1999 Fiscal Year Annual Research Report
超音波を用いた細胞破壊プロセスの数理解析的手法による最適化
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11694150
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
玉川 雅章 京都大学, エネルギー科学研究所, 講師 (80227264)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤松 映明 摂南大学, 工学部, 教授 (40025896)
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| Keywords | 超音波 / 細胞破壊 / 数理モデル / バイオプロセス |
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| Research Abstract |
本研究の目的は,日本側で改良および拡張された超音波による生体細胞変形挙動の数理モデルを用いた周波数と変形振幅が可変の超音波発生装置を製作し,これを実際の生体細胞に作用させることで細胞破壊を行うことにある.共同研究の役割分担としては,日本側がこの細胞破壊の数理モデルの改良および拡張,ドイツ側が実際の装置の試作を行うことにある.国際共同研究という性格をふまえた上で,以下のように本年度の成果を得た.
(1)2年間にわたる研究用の細胞破壊装置の改良・拡張費用のためにドイツ科学研究協会(DFG)に対して新たな申請を行った.これにより,残り1年でのドイツにおける実験装置の改良・拡張に関しては円滑に進行することができることとなる.
(2)日本側の数理モデルを超音波が気泡が内包されている細胞や同じく気泡が内包されているマイクロカプセルに対して拡張し,内部中心に小さな気泡がある場合,気泡がない場合に比べて細胞やマイクロカプセルの壁が壊れにくいという結果を得た.これにより,細胞内の気泡によって細胞壁が壊される場合は,細胞内部の気泡の非球形振動およびマイクロジェットによる壁破壊が主な原因となることが考えられる.今後はこのモデルを拡張して,気泡が崩壊する状態にまで再現できる数理モデルを開発する予定である.
(3)ドイツ側の装置開発に際し,超音波素子としてその周波数可変のシステムが問題となっており,今後は全体の細胞を破壊するデバイス開発とともにこの素子部分の改良していく予定である.
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[Publications] M.Tamagawa,T.Akamatsu,T.Sano: "Hemolysis(Erthrocyte Damage)Model for Prediction in Turbulent Shear Blood Flow"Turbulence and Shear Floe-1(1-st International Symposium),. 837-842 (1999)
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[Publications] M.Tamagawa,T.Akamatsu: "Modeling of Deformation for Living Tissue Cells with Structure by Propagating Shock Wave"Proc.of 22 st International Symposium on Shock Waves. (To be published). (1999)
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[Publications] 玉川雅章,佐野貴司,赤松映明: "オリフィス管内せん断血流の溶血特性予測(第2報,粒子の慣性力と壁面接触の影響)"日本機械学会論文集 B編. 98-1217. 1621-1628 (1999)
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[Publications] M.Tamagawa,T.Akamatsu: "Effects of Shock Waves on Living Tissue Cells and its Deformation Process Using a Mathematical model"JSME International Journal Series C. 42-3. 640-647 (1999)
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[Publications] M.Tamagawa,T.Akamatsu,T.Sano: "Prediction for Hemolysis Properties in Shear Blood Flows of the Pipe-orifice-Effects of Particle Inertia and Contact with wall-"JSME International Journal Series B. (To be published). (2000)
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[Publications] 玉川雅章,山野井一郎,Bernd Genenger,Marcus Schaefer: "衝撃波による気泡内包細胞の破壊"平成11年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 633-636 (2000)
