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毛細血管網における血球の変形・流動特性の微小流路を用いた実験的研究

Research Project

Project/Area Number 17760130
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

白井 敦  東北大学, 流体科学研究所, 講師 (20302226)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Keywords好中球 / 毛細血管 / 微小流路 / 摩擦特性
Research Abstract

申請者は,毛細血管を模擬した微小流路における血球流動の観察システムを構築した.流路はPDMSで作成したが,ガラスが濡れた状態ではPDMSの吸着力が著しく減少したため,ガラスとPDMSを圧着させるためのホルダーを作成した.その結果,好中球を流路に還流させることに成功した.ただし,実験観察において,好中球が流路壁面に付着して流れない場合が多く見られた.そのため,まず,好中球の流路への付着を防ぐコーティング手法を検討した.傾斜遠心顕微鏡を用いて解析を行った結果,MPCポリマーによるコーティングによって,流路構成部材と好中球の付着を著しく減少させることが可能となった.また,これを用いて部材と好中球との摩擦特性の計測も行った.その結果,好中球は,赤血球と異なり,静止摩擦が働くことを示した.また,摩擦特性に強い非線形を示すことを確認した.これは,血球が部材表面を移動する形態が,血球に掛かる遠心力の大きさによって異なるためであると推察される.すなわち,遠心力が比較的小さい場合は部材表面を転がり,遠心力が大きくなると滑って移動すると考えられる.
流路をMPCポリマーでコーティングし,種々の形状の流路における好中球の流動特性を,血球の流路通過時間に着目して計測した.そして,平成17年度に構築した数学モデルとの比較を行い,その妥当性を検討した.ただし,設計した微小流路の幅は5μmであったが,工作精度の限界のために3.5〜7μmと大きな開きがあったため,定量的な比較にまでは到達しなかった.これらの結果は国内外の専門学会において発表を行った.
また,毛細血管ネットワークにおける好中球の流動を数値的に解析した.種々のパラメータが血球の流動パターンに与える影響を解析し,その結果は現在専門雑誌に投稿中である.

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (11 results)

  • [Journal Article] Numerical simulation of flow of viscoelastic neutrophil models in a rectangular capillary network : Effects of capillary shape and cell stiffness on transit time2007

    • Author(s)
      A.Shirai, R.Fujita, T.Hayase
    • Journal Title

      Technology and Health Care 15・2

      Pages: 131-146

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 3-D numerical simulation of flow of a neutrophil for the retention time in a moderate constriction of a rectangular microchannel2006

    • Author(s)
      Atsushi Shirai, Sunao Masuda, Toshiyuki Hayase
    • Journal Title

      Proc. ASME 2006 Summer Bioeng. Conf. (CD-ROM)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Numerical simulation of 3-D deformation of a neutrophil in a rectangular microchannel2006

    • Author(s)
      Atsushi Shirai, Sunao Masuda, Toshiyuki Hayase
    • Journal Title

      J. Biomech. (Abstracts of the 5th World Congress of Biomechanics) (CD-ROM)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 好中球の物性が毛細血管網の通過に与える影響2006

    • Author(s)
      白井敦, 早瀬敏幸
    • Journal Title

      日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集 06・21(CD-ROM)

      Pages: 106-106

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 微小流路における好中球の観察システムの改良(MPCコーティングによる血球の流路への付着阻止)2006

    • Author(s)
      朝比奈翔, 白井敦, 早瀬敏幸
    • Journal Title

      日本機械学会第17回バイオフロンティア講演会講演論文集 06・46

      Pages: 59-60

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Numerical analysis of effect of cross-section of microchannel on transit characteristics of a neutrophil2005

    • Author(s)
      Sunao MASUDA, Atsushi SHIRAI, Toshiyuki HAYASE
    • Journal Title

      Proc.5th Int.Symp.Advanced Fluid Information

      Pages: 64-65

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Three-dimensional numerical analysis of plasma flow around a neutrophil in a microchannel2005

    • Author(s)
      Atsushi SHIRAI, Sunao MASUDA, Toshiyuki HAYASE
    • Journal Title

      Proc.ASME 2005 Summer Bioengieering (CD-ROM)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Numerical simulation for Spatial distribution of neutrophils in a capillary network2005

    • Author(s)
      Atsushi SHRAI, Toshiyuki HAYASE
    • Journal Title

      Proc.6th Int.Symp.Future Medical Engineering based on Bio-nanotechnology (21st.Century COE Program)

      Pages: 60-61

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Moderate constriction model for neutrophils flow in pulmonary capillaries2005

    • Author(s)
      A.Shirai, R.Fujita, T.Hayase
    • Journal Title

      Proc.12th Int.Conf.Biomed.Eng., 6th Int.Symp.Future Medical Engineering based on Bio-nanotechnology (21st Century COE Program)

      Pages: 8-9

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 微小流路の断面形状が好中球の流動特性に与える影響の数値解析2005

    • Author(s)
      増田直, 白井敦, 早瀬敏幸
    • Journal Title

      日本機械学会2005年度年次大会講演論文集 6

      Pages: 141-142

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 毛細血管ネットワークにおける好中球の濃度分布に関する数値解析2005

    • Author(s)
      白井敦, 早瀬敏幸
    • Journal Title

      日本流体力学会年会2005講演論文集 (CD-ROM)

      Pages: 313-313

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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