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Affiliation |
Faculty of Science Department of Mathematics |
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Title |
Professor |
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Contact information |
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Kobayashi Yasuaki
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Research Areas 【 display / non-display 】
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Natural Science / Applied mathematics and statistics
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Natural Science / Biophysics, chemical physics and soft matter physics
From School 【 display / non-display 】
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The University of Tokyo Faculty of Science Graduated
- 2002.03
From Graduate School 【 display / non-display 】
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The University of Tokyo Graduate School of Science Department of Physics Doctor's Course Completed
2004.04 - 2007.03
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The University of Tokyo Faculty of Science Department of Physics Master's Course Completed
2002.04 - 2004.03
Employment Record in Research 【 display / non-display 】
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Josai University Faculty of Science Department of Mathematics Professor
2025.04
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Josai University Faculty of Science Department of Mathematics Associate Professor
2024.04 - 2025.03
External Career 【 display / non-display 】
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Hokkaido University Associate Professor
2019.03 - 2024.03
Papers 【 display / non-display 】
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Energetics-based model for a diffusiophoretic motion of a deformable droplet Reviewed
Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, Yasuaki Kobayashi, Masaharu Nagayama
Physical Review E 113 035408 2026.03
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Emergent Complexity in a Light-Driven Self-Oscillatory Crystal: A Molecular Perspective on Autonomous Behavior and Stimulus-Modulated Motion Reviewed
Yoshiyuki, Kageyama, Yasuaki Kobayashi, Makiko Matsuura, Toshiaki Shimizu, Tomonori Ikegami, Norio Tanada,Daisuke Yazaki
Crystal Growth & Design 25 7543 - 7556 2025.09
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Patterning in stratified epithelia depends on cell-cell adhesion Reviewed
Yosuke Mai, Yasuaki Kobayashi, Hiroyuki Kitahata, Takashi Seo, Takuma Nohara, Sota Itamoto, Shoko Mai, Junichi Kumamoto, Masaharu Nagayama, Wataru Nishie, Hideyuki Ujiie, Ken Natsuga
Life Science Alliance 7 ( 9 ) 1 - 14 2024.07
Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal)
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On the reaction–diffusion type modelling of the self-propelled object motion Reviewed
Masaharu Nagayama, Harunori Monobe, Koya Sakakibara, Ken-Ichi Nakamura, Yasuaki Kobayashi, Hiroyuki Kitahata
Scientific Reports 13 ( 1 ) 2023.08
Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：Springer Science and Business Media LLC
Abstract
In this study, we propose a mathematical model of self-propelled objects based on the Allen–Cahn type phase-field equation. We combine it with the equation for the concentration of surfactant used in previous studies to construct a model that can handle self-propelled object motion with shape change. A distinctive feature of our mathematical model is that it can represent both deformable self-propelled objects, such as droplets, and solid objects, such as camphor disks, by controlling a single parameter. Furthermore, we demonstrate that, by taking the singular limit, this phase-field based model can be reduced to a free boundary model, which is equivalent to the $$L^2$$-gradient flow model of self-propelled objects derived by the variational principle from the interfacial energy, which gives a physical interpretation to the phase-field model.DOI： 10.1038/s41598-023-39395-w
Other Link： https://www.nature.com/articles/s41598-023-39395-w
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Keisuke Imafuku, Hiroaki Iwata, Ken Natsuga, Makoto Okumura, Yasuaki Kobayashi, Hiroyuki Kitahata, Akiharu Kubo, Masaharu Nagayama, Hideyuki Ujiie
Cell Proliferation 2023.03
Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：Wiley
DOI： 10.1111/cpr.13441
Other Link： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1111/cpr.13441
Misc 【 display / non-display 】
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塑性変形可能な基底膜モデルを用いた毛包形成メカニズムの数理的考察—A mathematical study of the mechanism of hair follicle formation using a plastic deformable basement membrane model
奥村 真善美, 小林 康明, 長山 雅晴, 藤原 裕展, 安ヶ平 祐介, 大野 航太
計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science / 日本計算工学会 編 27 456 - 459 2022.06
Language：Japanese Publisher：日本計算工学会
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計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 24 5p 2019.05
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The epidermal barrier homeostasis in the mathematical model
計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 24 5p 2019.05
Scientific Research Funds Acquisition Results 【 display / non-display 】
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時空間パターンを形成する細胞シートの連続体モデル構築と解析
Grant number：22K03428 2022.04 - 2025.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
小林 康明
Grant amount：\4030000 （ Direct Cost: \3100000 、 Indirect Cost：\930000 ）
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やわらかい組織の上で増殖する細胞系の連続体モデル構築と解析
Grant number：19K03629 2019.04 - 2023.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
小林 康明
Grant amount：\4030000 （ Direct Cost: \3100000 、 Indirect Cost：\930000 ）
これまでのモデルに修正を加え，基底層と基底膜の接着の相互作用を，幹細胞の位置でデルタ関数的に大きくなるものから，幹細胞の位置にピークをもち連続的に減衰する関数に変更したモデルを考案し，数理モデルを導出した．このモデルの数値計算を行い，以前と同様に幹細胞の位置で上向きの突起が形成されることを示した.このモデルにおいて，接着強度が空間的に一様であっても一様状態が不安定化し，周期的な空間構造が発生することを明らかにした．線形安定性解析を行い，一様解が不安定化する波長と基底膜の物性，基底膜と基底層の接着強度の間の関係を求めた．幹細胞数と膜の弾性に対する相図を作成し，形成される突起の数と形状の分類を行った．
続いて基底層の細胞同士の接着を考慮した数理モデルの構築を行った．細胞密度と圧力の２変数の連続体モデルの解析を行い，細胞密度の変化によって空間一様な状態が不安定化し，周期構造が現れることを示した．細胞の収縮力と細胞密度の相図を示し，空間パターンを生じる細胞密度に上限と下限が存在することを示した．初期細胞密度が周期的に分布している場合，低波数では最終パターンの細胞集団数は波数に一致するが，高波数では一致せず一山の集団が生じることを示した．
また基底膜と接着を保ちつつ細胞分裂を繰り返す系の大変形を記述する数理モデルの構築を行った．これまでの数理モデルを，基底膜が塑性変形を伴う場合に拡張し，細胞分裂の力によって膜の大変形を引き起こすような現象をよく記述する結果を得ることに成功した．大変形を扱うことが可能になることで，乾癬のような真皮の形態変化を伴う病態をシミュレーションすることも可能になり，様々な応用が期待できる．