2019 Fiscal Year Annual Research Report
Lagrangian simulation of transport and adhesion behavior of cellular particles through fibrous layer
| Project/Area Number |
17K14592
|
|---|
| Research Institution | Kansai University |
|---|
Principal Investigator |
大友 涼子 関西大学, システム理工学部, 助教 (00726862)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 繊維層 / 移動特性 / Stokes flow / PRPフィルター |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では多血小板血漿（PRP）作製のためのフィルターによる濾過プロセスを念頭に置き，それらを通して，複雑な繊維層の構造が粒子の移動特性に与える影響を明らかにすることを目的とした．繊維層中を流れるマイクロ粒子1つ1つの挙動をシミュレートし，令和元年度には「繊維層の構造が内部の細胞の移動特性に与える影響」の解明を目指した．
前年度に作成した計算コードを用いて，繊維半径の1~2倍の半径をもつ細胞粒子の挙動を数値解析により求めた．繊維の配置が等しい繊維層中にサイズの異なる粒子を透過させた結果を比較すると，大きな粒子ほど繊維によって多く捕集されるものの，大きな粒子が捕集されない位置で小さな粒子が捕集される現象が起こった．その理由として，細胞粒子間の相互作用および繊維と粒子間の相互作用の違いにより，粒子のサイズによって繊維層中での挙動が大きく異なることが考えられた．挙動の違いとして，細胞粒子群の拡がり，個々の粒子の速度，粒子群の速度のばらつきについて詳しく解析し，粒子サイズによる影響を考察した．これらの解析は，繊維体積率3%，5%，7%の各場合について行った．全体的な傾向は体積率によらず等しかったが，体積率の大きい場合には粒子が繊維を避ける頻度が高いため，粒子サイズによる挙動の違いが顕著であった．また，繊維形状の影響として，繊維の屈曲に着目した．これまでの研究では屈曲角を定義し，繊維の折れ曲がりの度合いで屈曲を表していたが，より一般的な曲率と捩率をパラメータとしたモデルに改良した．微粒子挙動の解析には至らなかったが，流体のみを流したときの透過率が曲率と捩率の比によって影響を受けることを明らかにした．
以上から，細胞粒子の繊維への付着は再現しきれなかったものの，繊維層中での粒子1つ1つの挙動を解析した結果から，繊維層の構造の影響について，基礎的かつ定量的な知見を得ることができた．
|
Research Products
(4 results)
