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理学部 数学科 |
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論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Energetics-based model for a diffusiophoretic motion of a deformable droplet 査読あり
Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, Yasuaki Kobayashi, Masaharu Nagayama
Physical Review E 113 035408 2026年03月
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Emergent Complexity in a Light-Driven Self-Oscillatory Crystal: A Molecular Perspective on Autonomous Behavior and Stimulus-Modulated Motion 査読あり
Yoshiyuki, Kageyama, Yasuaki Kobayashi, Makiko Matsuura, Toshiaki Shimizu, Tomonori Ikegami, Norio Tanada,Daisuke Yazaki
Crystal Growth & Design 25 7543 - 7556 2025年09月
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Patterning in stratified epithelia depends on cell-cell adhesion 査読あり
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年07月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌）
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On the reaction–diffusion type modelling of the self-propelled object motion 査読あり
Masaharu Nagayama, Harunori Monobe, Koya Sakakibara, Ken-Ichi Nakamura, Yasuaki Kobayashi, Hiroyuki Kitahata
Scientific Reports 13 ( 1 ) 2023年08月
掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：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. -
Keisuke Imafuku, Hiroaki Iwata, Ken Natsuga, Makoto Okumura, Yasuaki Kobayashi, Hiroyuki Kitahata, Akiharu Kubo, Masaharu Nagayama, Hideyuki Ujiie
Cell Proliferation 2023年03月
掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：Wiley
DOI： 10.1111/cpr.13441
その他リンク： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1111/cpr.13441
MISC 【 表示 ／ 非表示 】
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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年06月
記述言語：日本語 出版者・発行元：日本計算工学会
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大野 航太, 小林 康明, 熊本 淳一, 傳田 光洋, 長山 雅晴
計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 26 360 - 364 2021年06月
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大野 航太, 小林 康明, 後藤田 剛, 上坂 正晃, 安ケ平 祐介, 北畑 裕之, 傳田 光洋, 長山 雅晴
計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 25 3p 2020年06月
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表皮構造の数理モデルにおける細胞の扁平化と細胞の多面体形状について
上坂 正晃, 後藤田 剛, 一本嶋 佐理, 北畑 裕之, 小林 康明, 安ヶ平 裕介, 傳田 光洋, 長山 雅晴
24 5p 2019年05月
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後藤田 剛, 上坂 正晃, 安ケ平 裕介, 小林 康明, 北畑 裕之, 傳田 光洋, 長山 雅晴
24 5p 2019年05月
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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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
研究課題/領域番号：22K03428 2022年04月 - 2025年03月
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
配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）
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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
研究課題/領域番号：19K03629 2019年04月 - 2023年03月
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
配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）
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．