2005 Fiscal Year Annual Research Report
バイオチップ内マイクロ流路中の全血に対する血流解析システムの開発
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17500321
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
板東 潔 関西大学, 工学部, 教授 (70156545)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大場 謙吉 関西大学, 工学部, 教授 (30029186)
桜井 篤 関西大学, 工学部, 専任講師 (50162334)
田地川 勉 関西大学, 工学部, 助手 (80351500)
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| Keywords | バイオチップ / マイクロ流路 / 数値シミュレーション / 赤血球 / 連成解析 / 毛細血管 / 変形能 / 生体外実験 |
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| Research Abstract |
Immersed boundary法により血漿流れと赤血球の変形に関する連成問題を解いた。ただし血漿流れはストークス流れとすることにより,NS方程式を解くよりも高速に連成問題を解くことができた。また,赤血球の変形を高精度に解析するためには赤血球膜の正確なモデル化が必要である。そこで,赤血球の二次元と三次元モデルに対するモデル化と数値シミュレーションを行った。そして,計算結果の妥当性を検討するため,マイクロチャンネルアレイを用いた毛細血管中の赤血球の挙動と変形能に関する生体外実験を行い,変形及び回復過程の観測と理論解析を行った。
Immersed boundary法は一様な正方形(三次元では立方体)メッシュに対して開発された解法であるが,このままでは複雑な形状の実際の流路への適用が困難である。そこで,非一様メッシュに対して適用可能になるように,Immersed Finite Element Methodを適用した計算法の開発を試みた。
二次元モデルでは赤血球膜をバネとダッシュポットでモデル化するが,三次元モデルではモデル化の精度向上のため,歪みエネルギー関数を用いてモデル化を行い,さらに計算速度の高速化のための計算法の改良を行った。
赤血球膜の妥当なモデル化の検討のため,気道の基底膜のモデリングを行い,時間スケールの微小な現象では膜の粘性効果の考慮が不可欠であることを明らかにし,さらに膜の減衰係数の算定法およびモデリングに関する提案と検証実験を行った。
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