血球バイオメカニクスに基づく微小管網内レオロジーと急性循環障害機序の理解

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H03915
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 坪田 健一 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10344045)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 微小循環 / 赤血球 / 白血球 / バイオメカニクス / 血流

Outline of Annual Research Achievements

微小管路における血流挙動をマルチスケールバイオメカニクスに基づいて理解するため，以下の検討を進めた．
１．直管，２分岐管および実血管形状を模した多分岐管について，管径をパラメタとして微小流路を試作した．トレーサー粒子と高速度カメラを用いた計測法を用いて，試作した流路内の流れ場を定量的に求めた．
２．従来提案されてきた赤血球の力学モデルについて，せん断流れにおける変形と膜回転周期を高精度で表現することを試みた．その結果，非線形な粘弾性特性の精緻なモデリングが重要になることがわかった．
３．複数赤血球の変形と運動を高精度かつ効率的に計算するために，粒子法コードの高精度化を行うと共に，スペクトラル境界要素法の開発を進めた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実験計測方法および計算機シミュレーション法の開発が想定通りに進み，それを用いた初期の研究成果が得られた．

Strategy for Future Research Activity

開発した実験手法および計算手法を洗練させながら，力学原理に基づいて，力学パラメタ間の関係を定量的に明らかにしていく．

Research Products

• [Journal Article] Cavopulmonary Connection Is Superior to Atriopulmonary ConnectionFontan in Preventing Thrombus Formation: Computer Simulation of Flow-Related Blood Coagulation (2015)
  • Author(s): Sughimoto, K., Okauchi, K., Zannino, D., Brizard, C., Liang, F.,Sugawara, M., Liu, H. and Tsubota, K.
  • Journal Title: Pediatric Cardiology Volume: 36 Pages: 1436-1441
  • DOI: 10.1007/s00380-015-0758-x
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 微小流路内れ下における血栓形成の実験計測（壁面せん断速度の影響） (2016)
  • Author(s): 小池一輝，三好洋美，田中博人，劉浩，坪田健一
  • Organizer: 日本機械学会第２８回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2016-01-09 – 2016-01-10
• [Presentation] Experimental Measurements of Thrombus Formation under Fluid Flow in Micro Channel (2015)
  • Author(s): Koike, K., Tsubota, K., Liu, H.
  • Organizer: 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (APBiomech2015)
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Computer simulation of blood cell motion based on viscoelastic deformation (2015)
  • Author(s): Tsubota, K.
  • Organizer: 7th International Conference on Computational Methods (ICCM2015)
  • Place of Presentation: Auckland, NZ
  • Year and Date: 2015-07-14 – 2015-07-17
  • Int'l Joint Research / Invited