流れによる赤血球、ベシクルの形状転移

• Project Area: Creation of non-equilibrium soft matter physics: Structure and dynamics of mesoscopic systems
• Project/Area Number: 21015003
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 野口 博司 東京大学, 物性研究所, 准教授 (00514564)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2010: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2009: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ソフトマター物理 / 生物物理 / シミュレーション

Research Abstract

せん断流下での孤立した赤血球、脂質ベシクルの運動モードを研究した。脂質ベシクルの運動を表すのに、ベシクルの形状と流れの方向に対する傾斜角の2変数、もしくは3変数からなる微分方程式で表せる理論モデルを昨年度までに構築した。今年度はその模型を拡張し、高分子カプセルに応用した。膜の曲げ弾性に対して、ずれ弾性の大きい場合、相図が定性的に大きく変わり、tank-treadingとtumblingが同時に起こる領域がなくなることが明らかにした。シミュレーションで観測されていなかったためにこの共存相は理論のアーチファクトでないかと疑う研究者もいたが、本研究で膜の物性の条件で決まることがわかった。また、曲げ弾性が大きい場合、ずれ弾性に起因する傾斜角の振動とせん断流によるカプセルの形状変化に起因する傾斜角の振動が、複雑に絡んで、カプセルの多様なふるまいを生み出すことが明らかになった。
周期的にせん断強度を変動させた場合、赤血球、脂質ベシクルともに、多様な運動が起こることを昨年度明らかにしたが、本年度は赤血球において、模型を拡張し、熱揺らぎを考慮した。熱揺らぎによって、異なった運動モード間の変移が起こることを示し、温度上昇に伴い、指数関数的に増加することを明らかにした.

Research Products

• [Journal Article] 赤血球、脂質小胞の流動ダイナミクス (2010)
  • Author(s): 野口博司
  • Journal Title: 日本物理学会誌 Volume: 65(6) Pages: 429-432
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic modes of microcapsules in steady shear flow : Effects of bending and shear elasticities (2010)
  • Author(s): H.Noguchi
  • Journal Title: Physical Review E Volume: 81
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic modes of red blood cells in oscillatory shear flow (2010)
  • Author(s): H.Noguchi
  • Journal Title: Physical Review E Volume: 81
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamics of Fluid Vesicles in Oscillatory Shear Flow (2010)
  • Author(s): H.Noguchi
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan 79(2)
  • NAID: 40016969894
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Swinging and synchronized rotations of red blood cells in simple shear flow (2009)
  • Author(s): H.Noguchi
  • Journal Title: Physical Review E 80
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Dynamics of red blood cells and lipid vesicles in flows (2011)
  • Author(s): H.Noguchi
  • Organizer: Korea University-The University of Tokyo 1 st Joint Workshop on Bio-Soft Matter
  • Place of Presentation: 東京大学(本郷)
  • Year and Date: 2011-02-21
• [Presentation] マイクロメートルでの脂質2分子膜、ベシクルの構造形成 (2010)
  • Author(s): 野口博司
  • Organizer: 先端化学技術部会コンピュータケミストリー分科会講演会
  • Place of Presentation: ハーモニーホール(東京)
  • Year and Date: 2010-09-01
• [Presentation] ナノからマイクロメートルでの脂質分子の構造形成 (2010)
  • Author(s): 野口博司
  • Organizer: 第4回分子科学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学(駒場)
  • Year and Date: 2010-07-10
• [Presentation] 単純せん断流、円管流における赤血球、脂質小胞のダイナミクス (2010)
  • Author(s): 野口博司
  • Organizer: 第15回計算工学会講演会
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡市)
  • Year and Date: 2010-05-28
• [Presentation] Dynamics of Red Blood Cells And Liposomes in Flows (2010)
  • Author(s): 野口博司
  • Organizer: International Symposium : Fifty Years of Biophysics Research at Nagoya University
  • Place of Presentation: 名古屋大学(名古屋市)
  • Year and Date: 2010-03-14
• [Presentation] Dynamics of Red Blood Cells and Fluid Vesicles in Flows (2009)
  • Author(s): 野口博司
  • Organizer: Conference on Computational Physics 2009
  • Place of Presentation: 高雄(台湾)
  • Year and Date: 2009-12-16
• [Presentation] Dynamics of Red Blood Cells in Steady and Oscillatoryshear Flows (2009)
  • Author(s): 野口博司
  • Organizer: Juelich Soft Matter Days 2009
  • Place of Presentation: ボン(ドイツ)
  • Year and Date: 2009-11-12
• [Presentation] 周期的なせん断流下での赤血球のダイナミクス (2009)
  • Author(s): 野口博司
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学(熊本市)
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] Dynamics of Vesicles and Red Blood Cells in Flows (2009)
  • Author(s): 野口博司
  • Organizer: Yukawa International Seminars 2009(YKIS 2009)"Frontiers in Nonequilibrium Physics : Fundamental Theory, Glassy & Granular Materials, and Computational Physics"
  • Place of Presentation: 京都大学(京都市)
  • Year and Date: 2009-08-10