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血沈現象の計算力学解析に基づく新しい血液検査チップの開発

Research Project

Project/Area Number 14J04025
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Computational science
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

松永 大樹  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords赤血球 / 沈降速度 / 連銭 / 境界要素法 / GPU
Outline of Annual Research Achievements

1.「赤血球一体の再配向現象」の報告 Saarland大学Wagner教授との共同研究である「赤血球一体の再配向現象」についてその結果を学術誌に投稿したが,現在は査読結果に基づいて論文を修正している段階である.

2. 二体の赤血球・球体カプセルの沈降現象 希薄化させた小さな赤血球体積率下でも二体の赤血球の連銭が確認できることが実験で知られている.二体の赤血球接着は血漿高分子により近距離の引力によって引き起こされることが知られているが,遠く離れた二つの血球細胞が近づくメカニズムは流体力学的作用であると考えられる.本課題では二つの水平に並んだカプセルが接近するか離れるかはカプセルのアスペクト比が大きく要因であること明らかにし,アスペクト比が小さいカプセルほどお互いに接近する一方で,大きいカプセルほどお互いに遠ざけあうことがわかった.一方で上下に並んだカプセルではアスペクト比に依存せず互いに接近する速度を持ち,最終的には接着に至ることを解明した.従って現在までの結果を総合すると,赤血球二体の連銭は上下に並んだ二体の赤血球の速度差によって接着の形成に至ったと結論付けられる.

3. 血液(カプセル懸濁液)の粘弾性応答 また研究計画を越える範囲であるが,本課題では血液の粘弾性応答についての数値解析も実施した.赤血球をはじめとするカプセルは弾性体としての性質を持っているため,血液のようなカプセル懸濁液は粘弾性体として見做すことができる.本課題では懸濁液のカプセルの体積率が変化したときにその応答の位相がどのように変化するか,その詳細を解析した.本解析ではSAOSからLAOSまで広い領域で解析を実施したが,おおよそ全ての歪み,キャピラリー数において,体積率に対してほぼ線形に粘性応力応答の位相が弾性側へとシフトすることが明らかとなった.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 4 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] ザールラント大学(ドイツ)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Rheology of a dense suspension of spherical capsules under simple shear flow2016

    • Author(s)
      D. Matsunaga, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa
    • Journal Title

      Journal of Fluid Mechanics

      Volume: 786 Pages: 110-127

    • DOI

      10.1017/jfm.2015.666

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deformation of a micro torque swimmer2016

    • Author(s)
      T. Ishikawa, T. Tanaka, Y. Imai, T. Omori and D. Matsunaga
    • Journal Title

      Proceedings of the Royal Society A

      Volume: 472 Issue: 2185 Pages: 2185-2185

    • DOI

      10.1098/rspa.2015.0604

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Shape matters: Near-field fluid mechanics dominate the collective motions of ellipsoidal squirmers2015

    • Author(s)
      K. Kyoya, D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori, and T. Ishikawa
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 92 Issue: 6 Pages: 63027-63027

    • DOI

      10.1103/physreve.92.063027

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Deformation of a spherical capsule under oscillating shear flow2015

    • Author(s)
      Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • Journal Title

      Journal of Fluid Mechanics

      Volume: 762 Pages: 288-301

    • DOI

      10.1017/jfm.2014.649

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A full GPU implementation of a numerical method for simulating capsule suspensions2014

    • Author(s)
      Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Toshihiro Omori, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • Journal Title

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      Volume: 9 Issue: 3 Pages: 14-00039-14-00039

    • DOI

      10.1299/jbse.14-00039

    • NAID

      130004678607

    • ISSN
      1880-9863
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lateral migration of a spherical capsule near a plane wall in Stokes flow2014

    • Author(s)
      Stephanie Nix, Yohsuke Imai, Daiki Matsunaga, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 90 Issue: 4 Pages: 048009-048009

    • DOI

      10.1103/physreve.90.043009

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 沈降赤血球の再配向現象に関する数値解析2016

    • Author(s)
      松永大樹,今井陽介,Christian Wagner,石川拓司
    • Organizer
      第 28 回バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス, 東京都目黒区
    • Year and Date
      2016-01-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Rheological analysis of dense capsule suspensions - effect of volume fractions2015

    • Author(s)
      Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Christian Wagner, Takuji Ishikawa
    • Organizer
      The 3rd International Workshops on Advances in Computational Mechanics
    • Place of Presentation
      KFC hall&rooms, 東京都墨田区
    • Year and Date
      2015-10-12
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A numerical simulation of cytoadhesion and rosette formation of red blood cells infected by malaria2015

    • Author(s)
      Yohsuke Imai, Yuki Ichikawa, Shunichi Ishida, Daiki Matsunaga, Stephanie Nix, Toshihiro Omori, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • Organizer
      The 8th Asian-Pacific conference on Biomechanics: AP Biomech 2015
    • Place of Presentation
      北海道大学札幌キャンパス, 札幌
    • Year and Date
      2015-09-16
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Orientation angle of a single red blood cell during sedimentation2015

    • Author(s)
      Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Christian Wagner, Takuji Ishikawa
    • Organizer
      The 8th Asian-Pacific conference on Biomechanics: AP Biomech 2015
    • Place of Presentation
      北海道大学札幌キャンパス, 札幌
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Rheological analysis of dense capsule suspensions2015

    • Author(s)
      Daiki Matsunaga
    • Organizer
      ドルトムント工科大学 招待講演
    • Place of Presentation
      Dortmund, Germany
    • Year and Date
      2015-06-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Analysis of viscoelastic properties of dense capsule suspension using boundary element method2015

    • Author(s)
      Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • Organizer
      10th Annual European Rheology Conference
    • Place of Presentation
      Nantes, France
    • Year and Date
      2015-04-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis of rheological properties of dense suspensions using boundary element method2015

    • Author(s)
      D. Matsunaga, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa
    • Organizer
      79th Annual Meeting of the DPG and DPG Spring Meeting
    • Place of Presentation
      Berlin (Germany)
    • Year and Date
      2015-03-15 – 2015-03-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 遊泳微生物の変形シミュレーション2015

    • Author(s)
      田中智之, 松永大樹, 今井陽介, 大森俊宏, 石川拓司
    • Organizer
      日本機械学会東北支部 第48回講演会
    • Place of Presentation
      東北大学工学研究科機械系講義棟(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-03-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 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2015

    • Author(s)
      伊藤広樹, 今井陽介, 松永大樹, 大森俊宏, 山口隆美, 石川拓司
    • Organizer
      第27回 バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2015-01-09 – 2015-01-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] マラリア感染赤血球の回転運動・定常接着の数値計算2015

    • Author(s)
      市川祐樹, 今井陽介, 松永大樹, Stephanie Nix, 山口隆美, 石川拓司
    • Organizer
      第27回 バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
    • Year and Date
      2015-01-09 – 2015-01-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Collective swimming of model micro-organisms2014

    • Author(s)
      T. Ishikawa, K. Kyoya, D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori
    • Organizer
      JSMB/SMB 2014
    • Place of Presentation
      Osaka (Japan)
    • Year and Date
      2014-09-02 – 2014-09-04
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] HTML5を活用したインタラクティブ物理シミュレーション ~ タブレット端末による柔軟体・流体の力学計算 ~2014

    • Author(s)
      佐瀬一弥, 松永大樹, 藤原脩, 遠藤理平, 近野敦
    • Organizer
      CEDEC2014
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-09-02 – 2014-09-04
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Collective swimming of ellipsoidal squirmers2014

    • Author(s)
      T. Ishikawa, K. Kyoya, D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori
    • Organizer
      DynaCaps2014: Dynamics of Capsules, Vesicles and Cells in Flow
    • Place of Presentation
      Compiegne (France)
    • Year and Date
      2014-07-15 – 2014-07-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Rheological analysis of dense capsule suspension under simple shear flow condition2014

    • Author(s)
      D. Matsunaga, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa
    • Organizer
      DynaCaps2014: Dynamics of Capsules, Vesicles and Cells in Flow
    • Place of Presentation
      Compiegne (France)
    • Year and Date
      2014-07-15 – 2014-07-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] H. Ito, Y. Imai, D. Matsunaga, T. Ishikawa, T. Yamaguchi2014

    • Author(s)
      Numerical analysis of capsule suspensions containing two different size capsules
    • Organizer
      DynaCaps2014: Dynamics of Capsules, Vesicles and Cells in Flow
    • Place of Presentation
      Compiegne (France)
    • Year and Date
      2014-07-15 – 2014-07-18
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Motions of ellipsoidal squirmers in a dense suspension2014

    • Author(s)
      T. Ishikawa, K. Kyoya, D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori
    • Organizer
      7th World Congress of Biomechanics
    • Place of Presentation
      Boston (US)
    • Year and Date
      2014-07-06 – 2014-07-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] A numerical analysis of celler adhesion to planar wall mediated by ligand-receptor interactions2014

    • Author(s)
      Y. Ichikawa, Y. Imai, D. Matsunaga, S. Nix, T. Yamaguchi, T. Ishikawa
    • Organizer
      International symposium on integrated nanobiomechanics
    • Place of Presentation
      Boston (US)
    • Year and Date
      2014-07-05
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 体積率を変化させたカプセル濃厚懸濁液の数値解析2014

    • Author(s)
      松永大樹, 今井陽介, 山口隆美, 石川拓司
    • Organizer
      第19回計算工学講演会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(広島県広島市)
    • Year and Date
      2014-06-11 – 2014-06-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 物性の異なるカプセルを混合した懸濁液の数値解析2014

    • Author(s)
      伊藤広樹, 今井陽介, 松永大樹, 大森俊宏, 山口隆美, 石川拓司
    • Organizer
      第19回計算工学講演会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(広島県広島市)
    • Year and Date
      2014-06-11 – 2014-06-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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