2010 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 慶應義塾大学, 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 / 実験 |
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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.
本年度は昨年度開発した計算手法の定量的な検証のために,まず従来の研究で良く用いられているFront-Tracking法(ラグランジュ系)の計算と比較した.またこれを拡張し3次元コードを開発した.本研究ではオイラー系で全てを表現することを目的としているため,細胞膜モデルとして従来良く用いられてきた超弾性体モデルは適用しにくい.そこで,等方性弾性皮膜モデルを適用し,これを超弾性体モデルを用いた計算と比較したところ,微小変形の場合には両者は定量的に一致するが,等方性弾性皮膜モデルでは大変形は正しく捕えられないという結果が得られた.この点の改良は最終年度の課題とする,また,計算の検証用データを得るために,液相中の気泡および液滴の挙動の実験を行い,画像計測データを得た.最終年度に計算と実験との本格的な比較を行う予定である.
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