血球の変形挙動に与える固体壁の影響に関する実験的研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750132
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 白井 敦 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (20302226)
• Keywords: 好中球 / 微小血管 / 有限要素法 / 粘弾性 / 赤血球

Research Abstract

血液は,毛細血管内では単一の流体と見なすことができず,血球の存在が血液全体の流動に与える影響を無視できない.従来の研究では赤血球の流動を中心として数多くの研究が行われてきたが,血球と血管壁等固体壁との摩擦に関する研究はほとんど行われていない.
本年度は,血球と固体壁との摩擦係数を測定するための実験システムの設計および制作を行った.そして,まず第一段階として血液の中で最も多数を占める血球成分である赤血球の固体壁との干渉の影響を観察した.その結果,遠心力の増大とともに線形的に血球の移動速度がすると見込まれていたが,血漿の濃度によってこれが大きく変化することが認められた.理論解析との比較により,これは,血球が浮力を得て壁面との隙間が大きくなるためではないかと考えられた.しかし,現システムでは実際に隙間の大きさを測定することができず,また,顕微鏡の解像度の限界により,移動中の血球の微細な挙動を観察することが不可能であった.そのため,今後システムの更なる改良を行う予定である.
また,好中球は固体壁の干渉が赤血球よりも顕著でああり,肺の微小血管網における血管内壁への血球の付着とそれに伴う血球濃度の上昇が免疫機構に大きな影響を与えると考えられている.これを明らかにするためには微小血管における好中球の通過特性を知る必要があるが,従来の実験ではマイクロピペットによる吸引実験に基づいたモデルしかなかった.ピペット端面は直角であり実際の血管入口形状とは大きく異なるため,本研究では,固体壁との摩擦を考慮する前に,この入口形状の影響を数値的に調べた.その結果,従来のモデルでは好中球の通過時間を過剰に見積もることを明らかにした.

Research Products

• [Publications] 白井 敦: "毛細血管狭窄部における好中球の変形挙動"第79期日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集. 37 (2001)
• [Publications] Atsushi SHIRAI: "The Effect of Neutrophil Activation on Transit Time through Pulmonary Capillaries"Proceedings of the 1st International Symposium on Advanced Fluid Information. 121-124 (2001)
• [Publications] 白井 敦: "狭窄部を持つ毛細血管内における好中球の流動特性"日本機械学会第12回バイオエンジニアリング学術講演会・秋期セミナー. 55-56 (2001)