2009 Fiscal Year Annual Research Report
界面捕獲法による流路中の細胞挙動の数値シミュレーション
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21760136
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
深潟 康二 Keio University, 理工学部, 専任講師 (80361517)
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| Keywords | 細胞 / 流体工学 / 数値シミュレーション / マイクロ流路 / 弾性皮膜 / 粘弾性 / Level Set法 / 衡突モデル |
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| Research Abstract |
生化学分析や細胞の培養などを行うμTAS内では微細加工技術により製作されるマイクロ流路が形成されている.マイクロ流路中の実験では圧力や流速分布の実験的測定は難しいため,実験を補間すべく,マイクロ流路中の細胞挙動を再現できる数値シミュレーション技術の構築が期待されている.細胞の力学的な特性は粘弾性を持つことであり,この粘弾性挙動は例えば赤血球をマイクロピペットで吸引することにより観察できる.これまで細胞挙動は様々な数値シミュレーション手法を用いて解析されているが,本研究では連続体としての界面相互作用を取り入れやすいLevel Set法を用いる.細胞とマイクロ流路中の流体を液液二相流であると仮定し,マイクロ流路の流れ中での細胞挙動を解析できる手法を開発する.
本年度は細胞モデルの細胞膜に等方性弾性皮膜モデルを適用し,Level Set関数による細胞膜の変位算出方法を提案した.急拡大縮小流路での数値シミュレーション結果より提案した細胞モデルは変形を捕らえることができるということがわかった.また複数の細胞モデルを取り扱う場合に細胞モデルが重なることを回避するために反発力モデルを提案した.細胞モデル同士を衝突させるシミュレーションから,細胞同士が衝突した時に反発力を入れた計算では界面の重なりを回避できることがわかった.本研究で提案した手法は簡便かつLevel Set法との親和性の高いものであり,容易に3次元計算に拡張できると考えられるため,次年度は実際に提案手法を3次元に拡張し,手法の妥当性を検証する予定である.
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