擬似血液の高速生成及び高精度レオロジー測定による血球成分の力学特性解析手法の確立
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21K04863
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29010:Applied physical properties-related
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
平野 太一 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (00401282)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 流動特性評価 / マイクロゲル生成 / 血液粘度 / レオロジー測定 / 血液流動特性 |
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| Outline of Research at the Start |
独自開発手法である電磁スピニング法は、従来のレオメータに比べて同等かそれ以上の測定精度を有しており、その上で試料容器や回転子を完全密閉し使い捨て利用もできる革新的な計測手法である。今後は血液の流動特性データを基に血流の精密数値計算や健康管理チェックなどに役立てたいと考えているが、検証実験の段階で採血した血液を使用するとなると配慮すべき課題は多い。本研究では微小液滴生成・制御技術を駆使して、力学物性が既知であるマイクロゲル構造体を疑似血球として生成し、その分散液をコントロール試料として粘度のずり速度依存性を詳細に調べ、分散体（血球成分）の力学特性を解析するためのモデル関数構築を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，電磁回転式非接触トルク印加装置（以下，EMSシステムと称する）による血液の流動特性解析への足がかりとして，濃度・サイズ・力学物性を調整可能な擬似血球を大量かつ安定に自作すること，およびその構造物の分散液が示すずり速度に依存した粘度変化の挙動から，分散体の特性を抽出するためのモデル関数を見つけることを目的としている。疑似血球生成に用いる試料は，アルギン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液の組み合わせである。10～100ミクロン程度のサイズになると，表面・界面のダイナミクスが液滴の慣性による運動より支配的であり，一方の液滴をもう一方のバルク内に撃ち込んで侵入させることは原理的に困難となる。そこで，両サンプルを液滴として空中に射出し衝突・融合させることで，ゲル膜を有するカプセル形状の構造体（以下，マイクロゲル粒子と称する）を自発的に高スループットで生成する手法を確立した。生成したマイクロゲル粒子を分散させた系は，凝集と再分散を繰り返せること，および沈殿層と上澄み液との比率は，遠沈させても変わらないことを確かめた。この事実から，マイクロゲル粒子の変形の時間応答は数秒以下であることが予想される。分散液の流動特性については，粒子の力学物性評価を直接可能にするような関数の決定までは至らなかったが，特に体内血流のせん断速度範囲内において，粘度がせん断速度のべき乗で変化する挙動を示すことを突き止めた。さらに，沈殿を伴うような分散液の測定スキームについて，単純なせん断速度の連続掃引による測定では，増速時と減速時でデータに違いが生じる，いわゆる履歴を持つことが示唆された。一方で，EMSシステムの特徴である高速回転による再分散機構を，１０秒程度ずつ速度変化の合間に差し挟むような測定を行うことで，履歴の影響を受けないデータを得ることに成功した。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
