechanics　724　154-174　2013年6月10日

DOI： 10.1017/jfm.2013.159 　

ISSN：0022-1120 1469-7645
Membrane tension of red blood cells pairwisely interacting in simple shear flow 査読有り

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi

Journal of Biomechanics　46　(3)　548-553　2013年2月1日

DOI： 10.1016/j.jbiomech.2012.09.017 　

ISSN：0021-9290 1873-2380
Tension of red blood cell membrane in simple shear flow 査読有り

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, A. -V. Salsac, Y. Imai, T. Yamaguchi

Physical Review E　86　(5)　056321-1-056321-9　2012年11月

DOI： 10.1103/PhysRevE.86.056321 　

ISSN：1539-3755
Reorientation of a Nonspherical Capsule in Creeping Shear Flow 査読有り

Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

Physical Review Letters　108　(13)　138102-1-138102-5　2012年3月

DOI： 10.1103/PhysRevLett.108.138102 　

ISSN：0031-9007
Comparison between spring network models and continuum constitutive laws: Application to the large deformation of a capsule in shear flow 査読有り

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, A. -V. Salsac, J. Walter, Y. Imai, T. Yamaguchi

Physical Review E　83　(4)　41918-1-41918-11　2011年4月

DOI： 10.1103/PhysRevE.83.041918 　

ISSN：1539-3755
Immotile cilia of the mouse node sense a fluid flow–induced mechanical force for left-right symmetry breaking

Takanobu A. Katoh, Toshihiro Omori, Katsutoshi Mizuno, Xiaorei Sai, Katsura Minegishi, Yayoi Ikawa, Hiromi Nishimura, Takeshi Itabashi, Eriko Kajikawa, Sylvain Hiver, Atsuko H. Iwane, Takuji Ishikawa, Yasushi Okada, Takayuki Nishizaka, Hiroshi Hamada

2022年4月12日
出版者・発行元： Cold Spring Harbor Laboratory
DOI： 10.1101/2022.04.11.487968 　

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Immotile cilia of crown cells at the node of mouse embryos are required for sensing of a leftward fluid flow¹ that gives rise to the breaking of left-right (L-R) symmetry². The flow-sensing mechanism has long remained elusive, however, with both mechanosensing and chemosensing models having been proposed^{1, 3–5}. Here we show that immotile cilia at the mouse node respond to mechanical force. In the presence of a leftward flow, immotile cilia on the left side of the node bend toward the ventral side whereas those on the right side bend toward the dorsal side. Application of mechanical stimuli to immotile cilia along the dorsoventral axis by optical tweezers induced Ca²⁺ transients and degradation of Dand5 mRNA—the first known L-R asymmetric molecular events—in the targeted cells. The Pkd2 channel protein was found to be preferentially localized to the dorsal side of immotile cilia on both left and right sides of the node, and the observed induction of Ca²⁺ transients preferentially by mechanical stimuli directed toward the ventral side could explain the differential response of immotile cilia to the directional flow. Our results thus suggest that immotile cilia at the node sense the direction of fluid flow in a manner dependent on a flow-generated mechanical force.
Flow-induced deformation of a capsule in unbounded stokes flow 査読有り

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi

Lecture Notes in Computational Vision and Biomechanics　12　101-117　2014年
出版者・発行元： Kluwer Academic Publishers
DOI： 10.1007/978-94-007-7769-9_6 　

ISSN：2212-9413 2212-9391

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MISC 81

計算バイオメカニクス

大森俊宏

日本機械学会年鑑 (担当：計算力学部門計算バイオメカニクス)　2023年
FLUID-STRUCTURE INTERACTIONS OF NODAL CILIA AXONEME 査読有り

Toshihiro Omori, Hiroto Sugai, Yohsuke Imai, Takuji Ishikawa

8th International Conference on Fluid Mechanics (ICFM8)　S10BM0-04　2018年9月
Microscale Flow Dynamics of Red Blood Cells in Microchannels: An Experimental and Numerical Analysis 招待有り査読有り

R. Lima, M. Nakamura, T. Omori, T. Ishikawa, S. Wada, T. Yamaguchi

ADVANCES IN COMPUTATIONAL VISION AND MEDICAL IMAGE PROCESSING: METHODS AND APPLICATIONS　13　203-+　2009年
Micro-capsule swimmer controlled by flow oscillations

T. Morita, T. Omori, T. Ishikawa

Bulletin of the American Physical Society, DFD 2018　63　(13)　540　2018年11月
Hydrodynamics of ciliate swimming revealed by individual ciliary motions

H. Ito, T. Omori, T. Ishikawa

Bulletin of the American Physical Society, DFD 2018　63　(13)　341　2018年11月
Flow-induced transport of a membrane protein on vesicle surface

K. Nakamura, T. Omori, T. Ishikawa

Bulletin of the American Physical Society, DFD 2018　63　(13)　205　2018年11月
A NUMERICAL SIMULATION OFSWIMMING SPERMATOZOA 査読有り

N. Taketoshi, T. Omori, T. Ishikawa

8th International Conference on Fluid Mechanics (ICFM8)　S10BM0-02　2018年9月
Locomotion mechanism of microcapsele using flow oscillation

Takeru Morita, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

The Seven International Symposium on Aero Aqua Bio-mechanisms ISABMEC 2018　44　2018年9月
Computational study of the nodal flow with a small number of cilia: comparison of mechanosensing and vesicle transport hypotheses

Toshihiro Omori, Kyosuke Shinohara, Hiroshi Hamada, Takuji Ishikawa

8th World Congress of Biomechanics　O0636　2018年7月
NUMERICAL SIMULATION OF A SPERM CELL IN SHEAR FLOW NEAR AN INFINITE BOUNDARY WALL

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Abstracts Book of the 16th International Conference on Biomedical Engineering　34　2016年12月
Numerical analysis of cell adhesion in capillary flow

NAOKI TAKEISHI, YOHSUKE IMAI, SHUNICHI ISHIDA, TOSHIHIRO OMORI, ROGER KAMM, TAKUJI ISHIKAWA

The 69th Annual Meetin g of The American Physical Society, Bulletin of the American Physical Society, DED 2016　61　72　2016年11月
Rheotaxis of a Sperm Cell in Shear Flow Near an Infinite Plane Wall, The 7th International Conference on Computational Methods

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

The 7th International Conference on Computational Methods　MS-043　2016年8月
Asymmetry of Arrangement Induces Phase Synchronization in Mouse Node Cilia

Keiji Okumura, Seiya Nishikawa, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Atsuko Takamatsu

26th IUPAP International conference on Statistical Physics　421　2016年7月
Response to the Letter to the Editor "Hemodynamics in the Microcirculation" by A. G. Koutsiaris

Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Kenji Kikuchi, Takuji Ishikawa, Takami Yamaguchi

Annals of Biomedical Engineering　44　(4)　1323　2016年4月1日
出版者・発行元： Springer New York LLC
DOI： 10.1007/s10439-016-1570-1 　

ISSN： 1573-9686 0090-6964
1C46 気液または固液界面における繊毛虫の遊泳シミュレーション

眞鍋隼一, 大森俊宏, 今井陽介, 石川拓司

バイオエンジニアリング講演会講演論文集　2016　(28)　"1C46-1"-"1C46-5"　2016年1月9日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

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Swimming behavior of microorganism near an interface is important to understand how to prevent bio-film formation, which can be a cause of medical instrument pollution. Recently, we found that a ciliate can be trapped at a water-air interface, though swims away from a water-wall interface. We conducted numerical simulation of swimming microorganism near an interface from hydrodynamic perspective, to reveal the entrapment mechanism. By mimicking microorganism shape in detail, our microorganism model reproduced entrapment phenomena for the first time in the world. We concluded that shape of a ciliate dominates the entrapment phenomena.
1C45 せん断流れ下における精子運動の数値計算

大森俊宏, 石川拓司

バイオエンジニアリング講演会講演論文集　2016　(28)　"1C45-1"-"1C45-3"　2016年1月9日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

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A sperm cell is a flagellated cell and it can swim in a fluid by beating flagellum. Locomotion of a sperm cell is strongly affected by surrounding fluid flow, and recently rheotaxis of sperm cells was found experimentally. Fluid mechanics then becomes a subject of growing importance in sperm motility. In this study, we numerically investigate sperm cell behavior in shear flow near a plane wall to quantitatively understand how fluid mechanics affects on swimming of sperm cell. Due to the small size of sperm cells, inertia effects of fluid motion can be neglected and we assume Stokes flow around the cell. Flow field is then expressed by boundary integral equation and which is solved by a boundary element method. As a result, the sperm cell shows reorient to upstream and keeps on swimming against the fluid flow. This result suggests that fluid mechanics plays a key role in navigation of sperm cells towards the ovum, which is located upstream in the oviduct.
195 粘弾性流体中を泳ぐ精子の数値シミュレーション

霜村栄作, 大森俊宏, 今井陽介, 石川拓司

講演論文集　2016　(51)　187-188　2016年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
非対称配置による同質な3繊毛モデルでの位相同期

奥村圭司, 西川星也, 大森俊宏, 石川拓司, 高松敦子

日本物理学会講演概要集　71　(0)　2782-2782　2016年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.2.0_2782 　

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<p>マウス胚のノード繊毛は時計回りの回転運動をする。少数繊毛系等でこの回転運動が位相同期することが観測されている。我々は繊毛間の流体的な相互作用を境界要素法により数値的に求め、振動子モデルとして繊毛間の位相差を位相縮約法により解析した。本発表では同質な繊毛パラメータの場合、2繊毛系では位相同期が起こらない一方、3繊毛系では繊毛の空間的な配置の非対称性により位相同期が起こることを報告する。</p>
Deformable micro torque swimmer

TAKUJI ISHIKAWA, TOMOYUKI TANAKA, TOSHIHIRO OMORI, YOHSUKE IMAI

68th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics, Bulletin of the American Physical Society, DFD 2015　60　72　2015年11月1日
B212 細胞骨格運動の数値シミュレーション(B2-3 数理・計算バイオメカニクス2)

齊藤史恭, 今井陽介, 石田駿一, 大森俊宏, 石川拓司

バイオフロンティア講演会講演論文集　2015　(26)　123-124　2015年10月1日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
ISSN： 1348-2939
PS8-15 Mechanics of nodal cilia in early mouse embryo(PS8: Poster Short Presentation VIII,Poster Session)

Omori Toshihiro, Sugai Hiroto, Imai Yohsuke, Ishikawa Takuji

Proceedings of the ... Asian Pacific Conference on Biomechanics : emerging science and technology in biomechanics　2015　(8)　366-366　2015年9月16日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
PS3-7 DEVELOPMENT OF A NUMERICAL MODEL OF CYTOSKELETON DYNAMICS(PS3: Poster Short Presentation III,Poster Session)

Saito Fumiyasu, Imai Yohsuke, Ishida Shunichi, Omori Toshihiro, Ishikawa Takuji

Proceedings of the ... Asian Pacific Conference on Biomechanics : emerging science and technology in biomechanics　2015　(8)　268-268　2015年9月16日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
PS1-10 Swimming behavior of a model ciliate near a fluid-air or a fluid-solid interface(PS1: Poster Short Presentation I,Poster Session)

Manabe Junichi, Omori Toshihiro, Imai Yohsuke, Ishikawa Takuji

Proceedings of the ... Asian Pacific Conference on Biomechanics : emerging science and technology in biomechanics　2015　(8)　231-231　2015年9月16日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
Intergrated Computational Biomechanics of the Flow Phenomena in the Living Body

Takami Yamaguchi, Yosuke Imai, Toshihiro Omori, Kenji Kikuchi, Takuji Ishikawa

Computational Fluid Dynamics (CFD) in Medicine and Biology II　2015年9月1日
Mechanics of Nodal Cilia in Early Mouse Embryo

Toshihiro Omori, Hiroto Sugai, Yohsuke Imai, Takuji Ishikawa

The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　PS8-15　2015年9月1日
Development of a Numerical Model of Cytoskeleton Dynamics

Fumiyasu Saito, Yohsuke Imai, Shunichi Ishida, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　PS3-7　2015年9月1日
A Numerical Simulation of Cytoadhesion and Rosette Formation of Red Blood Cells Infected by Malaria

Yohsuke Imai, Yuki Ichikawa, Shunichi Isida, Daiki Matsunaga, Stephanie Nix, Toshihiro Omori, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　OS2-2　2015年9月1日
Simulations of a swimming microorganism near an fluid-air or an fluid-solid interface

Junichi Manabe, Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takuji Ishikawa

Computational Fluid Dynamics (CFD) in Medicine and Biology II　2015年9月1日
Cellular Scale Physiological Flow: Active Swimming Sperm Cells and Passive Flowing Red Blood Cells

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi

13th U.S. National Congress on Computational Mechanics　2015年7月1日
Viscosity Reduction in Bimodal Suspensions of Two Types of Capsules

Yohsuke Imai, Hiroki Ito, Daiki Matsunaga, Toshihiro Omori, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

13th U.S. National Congress on Computational Mechanics　2015年7月1日
A Computational Study Of Red Blood Cells In Stokes Flow: From Single Cellular Mechanics To Suspension Rheology

Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

SB3C2015　256　2015年6月1日
Rheology of A Red Blood Cell Suspension Computing with A Boundary Element-Finite Element Coupled Method

Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takuji Ishikawa

The 18th International Conference on Finite Elements in Flow Problems FEF2015　23　2015年3月1日
1A16 ダイニンによって駆動するノード繊毛運動の数値計算(OS11-1:生体流れの計算バイオメカニクス:疾病の再現および診断・治療への応用(1))

菅井啓人, 大森俊宏, 今井陽介, 石川拓司

バイオエンジニアリング講演会講演論文集　2015　(27)　13-14　2015年1月8日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
1A12 カプセル懸濁液中におけるトレーサー粒子の挙動 : トレーサー粒子径の影響(OS11-1:生体流れの計算バイオメカニクス:疾病の再現および診断・治療への応用(1))

伊藤広樹, 今井陽介, 松永大樹, 大森俊宏, 山口隆美, 石川拓司

バイオエンジニアリング講演会講演論文集　2015　(27)　5-6　2015年1月8日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
1D35 せん断流れ下における赤血球懸濁液のレオロジー(OS3-1:血球運動のバイオメカニクス(1))

大森俊宏, 石川拓司, 今井陽介, 山口隆美

バイオエンジニアリング講演会講演論文集　2015　(27)　165-166　2015年1月8日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
22pBL-8 流体的相互作用する繊毛回転運動のモデル化と同期解析

奥村圭司, 西川星也, 大森俊宏, 石川拓司, 高松敦子

日本物理学会講演概要集　70　(0)　3030-3030　2015年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.1.0_3030 　

ISSN： 2189-079X
16pCX-1 2繊毛モデルにおける同期のパラメータ依存性

奥村圭司, 西川星也, 大森俊宏, 石川拓司, 高松敦子

日本物理学会講演概要集　70　(0)　2595-2595　2015年
出版者・発行元：一般社団法人日本物理学会
DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.2.0_2595 　

ISSN： 2189-079X
Swimming behavior of a model microorganism at a fluid-air interface

Junichi Manabe, Kohei Kyoya, Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takuji Ishikawa

The Sixth International Symposium on Aero Aqua Bio-mechanisms　37　2014年11月1日
A112 モータタンパクによって駆動する繊毛運動の数値計算(A1-3 数理・計算バイオメカニクス3,分散体バイオメカニクス)

菅井啓人, 大森俊宏, 今井陽介, 石川拓司

バイオフロンティア講演会講演論文集　2014　(25)　21-22　2014年10月2日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
ISSN： 1348-2939
A111 界面近傍における微生物の振る舞いの数値計算(A1-3 数理・計算バイオメカニクス3,分散体バイオメカニクス)

眞鍋準一, 京谷浩平, 大森俊宏, 今井陽介, 石川拓司

バイオフロンティア講演会講演論文集　2014　(25)　19-20　2014年10月2日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
ISSN： 1348-2939
Rheological analysis of capsule suspensions containing different size capsules

Hiroki Ito, Yohsuke Imai, Daiki Matsunaga, Toshihiro Omori, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

11th World Congress on Computational Mechanics　303　2014年7月10日
Numerical Analysis of Capsule Suspensions Containing Two Different siza Capsules

Hiroki Ito, Yohsuke Imai, Daiki Matsunaga, Toshihiro Omori, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

Dyna Caps 2014　2014年7月10日
Collective swimming of ellipoidal squimers

Takuji Ishikawa, Kohei Kyoya, Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Toshihiro Omori

Dyna Caps 2014　2014年7月10日
Development of a numerical model for analysis of ciliary motions

H. Sugai, T. Omori, Y. Imai, T. Ishikawa

7th WORLD CONGRESS OF BIOMECHANICS　2014年7月10日
Development of an Intracellular Structure Model for Ciliary Motion Analysis

Hiroto Sugai, Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

Internationnal Symposium on Integrated Nanobiomechanics　17-18　2014年7月5日
Nutrient Uptake in a Suspension of Model Microorganisms

Takuji Ishikawa, Shunsuke Kajiki, Yohsuke Imai, Toshihiro Omori

Internationnal Symposium on Integrated Nanobiomechanics　15-16　2014年7月5日
Rheology of a Red Blood Cell Suspension from Dilute to Semi-dilute Regime

Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takami Imai, Takuji Ishikawa

Internationnal Symposium on Integrated Nanobiomechanics　11-12　2014年7月5日
Nutrient uptake in a suspension of model microorganisms

Takuji Ishikawa, Shunsuke Kajiki, Yohsuke Imai, Toshihiro Omori

COMPSAFE　347-348　2014年4月2日
2E15 微小流路内を流れる赤血球の変形挙動解析(OS3-1:血球運動のバイオメカニクス(1))

大森俊宏, 石川拓司, 今井陽介, 山口隆美

バイオエンジニアリング講演会講演論文集　2014　(26)　439-440　2014年1月10日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
167 気液界面における微生物の遊泳シミュレーション

眞鍋隼一, 京谷浩平, 今井陽介, 大森俊宏, 石川拓司

講演論文集　2014　(49)　131-132　2014年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
Effect of Aeration on the Bioconvection Pattern in a Microalgae Suspension

Y. Nonaka, H. Ueno, K. Numayama, T. Omori, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

APCB2013 Proceedings　S12-002　2013年8月30日
Integrated Biomechanics for Physiological Flow Problems

T. Yamaguchi, Y. Imai, T. Omori, H. Ueno, K. Numayama-Tsuruta, T. Ishikawa

APCB2013 The7thAsian Pacific Conference on Biomechanics　ILS4-009　2013年8月29日
2E02 微小血管における赤血球の挙動解析(GS10-1:循環器系の計算バイオメカニクス(1))

保坂春樹, 大森俊宏, 今井陽介, 石川拓司, 山口隆美

バイオエンジニアリング講演会講演論文集　2013　(25)　387-388　2013年1月8日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
3E15 気道上皮の繊毛細胞が作り出す流れの計測(GS8:呼吸器系のバイオメカニクス)

清田浩毅, 上野裕則, 石川拓司, 沼山恵子, 今井陽介, 大森俊宏, 山口隆美

バイオエンジニアリング講演会講演論文集　2013　(0)　609-610　2013年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmebio.2013.25.609 　
J027013 微細藻類の生物対流に及ぼすエアレーションの影響([J027-01]生物規範メカニクス・システム:生物の運動,力学及びミメティクス(1))

野中佑樹, 上野裕則, 沼山恵子, 大森俊宏, 今井陽介, 山口隆美, 石川拓司

年次大会　2013　(0)　_J027013-1-_J027013-4　2013年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmemecj.2013._J027013-1 　

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Bioconvection patterns are often observed in microalgae suspensions of randomly, but on average upwardly, swimming microalgae which are little denser than water. When we culture microalgae in the laboratory, we usually add aeration for mixing the culture fluid and supplying oxygen and carbon dioxide. However, the effect of aeration on the bioconvection pattern and the transport phenomena in the suspension is unclear. In this study, we investigated bioconvection pattern in a suspension of Chlamydomonas reinhardtii under the condition with aeration. Bioconvection pattern in a cylindrical container was visualized by red illumination, and white light for phototaxis could be added from above. Small bubbles were injected by a needle connected to a syringe. Observation of bioconvection patterns of microalgae suspension with aeration showed three kinds of flow patterns depending on the bubble flow rate. When there was no bubble flow, conventional bioconvection was dominant. When flow rate was low, observed pattern in the cylindrical container was split into two flow regions, where the bioconvection and the bubble flow were dominant respectively. When flow rate was high, bubble flow became dominant and no clear bioconvection was observed. Such changes in the bioconvection pattern have not been reported before. These findings are important to understand the transport phenomena in algae suspensions in engineering settings.
C107 エアレーション印加時の微細藻類の生物対流(C1-2 生物工学2)

野中佑樹, 上野裕則, 沼山恵子, 大森俊宏, 今井陽介, 山口隆美, 石川拓司

バイオフロンティア講演会講演論文集　2013　(0)　45-46　2013年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmebiofro.2013.24.45 　

ISSN： 1348-2939
103 強制循環気泡流中の微細藻類の凝集構造(バイオエンジニアリング,一般講演)

野中佑樹, 上野裕則, 沼山恵子, 大森俊宏, 今井陽介, 山口隆美, 石川拓司

東北支部総会・講演会講演論文集　2013　(0)　10-11　2013年
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
DOI： 10.1299/jsmeth.2013.48.10 　
計算生体力学シミュレーションによるミクロからマクロスケールの生体機能の解析

山口隆美, 今井陽介, 水野文雄, 大森俊宏, 上野裕則, 沼山恵子, 石川拓司

バイオメカニズム学術講演会予稿集　33回　33-34　2012年12月
出版者・発行元：バイオメカニズム学会
Off-plane motion of a non-spherical capsule in simple shear flow

T. Omori, T. Ishikawa, Y. Imai, T. Yamaguchi

Bulletin of the American Physical Society 65th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　331-331　2012年11月
Measurement of ciliary flow generated on the surface of tracheal lumen

K. Kiyota, H. Ueno, T. Ishikawa, K. Numayama-Tsuruta, Y. Imai, T. Omori, T. Yamaguchi

Bulletin of the American Physical Society 65th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　334-334　2012年11月
Analysis of red blood cell behavior in a narrow tube

H. Hosaka, T. Omori, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

Bulletin of the American Physical Society 65th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　330-330　2012年11月
Development of a GPU-Implemented BEM solver for biological cell suspensions

Y. Imai, D. Matsunaga, K. Kyoya, T. Omori, T. Ishikawa, T. Yamaguchi

International Computational Mechanics Symposium 2012　USB Memory　2012年10月
ストークス流れ中の非球形カプセルの配向現象

石川拓司, 大森俊宏, 今井陽介, 山口隆美

京都大学数理解析研究所講究録　1808　(1808)　121-126　2012年9月1日
出版者・発行元：京都大学
ISSN： 1880-2818
せん断流れ下における赤血球の変形挙動解析

大森俊宏, 石川拓司, 今井陽介

計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science　17　4p　2012年5月
出版者・発行元：日本計算工学会
Computational biomechanics of physiological flow

T. Yamaguchi, T. Ishikawa, Y. Imai, H. Ueno, K. Numayama-Tsuruta, T. Omori

Biological Flow: A Conference to Celebrate the 70th Birthday of Timothy J. Padley FRS　38　2012年3月20日
109 境界要素法を用いた流れ中の赤血球の変形解析(バイオエンジニアリングI,一般講演)

保坂春樹, 石川拓司, 大森俊宏, 今井陽介, 山口隆美

講演論文集　2012　(47)　24-25　2012年3月13日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
Rheology of a dilute suspention of red blood cells in simple shear flow

T. Omori, T. Ishikawa, Y. Imai, T. Yamaguchi

18th International Symposium of Tohoku University Global COE Program, Global Nano-Biomedical Engineering Education and Research Network Centre, Nano-Biomedical Engineering in the East Asian-Pacific Rim Region　153-154　2012年3月
Multi-GPU computing of capsule flow using boundary integral method

D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori, T. Ishikawa, T. Yamaguchi

5th East Asian Pacific Student Workshop on Nano-Biomedical Engineering　72-73　2011年12月
B112 GPUを用いたCapsuleサスペンジョンの大規模計算手法の開発(B1-3 生体流体工学1)

松永大樹, 今井陽介, 大森俊宏, 三木貴仁, 石川拓司, 山口隆美

バイオフロンティア講演会講演論文集　2011　(22)　61-62　2011年10月6日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
ISSN： 1348-2939
High performance GPU computing of capsule flow using boundary integral method

D.Matsunaga, Y.Imai, T.Omori, T.Miki, T.Ishikawa, T.Yamaguchi

Proc. Japan-Portugal Nano-BME Symp　19-22　2011年6月
Capsule flow analysis using GPU computation

D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori, T. Miki, T. Ishikawa, T. Yamaguchi

Microscale Modeling in Biomechanics and Mechanobiology Program and Abstract　2011年5月
Effect of Membrane Modeling on the Capsule Deformation: Comparison between a Spring Network and Continuum Models

T.Omori, T.Ishikawa, D.Barthes-Biesel, A.-V.Salsac, Y.Imai, T.Yamaguchi

6th World Congress of Biomechanics Abstracts　470　2010年8月
Impact of membrane modeling in analysing deformation of a capsule:comparison between a spring network model and constitutive laws 査読有り

T.Omori, T.Ishikawa, D.Barthes-biesel, A.V.Salsac, Y.Imai, T.Yamaguchi

Proc. 4th ECCM　No. 781　2010年5月
Impact of membrane modeling on the deformation analysis of a capsule

T.Omori, T.Ishikawa, D.Barthes-Biesel, A.V.Salsac, Y.Imai, T.Yamaguchi

3rd East Asian Pacific Student Workshop on Nano-Biomedical Engineering　122-123　2009年12月
Modeling of the membrane bending rigidity for calculating red blood cell deformation

T. Omori, T. Ishikawa, D. Birthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

15th Int. Conf. Finite Elements in Flow Problems (FEF09) Abstracts　41　2009年4月
Effect of the membrane bending stiffness on the deformation of a red blood cell

T. Omori, T. Ishikawa, D. Birthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

Proc. AP Biomech　196-197　2009年4月
Behavior of a red blood cell in a simple shear flow simulated by a boundary element method

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

GPBE/NUS-Tohoku Graduate Student Conf. Bioeng., Program & Abstract　99-100　2008年12月1日
B203 境界要素法による定ずり流れ中での赤血球の変形挙動解析(生物流体・熱工学)

大森俊宏, 石川拓司, BARTHES-BIESEL Dominique, 今井陽介, 山口隆美

バイオフロンティア講演会講演論文集　2008　(19)　47-48　2008年9月22日
出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会
ISSN： 1348-2939
Behavior of a red blood cell in a simple shear flow simulated by a boundary element method

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

Book of Abstracts BIOENGINEERING 08　135-135　2008年9月
Proposal of mesoscopic analysis method of blood rheology

M. Nakamura, T. Omori, T. Yamaguchi, S. Wada

Proceedings of the Third Asian Pacific Conference on Biomechanics (To appear in Journal of Biomechanical Science and Engineering)　2　(07-207)　228-228　2007年11月8日
Computational Analysis of a Non-Newtonian Behavior of Blood Flow by an Interactive Calculation of Micro- and Micro- Scale Blood Dynamics

M. Nakamura, T. Omori, T. Yamaguchi, S. Wada

The 9th International Symposium on Future Medical Engineering based on Bio-nanotechnology jointly organized with The 19th Bioengineering Conference, 2006 Annual Meeting of BED/JSME　44-45　2007年1月

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書籍等出版物 3

Integrated nano-Biomechanics

T. Omori

Elsevier　2018年6月
Visualization and simulations of complex flows in biomedical engineering

T. Omori, T. Ishikawa, Y. Imai, T. Yamaguchi

Springer　2014年
Advances in Computational Vision and Medical Image Processing

R. Lima, M. Nakamura, T. Omori, T. Ishikawa, S. Wada, T. Yamaguchi

Springer　2009年

講演・口頭発表等 114

精子集団遊泳の数値シミュレーション招待有り

大森俊宏

生殖若手の会　2022年9月11日
Ciliates achieve optimal swimming efficiency through hydrodynamic interaction of cilia 招待有り

Toshihiro Omori

9th World Congress of Biomechanics　2022年7月11日
繊毛間流体相互作用と遊泳微生物の形態招待有り

大森俊宏

第34回バイオエンジニアリング講演会　2022年6月25日
Elasto-hydrodynamic interaction of swimming spermatozoa 招待有り

Toshihiro Omori

Biofluid Mechanics of Reproduction　2021年7月29日
多繊毛化は微生物の遊泳効率を最大化する招待有り

大森俊宏

制御と情報－生体への応用－研究会　2021年2月24日
繊毛運動の流体構造連成招待有り

大森俊宏

ソフトバイオ研究会2018　2018年11月21日
繊毛虫の遊泳シミュレーション:低レイノルズ数域の数値流体力学招待有り

大森俊宏, 伊藤宏晃, 石川拓司

細胞を創る研究会 11.0　2018年10月19日
FLUID-STRUCTURE INTERACTIONS OF NODAL CILIA AXONEME

Toshihiro Omori, Hiroto Sugai, Yohsuke Imai, Takuji Ishikawa

8th International Conference on Fluid Mechanics (ICFM8)　2018年9月
Rheotaxis of a sperm cell in shear flow near an infinite plane wall 国際会議招待有り

T. Omori, T. Ishikawa

The 7th International Conference on Computational Methods　2016年8月
A boundary element method for cellular scale physiological flow problems 国際会議招待有り

T. Omori, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

The 3rd International Workshops on Advances in Computational Mechanics,　2015年10月
Intergrated Computational Biomechanics of the Flow Phenomena in the Living Body 国際会議招待有り

T. Yamaguchi, Y. Imai, T. Omori, K. Kikuchi, T. Ishikawa

Computational Fluid Dynamics in Medicine and Biology II　2015年8月
Swimming of a spermatozoon in shear flow near non-slip boundary 国際会議招待有り

T. Omori, T. Ishikawa

Computational Fluid Dynamics in Medicine and Biology II　2015年8月
Viscosity Reduction in Bimodal Suspensions of Two Types of Capsules 国際会議招待有り

Y. Imai, H. Ito, D. Matsunaga, T. Omori, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

13th US National Congress on Computational Mechanics　2015年7月
Cellular scale physiological flow: active swimming sperm cells and passive flowing red blood cells 国際会議招待有り

T. Omori, T. Ishikawa, Y. Imai, T. Yamaguchi

13th US National Congress on Computational Mechanics　2015年7月
Rheology of a red blood cell suspension computing with a boundary element-finite element coupled method 国際会議招待有り

T. Omori, Y. Imai, T. Ishikawa

8th International Conference on Finite Elements in Flow Problems　2015年3月
Collective motions of ellipsoidal squirmers in a dense suspension 国際会議招待有り

T. Ishikawa, K. Kyoya, D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori

7th World Congress of Biomechanics　2014年7月
境界要素法・有限要素法によるカプセル流動の数値計算招待有り

大森俊宏

可視化情報シンポジウム2014　2014年7月
Rheology of a red blood cell suspension in a simple shear flow 国際会議招待有り

T. Omori, Y. Imai, D. Matsunaga, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

7th World Congress of Biomechanics　2014年7月
Integrated Biomechanics for Physiological Problems 国際会議招待有り

T. Yamaguchi, Y. Imai, T. Omori, H. Ueno, K. Numayama-Tsuruta, T. Ishikawa

The 7th Asian Pacific Conference on Biomechanics　2013年8月
Microscale Flow Dynamics of Red Blood Cells in Microchannels: An Experimental and Numerical Analysis 招待有り

R. Lima, M. Nakamura, T. Omori, T. Ishikawa, S. Wada, T. Yamaguchi

ADVANCES IN COMPUTATIONAL VISION AND MEDICAL IMAGE PROCESSING: METHODS AND APPLICATIONS　2009年

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The blood flow dynamics in microcirculation depends strongly on the motion, deformation and interaction of red blood cells (RBCs) within the microvessel. We present confocal micro-PTV measurements on the motion of individual RBCs through a circular polydimethysiloxane (PDMS) microchannel. The RBC radial displacement and dispersion calculated from these measurements show that the RBC paths are strongly dependent on the both Hct and plasma layer. In order to obtain more detailed information of the non-Newtonian property of blood a novel computational scheme is also described. The simulated flow dynamics were in good agreement with the Casson flow model and in vivo observations. In the near future by comparing both results we hope to clarify a variety of complex phenomena occurring at the microscale level.
Collective Swimming of Sperm Emerging from Unsteady Hydrodynamic Interactions

T. Omori

6th Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics　2023年9月1日
Mass transport in an aggregation of swimming microorganisms

Yu Kogure, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　2021年12月5日
Dynamics of a swimming microorganism suspension

Kiyoto Kubo, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　2021年12月3日
Numerical simulation of the sponge’s choanocyte chamber

Takumi Ogawa, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　2021年12月3日
Numerical analysis of collective swimming of sperm in three dimension

Nanami Taketoshi, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　2021年12月3日
Effect of pairwise interaction of swimming sperm cells

Nanami Taketoshi, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

14th World Congress on Computational Mechanics　2021年1月
Harnessing low Reynolds number flow for net migration: locomotion of a deformable microcapsule by random fluid forces

T. Ishikawa, T. Morita, T. Omori

Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics　2019年11月
Collision of two deformable torque swimmers

H. Matsui, T. Omori, T. Ishikawa

Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics　2019年11月
Numerical simulation of a droplet propelled by collective swimming of microorganism

Z. Huang, T. Omori, T. Ishikawa

AP-Biomech 2019　2019年11月
Micro-capsule swimmer controlled by flow oscillations

T. Morita, T. Omori, T. Ishikawa

Bulletin of the American Physical Society, DFD 2018　2018年11月
Flow-induced transport of a membrane protein on vesicle surface 国際会議

K. Nakamura, T. Omori, T. Ishikawa

71st Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics　2018年11月
Hydrodynamics of ciliate swimming revealed by individual ciliary motions 国際会議

H. Ito, T. Omori, T. Ishikawa

71st Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics　2018年11月
Micro-capsule swimmer controlled by flow oscillation 国際会議

T. Morita, T. Omori, T. Ishikawa

71st Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics　2018年11月
Locomotion mechanism of microcapsele using flow oscillation

Takeru Morita, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

The Seven International Symposium on Aero Aqua Bio-mechanisms ISABMEC 2018　2018年9月
A NUMERICAL SIMULATION OFSWIMMING SPERMATOZOA

N. Taketoshi, T. Omori, T. Ishikawa

8th International Conference on Fluid Mechanics (ICFM8)　2018年9月
A numerical Simulation of Swimming Spermatozoa 国際会議

N. Taketoshi, T. Omori, T. Ishikawa

The 8th International Conference of Fluid Mechanics　2018年9月
Fluid-structure interactions of nodal cilia axoneme 国際会議

T. Omori, H. Sugai, Y. Imai, T. Ishikawa

The 8th International Conference of Fluid Mechanics　2018年9月
Locomotion mechanism of microcapsule using flow oscillation 国際会議

T. Morita, T. Omori, T. Ishikawa

The seventh international symposium on aero aqua bio-mechanisms　2018年8月
Computational study of the nodal flow with a small number of cilia: comparison of mechanosensing and vesicle transport hypotheses 国際会議

T Omori, K. Shinohara, H. Hamada, T. Ishikawa

The 8th World Congress of Biomechanics　2018年7月
A BOUNDARY ELEMENT METHOD FOR CELLULAR SCALE PHYSIOLOGICAL FLOW PROBLEMS: PASSIVE MOTIONS OF RED BLOOD CELLS AND ACTIVE MOTIONS OF CILIA AND FLAGELLA 招待有り

Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

The 26th Congress of the International Society of Biomechanics (ISB 2017)　2017年7月

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Yamaguchi Medal 受賞講演
UPSTREAM SWIMMING OF A SPERM CELL IN SHEAR FLOW

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

The 26th Congress of the International Society of Biomechanics (ISB 2017)　2017年7月
DEVELOPMENT OF A BIOMECHANICAL MODEL OF CELL BEHAVIOR SUBJECTED TO CYCLIC STRETCH

Fumiyasu Saito, Yohsuke Imai, Shunichi Ishida, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa

Abstracts Book of the 16th International Conference on Biomedical Engineering　2016年12月
Numerical simulation of a sperm cell in shear flow near an infinite boundary wall 国際会議

T. Omori, T. Ishikawa

The 16th International Conference on Biomedical Engineering　2016年12月
Numerical analysis of cell adhesion in capillary flow

NAOKI TAKEISHI, YOHSUKE IMAI, SHUNICHI ISHIDA, TOSHIHIRO OMORI, ROGER KAMM, TAKUJI ISHIKAWA

The 69th Annual Meetin g of The American Physical Society, Bulletin of the American Physical Society, DED 2016　2016年11月
Deformable micro torque swimmer 国際会議

T. Ishikawa, T. Tanaka, T. Omori, Y. Imai

69th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics　2016年11月
Asymmetry of Arrangement Induces Phase Synchronization in Mouse Node Cilia 国際会議

K. Okumura, S. Nishikawa, T. Omori, T. Ishikawa, A. Takamatsu

26th IUPAP International Conference on Statistical Physics　2016年7月
非対称配置による同質な3繊毛モデルでの位相同期

奥村圭司, 西川星也, 大森俊宏, 石川拓司, 高松敦子

日本物理学会講演概要集　2016年

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<p>マウス胚のノード繊毛は時計回りの回転運動をする。少数繊毛系等でこの回転運動が位相同期することが観測されている。我々は繊毛間の流体的な相互作用を境界要素法により数値的に求め、振動子モデルとして繊毛間の位相差を位相縮約法により解析した。本発表では同質な繊毛パラメータの場合、2繊毛系では位相同期が起こらない一方、3繊毛系では繊毛の空間的な配置の非対称性により位相同期が起こることを報告する。</p>
Deformable micro torque swimmer

TAKUJI ISHIKAWA, TOMOYUKI TANAKA, TOSHIHIRO OMORI, YOHSUKE IMAI

68th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics, Bulletin of the American Physical Society, DFD 2015　2015年11月1日
Simulations of a swimming microorganism near an fluid-air or an fluid-solid interface

Junichi Manabe, Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takuji Ishikawa

Computational Fluid Dynamics (CFD) in Medicine and Biology II　2015年9月1日
Intergrated Computational Biomechanics of the Flow Phenomena in the Living Body

Takami Yamaguchi, Yosuke Imai, Toshihiro Omori, Kenji Kikuchi, Takuji Ishikawa

Computational Fluid Dynamics (CFD) in Medicine and Biology II　2015年9月1日
Mechanics of Nodal Cilia in Early Mouse Embryo 国際会議

T. Omori, H. Sugai, Y. Imai, T. Ishikawa

The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　2015年9月
Development of a Numerical Model of Cytoskeleton Dynamics 国際会議

F. Saito, Y. Imai, S. Ishida, T. Omori, T. Ishikawa

The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　2015年9月
A Numerical Simulation of Cytoadhesion and Rosette Formation of Red Blood Cells Infected by Malaria 国際会議

Y. Imai, Y. Ichikawa, S. Ishida, D. Matsunaga, S. Nix, T. Omori, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　2015年9月
Swimming Behavior of a Model Ciliate near a Fluid-Air or a Fluid-Solid Interface 国際会議

J. Manabe, T. Omori, Y.Imai, T. Ishikawa

The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics　2015年9月
Simulations of a swimming microorganism near an fluid-air or an fluid-solid interface 国際会議

J. Manabe, T. Omori, Y.Imai, T. Ishikawa

Computational Fluid Dynamics in Medicine and Biology II　2015年8月
Cellular Scale Physiological Flow: Active Swimming Sperm Cells and Passive Flowing Red Blood Cells

Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi

13th U.S. National Congress on Computational Mechanics　2015年7月1日
A Computational Study Of Red Blood Cells In Stokes Flow: From Single Cellular Mechanics To Suspension Rheology

Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

SB3C2015　2015年6月1日
A computational study of red blood cells in Stokes flow: from single cellular mechanics to suspension rheology 国際会議

T. Omori, Y.Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

Summer Biomechanics, Bioengineering, and Biotransport Conference　2015年6月
Rheology of A Red Blood CEll Suspension Computing with A Boundary Element-Finite Wlement Coupled Method

Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takuji Ishikawa

The 18th International Conference on Finite Elements in Flow Problems FEF2015　2015年3月1日
16pCX-1 2繊毛モデルにおける同期のパラメータ依存性

奥村圭司, 西川星也, 大森俊宏, 石川拓司, 高松敦子

日本物理学会講演概要集　2015年
22pBL-8 流体的相互作用する繊毛回転運動のモデル化と同期解析

奥村圭司, 西川星也, 大森俊宏, 石川拓司, 高松敦子

日本物理学会講演概要集　2015年
Swimming behavior of a model microorganism at a fluid-air interface 国際会議

J. Manabe, Kohei Kyoya, T. Omori, Y.Imai, T. Ishikawa

The Sixth International Symposium on Aero Aqua Bio-mechanisms　2014年11月
Development of a numerical model for analysis of ciliary motions

H. Sugai, T. Omori, Y. Imai, T. Ishikawa

7th WORLD CONGRESS OF BIOMECHANICS　2014年7月10日
Collective swimming of ellipoidal squimers

Takuji Ishikawa, Kohei Kyoya, Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Toshihiro Omori

Dyna Caps 2014　2014年7月10日
Numerical Analysis of Capsule Suspensions Containing Two Different siza Capsules

Hiroki Ito, Yohsuke Imai, Daiki Matsunaga, Toshihiro Omori, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

Dyna Caps 2014　2014年7月10日
Nutrient Uptake in a Suspension of Model Microorganisms

Takuji Ishikawa, Shunsuke Kajiki, Yohsuke Imai, Toshihiro Omori

Internationnal Symposium on Integrated Nanobiomechanics　2014年7月5日
Development of an Intracellular Structure Model for Ciliary Motion Analysis

Hiroto Sugai, Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa

Internationnal Symposium on Integrated Nanobiomechanics　2014年7月5日
Rheological analysis of capsule suspensions containing different size capsules 国際会議

H. Ito, Y. Imai, D. Matsunaga, T. Omori, T. Ymaguchi, T. Ishikawa

11th World Congress on Computational Mechanics　2014年7月
Numerical analysis of capsule suspensions containing two different size capsules 国際会議

H. Ito, Y. Imai, D. Matsunaga, T. Omori, T. Ymaguchi, T. Ishikawa

Dynacaps 2014　2014年7月
Collective swimming of ellipsoidal squirmers 国際会議

T. Ishikawa, K. Kyoya, D. Matsunaga, Y.Imai, T. Omori

Dynacaps 2014　2014年7月
Nutrient uptake in a suspension of model microorganisms 国際会議

T. Ishikawa, S. Kajiki, Y. Imai, T. Omori

International Symposium on integrated nano-biomechanics　2014年7月
Development of an intracellular structure model for ciliary motion analysis 国際会議

S. Hiroto, T. Omori, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

International Symposium on integrated nano-biomechanics　2014年7月
Rheology of a Red Blood Cell Suspension from Dilute to Semi-dilute Regime 国際会議

T. Omori, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

International Symposium on integrated nano-biomechanics　2014年7月
Nutrient uptake in a suspension of model microorganisms

Takuji Ishikawa, Shunsuke Kajiki, Yohsuke Imai, Toshihiro Omori

COMPSAFE　2014年4月2日
Effect of Aeration on the Bioconvection Pattern in a Microalgae Suspension

Y. Nonaka, H. Ueno, K. Numayama, T. Omori, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

APCB2013 Proceedings　2013年8月30日
Integrated Biomechanics for Physiological Flow Problems

T. Yamaguchi, Y. Imai, T. Omori, H. Ueno, K. Numayama-Tsuruta, T. Ishikawa

APCB2013 The7thAsian Pacific Conference on Biomechanics　2013年8月29日
Effect of Aeration on the Biconvection Pattern in a Microalgae Suspension 国際会議

Y. Nonaka, H. Ueno, K. Numayama-Tsuruta, T.Omori, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

The 7th Asian Pacific Conference on Biomechanics　2013年8月
103 強制循環気泡流中の微細藻類の凝集構造(バイオエンジニアリング,一般講演)

野中佑樹, 上野裕則, 沼山恵子, 大森俊宏, 今井陽介, 山口隆美, 石川拓司

東北支部総会・講演会講演論文集　2013年
C107 エアレーション印加時の微細藻類の生物対流(C1-2 生物工学2)

野中佑樹, 上野裕則, 沼山恵子, 大森俊宏, 今井陽介, 山口隆美, 石川拓司

バイオフロンティア講演会講演論文集　2013年
J027013 微細藻類の生物対流に及ぼすエアレーションの影響([J027-01]生物規範メカニクス・システム:生物の運動,力学及びミメティクス(1))

野中佑樹, 上野裕則, 沼山恵子, 大森俊宏, 今井陽介, 山口隆美, 石川拓司

年次大会　2013年

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Bioconvection patterns are often observed in microalgae suspensions of randomly, but on average upwardly, swimming microalgae which are little denser than water. When we culture microalgae in the laboratory, we usually add aeration for mixing the culture fluid and supplying oxygen and carbon dioxide. However, the effect of aeration on the bioconvection pattern and the transport phenomena in the suspension is unclear. In this study, we investigated bioconvection pattern in a suspension of Chlamydomonas reinhardtii under the condition with aeration. Bioconvection pattern in a cylindrical container was visualized by red illumination, and white light for phototaxis could be added from above. Small bubbles were injected by a needle connected to a syringe. Observation of bioconvection patterns of microalgae suspension with aeration showed three kinds of flow patterns depending on the bubble flow rate. When there was no bubble flow, conventional bioconvection was dominant. When flow rate was low, observed pattern in the cylindrical container was split into two flow regions, where the bioconvection and the bubble flow were dominant respectively. When flow rate was high, bubble flow became dominant and no clear bioconvection was observed. Such changes in the bioconvection pattern have not been reported before. These findings are important to understand the transport phenomena in algae suspensions in engineering settings.
3E15 気道上皮の繊毛細胞が作り出す流れの計測(GS8:呼吸器系のバイオメカニクス)

清田浩毅, 上野裕則, 石川拓司, 沼山恵子, 今井陽介, 大森俊宏, 山口隆美

バイオエンジニアリング講演会講演論文集　2013年
計算生体力学シミュレーションによるミクロからマクロスケールの生体機能の解析

山口隆美, 今井陽介, 水野文雄, 大森俊宏, 上野裕則, 沼山恵子, 石川拓司

バイオメカニズム学術講演会予稿集　2012年12月
Analysis of red blood cell behavior in a narrow tube

H. Hosaka, T. Omori, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

Bulletin of the American Physical Society 65th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2012年11月
Measurement of ciliary flow generated on the surface of tracheal lumen

K. Kiyota, H. Ueno, T. Ishikawa, K. Numayama-Tsuruta, Y. Imai, T. Omori, T. Yamaguchi

Bulletin of the American Physical Society 65th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2012年11月
Off-plane motion of a non-spherical capsule in simple shear flow

T. Omori, T. Ishikawa, Y. Imai, T. Yamaguchi

Bulletin of the American Physical Society 65th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics　2012年11月
Off-Plane motion of a non-spherical capsule in simple shear flow 国際会議

T. Omori, T. Ishikawa, Y. Imai, T. Yamaguchi

65th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics　2012年11月
Analysis of red blood cell behavior in narrow tube 国際会議

H. Hosaka, T. Omori, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa

65th Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics　2012年11月
Development of a GPU-Implemented BEM solver for biological cell suspensions

Y. Imai, D. Matsunaga, K. Kyoya, T. Omori, T. Ishikawa, T. Yamaguchi

International Computational Mechanics Symposium 2012　2012年10月
Development of a GPU- implemented BEM solver for biological cell suspensions 国際会議

Y. Imai, D. Matsunaga, K. Kyoya, T. Omori, T. Ishikawa, T. Ymaguchi

International Computational Mechanics Symposium　2012年10月
ストークス流れ中の非球形カプセルの配向現象

石川拓司, 大森俊宏, 今井陽介, 山口隆美

京都大学数理解析研究所講究録　2012年9月1日
Reorientaion of a non-spherical micro-capsule in shear flow 国際会議

T. Ishikawa, T. Omori, Y. Imai, T. Yamaguchi

International Union of Theoretical and Applied Mathematics　2012年7月
Computational biomechanics of physiological flow

T. Yamaguchi, T. Ishikawa, Y. Imai, H. Ueno, K. Numayama-Tsuruta, T. Omori

Biological Flow: A Conference to Celebrate the 70th Birthday of Timothy J. Padley FRS　2012年3月20日
Rheology of a dilute suspention of red blood cells in simple shear flow

T. Omori, T. Ishikawa, Y. Imai, T. Yamaguchi

18th International Symposium of Tohoku University Global COE Program, Global Nano-Biomedical Engineering Education and Research Network Centre, Nano-Biomedical Engineering in the East Asian-Pacific Rim Region　2012年3月
Rheology of a dilute suspension of red blood cells in simple shear flow 国際会議

T. Omori, T. Ishikawa, Y. Imai, T. Yamaguchi

Nano-Biomedical Engineering in the East Asian-Pacific Rim Region　2012年3月
Multi-GPU computing of capsule flow using boundary integral method

D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori, T. Ishikawa, T. Yamaguchi

5th East Asian Pacific Student Workshop on Nano-Biomedical Engineering　2011年12月
High performance GPU computing of capsule flow using boundary integral method 国際会議

D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori, T. Miki, T. Ishikawa, T. Yamaguchi

Japan-Portugal Nano-BME Symposium　2011年7月
High performance GPU computing of capsule flow using boundary integral method

D.Matsunaga, Y.Imai, T.Omori, T.Miki, T.Ishikawa, T.Yamaguchi

Proc. Japan-Portugal Nano-BME Symp　2011年6月
Capsule flow analysis using GPU computation

D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori, T. Miki, T. Ishikawa, T. Yamaguchi

Microscale Modeling in Biomechanics and Mechanobiology Program and Abstract　2011年5月
Multi-GPU computing of capsule flow using boundary integral method 国際会議

D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori, T. Ishikawa, T. Yamaguchi

East Asian Pacific Student Workshop on Nano-Biomedical Engineering　2010年12月
Effect of Membrane Modeling on the Capsule Deformation: Comparison between a Spring Network and Continuum Models

T.Omori, T.Ishikawa, D.Barthes-Biesel, A.-V.Salsac, Y.Imai, T.Yamaguchi

6th World Congress of Biomechanics Abstracts　2010年8月
Effect of membrane modeling on the capsule deformation: comparison between a spring network model and continuum models 国際会議

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, A.-V. Salsac, J. Walter, Y. Imai, T. Yamaguchi

6th World Congress of Biomechanics　2010年8月
Impact of membrane modeling in analysing deformation of a capsule:comparison between a spring network model and constitutive laws

T.Omori, T.Ishikawa, D.Barthes-biesel, A.V.Salsac, Y.Imai, T.Yamaguchi

Proc. 4th ECCM　2010年5月
Impact of membrane modeling in analysing deformation of a capsule; comparison between a spring network model and constitutive laws 国際会議

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, A.-V. Salsac, J. Walter, Y. Imai, T. Yamaguchi

European Conference on Computational Mechanics　2010年5月
Impact of membrane modeling on the deformation analysis of a capsule 国際会議

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

East Asian Pacific Student Workshop on Nano-Biomedical Engineering　2009年12月
Modeling of the membrane bending rigidity for calculating red blood cell deformation

T. Omori, T. Ishikawa, D. Birthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

15th Int. Conf. Finite Elements in Flow Problems (FEF09) Abstracts　2009年4月
Effect of the membrane bending stiffness on the deformation of a red blood cell 国際会議

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

4th Asian Pacific Conference on Biomechanics　2009年4月
Modeling of the membrane bending rigidity for calculating red blood cell deformation 国際会議

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

International Conference on Finite Elements in Flow Problem　2009年3月
Behavior of a red blood cell in a simple shear flow simulated by a boundary element method

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

GPBE/NUS-Tohoku Graduate Student Conf. Bioeng., Program & Abstract　2008年12月1日
Behaviour of a red blood cell in a simple shear flow simulated by a boundary element method 国際会議

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

GPBE/NUS-Tohoku Graduate Student Conference in Bioengineering　2008年12月
Behaviour of a red blood cell in a simple shear flow simulated by a boundary element method 国際会議

T. Omori, T. Ishikawa, D.Barthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

Bioengineering 08　2008年10月
Behavior of a red blood cell in a simple shear flow simulated by a boundary element method

T. Omori, T. Ishikawa, D. Barthes-Biesel, Y. Imai, T. Yamaguchi

Book of Abstracts BIOENGINEERING 08　2008年9月
Proposal of mesoscopic analysis method of blood rheology

M. Nakamura, T. Omori, T. Yamaguchi, S. Wada

Proceedings of the Third Asian Pacific Conference on Biomechanics (To appear in Journal of Biomechanical Science and Engineering)　2007年11月8日
Computational Analysis of a Non-Newtonian Behavior of Blood Flow by an Interactive Calculation of Micro- and Micro- Scale Blood Dynamics

M. Nakamura, T. Omori, T. Yamaguchi, S. Wada

The 9th International Symposium on Future Medical Engineering based on Bio-nanotechnology jointly organized with The 19th Bioengineering Conference, 2006 Annual Meeting of BED/JSME　2007年1月
Multi-scale simulation of blood flow with the dynamical behaviour of elastic red blood cells 国際会議

T. Omori, S. Wada, K. Tsubota, T. Yamaguchi

5th World Congress of Biomechanics　2006年7月

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共同研究・競争的資金等の研究課題 7

流体力学に立脚した精子走性計算力学モデルの構築

大森俊宏

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

研究機関：Tohoku University

2024年4月1日～ 2026年3月31日
生物系アクティブマターの予測と制御を目指した移動現象論の構築

石川拓司, 菊地謙次, 大森俊宏, 沼山恵子

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

研究機関：Tohoku University

2021年7月5日～ 2026年3月31日

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本年度は研究の立ち上げを行い、大規模な計算設備と実験設備を入札により導入した。主要な研究実績は以下の通りである。１．テトラヒメナが背景流れに対して走流性を示すことを世界に先駆けて発見した。この成果は総合誌で世界最高峰のScience Advances誌に掲載され、プレスリリースされた（Ohmura, et al., Science Adv. 2021）。２．クラミドモナスも走流性を示すことを発見した。実験と理論、数値シミュレーションを融合し、そのメカニズムを解明した（Omori, et al., J. Fluid Mech. 2021）。３．さまざまな遊泳モードを持つ微生物の2体干渉の解析を行い、干渉運動の相図を作成することで、微生物干渉を体系的に理解した（Darveniza, et al., Phys. Rev. Fluids,2022）。４．数値解析手法の高度化にも取り組み、汎用性の高い境界要素法と近接場が得意な潤滑理論を融合させたLT-BEMを開発した。（Ishikawa, J. Comp. Phys., 2022）。５．開発した微生物解析プラットフォームをバイオフィルムの形成過程へと展開した。複雑流路内に形成されるストリーマーの形成過程を細胞スケールから調べ、マクロなレオロジー特性とストリーマー形状との関係を解明した（Kitamura, et al., J. R. Soc. Interface, 2021）。６．開発した微生物解析プラットフォームを酵母の発酵過程へと展開した。マルチスケール解析プラットフォームを用いて培養時の輸送現象を定量的に解明した。この成果はSoft Matter誌の背表紙を飾り、プレスリリースされた（Srivastava, et al., Roy. Soc. Open Sci., 2021; Soft Matter, 2021）。
薬剤輸送を目指した柔らかいマイクロスイマーの開発

石川拓司, 菊地謙次, ニックスステファニー, 大森俊宏

2021年10月7日～ 2025年3月31日
微生物バイオメカニクスの深化

石川拓司, 菊地謙次, 大森俊宏, 今井陽介, 鹿毛あずさ

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究機関：Tohoku University

2017年4月1日～ 2021年3月31日

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ナノスケールからマクロスケールへと物理法則を丹念に積み上げる独自の手法を用いることで、力学環境下の精子や微細藻、繊毛虫、大腸菌、酵母などの挙動と生物学的機能を明らかにした。分子モーターで駆動される繊毛軸支の運動から、鞭毛運動の同期、多数の鞭毛が生えた繊毛虫の遊泳と生物学的応答、２体干渉と協調遊泳、連続体としてのレオロジーや拡散特性、細胞増殖と集積など、スケール階層を貫いた解析に成功した。これらの成果は、PNAS誌に２編、Science Adv誌に1編、J Fluid Mech誌に6編など、計48編の査読付き雑誌論文として発表した。また、プレスリリースを８件行い、研究成果を広く社会に公開した。
統合ナノバイオメカニクスの創成

山口隆美, 石川拓司, 上野裕則, 水野文雄, 大森俊宏, 松木範明, 田中徹, 下權谷祐児, ニックスステファニー, 沼山恵子, 今井陽介

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Specially Promoted Research

研究機関：Tohoku University

2013年～ 2017年

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分子スケールからのボトムアップアプローチによって，統合ナノバイオメカニクスを構築した．これにより，感染症を始めとする様々な疾患を計算機上で再現することに成功し，疾患の進行や薬効の定量的予測に基づく新しい診断・治療方法を創出した．さらに医療用MEMSデバイスの設計に応用し，がん細胞やバクテリアを分離・検出するバイオチップを開発した．研究成果は，査読付き雑誌論文として50編発表した．
生体流れに関わる疾患の診断・治療・予防のための計算ナノバイオメカニクスの新展開

山口隆美, 大森俊宏, 沼山恵子, 今井陽介, 上野裕則

2011年5月31日～ 2014年3月31日

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平成25年度（平成25年4月1日～平成25年4月25日）の研究内容は，細胞スケールにおける生体力学および分子生物学の融合を目指したシミュレーション技術の開発であり，主な成果は以下のとおりである． (1) 平成24年度に開発した細胞の接着に関連するligand-receptor結合の計算力学モデルについて，これを格子ボルツマン法と有限要素法に基づく流体－膜連成計算手法へと導入し，血小板血栓形成，マラリア感染赤血球の血管内皮細胞上の回転運動，がん細胞の血管内皮細胞への接着を対象としたシミュレーション手法の開発に着手した． (2) 平成24年度にクライオ電子線トモグラフィー法を用いて解明した気管繊毛の三次元内部構造を考慮し，ダイニン分子の滑り運動に由来する個々の気管繊毛の運動と，これによって駆動される周囲の流れ場の連成シミュレーション手法の開発に着手した． (3) 平成24年度までに赤血球の希薄・準希薄懸濁液を対象として，境界要素法と有限要素法に基づく流体－膜連成計算手法を開発し，循環器のマクロスケールの解析で必要となる粒子応力テンソル，自己拡散テンソルを算出している．これを赤血球濃厚懸濁液へと拡張するため，細胞濃厚懸濁液を対象とした大規模GPUシミュレーション手法の開発に着手した． (4) 平成24年度に開発した実形状の胃に対する液体食物流動（食物攪拌）の計算力学モデルについて，これを相の異なる液体や固体運動を連成する手法へと改良し，様々な食物および胃液などの流動を解析するための計算力学モデルの開発に着手した．
血中物質輸送構造解明に向けた計算生体力学的研究 : 赤血球の微細な流動構造に着目して

大森俊宏

2009年～ 2011年

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血液は一様な流体ではなく,多数の血液細胞が流動する懸濁液である.そのため,血液内の物質輸送を定量化するためには,流動する血液細胞の挙動を解析する必要がある.本研究では,主たる血液細胞である赤血球の流動を解析することで,血液の物質輸送を力学的に定量化することを最終目的とする. 赤血球は核を持たない特殊な細胞であり,その流動特性は赤血球膜と膜内外の流体運動によって決定される.本研究では,超弾性体膜を持つカプセルとして赤血球をモデル化し,有限要素法と境界要素法を用いて流体構造連成解析を行う. 当該年度では,開発した赤血球モデルを用いて,せん断流れ場における赤血球の運動や,赤血球膜面応力の解析を行った.さらに,赤血球の二体干渉を解析することにより,準希薄懸濁液下でのレオロジー特性や,赤血球自己拡散について解析を行った. あるせん断速度下において,ランダム配向された赤血球が,特定の向きに収束する様子が確認された.配向が収束することにより,周期的な運動から定常的な運動へと遷移することが分かった.これらの現象は,過去の実験結果と矛盾することはなく,赤血球の運動メカニズム解明に向けた重要な知見になる.続いて,赤血球の膜面主応力や膜面圧力を解析することで,膜面応力とせん断速度の関係を明らかにした.膜面応力は,溶血や赤血球のメカノトランスダクションを議論する際に重要な物理量である. 懸濁液内の物理を記述するには,赤血球同士の流体力学的干渉を考慮する必要がある.準希薄懸濁液下では,赤血球の二体干渉が支配的になることから,二体干渉を解析することで準希薄懸濁液特性の解析を行った.せん断粘性が赤血球体積率に対して2次関数的に増加すること,流れ場によって赤血球は非等方的に拡散することが分かった.これらの結果は,複雑な懸濁液の力学を理解するため重要な基礎知見となる.

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担当経験のある科目(授業) 5

学問論演習　東北大学
計画及び製図Ⅱ　東北大学工学部機械知能航空工学科
連続体力学　東北大学大学院工学研究科
力学　東北大学工学部機械知能・航空工学科
医用機械・電気工学実習　東北大学大学院医工学研究科

社会貢献活動 1

出前講義

出前講義

2024年10月9日～ 2024年10月9日

メディア報道 11

心臓は左…体の「左右」はどう決まる? カギは2種類の「毛」の共演

朝日新聞デジタル

2023年1月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
体の左右非対称を決めるのは、化学物質ではなく「力」と判明

YahooJapanニュース

2023年1月

メディア報道種別: インターネットメディア
哺乳類の体のつくりが左右非対称その仕組みは？

NHK NEWS WEB

2023年1月

メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組
臓器づくりの左右非対称性発生初期機械的な力で決定

科学新聞

2023年1月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
［特集］群れを成す個体たち遊泳効率からみた多細胞化への進化と群れる利益

リバネス株式会社研究応援 Vol.21

2021年3月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
微生物は多繊毛化によって最大遊泳効率を獲得している

ユサコ株式会社日本人論文紹介

2020年12月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
精子は互いに助け合い卵子を目指す

読売新聞オンライン yomiDr.

2020年12月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
東北大、微生物が進化の過程で獲得した省エネ泳法を解明

日本経済新聞

2020年11月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
微生物が進化の過程で獲得した省エネ泳法を解明細胞の連携が最適な遊泳効率をもたらす／東北大

日本の研究.comニュース

2020年11月

メディア報道種別: インターネットメディア
競争ではなく協力...「精子は助け合って泳ぐ」東北大が発表不妊治療へ期待

テレ東ニュース

2020年11月

メディア報道種別: テレビ・ラジオ番組
単細胞から多細胞生物へ、進化の謎を解き明かす鍵を解明東北大

BIGLOBEニュース

2020年11月

メディア報道種別: インターネットメディア

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