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流体-薄膜連成計算によるカプセルのラテラルマイグレーションの解明

研究課題

研究課題/領域番号 13J04880
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 流体工学
研究機関東北大学

研究代表者

NIX Stephanie  東北大学, 大学院医工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013 – 2014
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードLateral migration / capsulo / Stokes flow / boundary integral method / lateral migration / capsule
研究実績の概要

Lateral migration is the movement of a deformable particle perpendicular to the direction of a surrounding fluid flow. In cases when the effect of inertia can be neglected, such as in the microcirculation, only the presence of a wall or shear gradient results in the lateral migration of deformable particles such as cells. For example, in blood flow, red blood cells are observed to migrate away from the blood vessel wall, leading to the formation of a cell-free layer near the wall. On the other hand, the migration of white blood cells and platelets to the vessel wall is essential for bodily functions such as immune functions and coagulation to occur properly. The aim of this research is to clarify the effect of lateral migration with a capsule model for blood cells using a bottom-up approach. In the past year, the following has been accomplished :
Analysis of effect of flow curvature
The lateral migration of capsules in an unbounded Poiseuille flow was compared to that of capsules in a Poiseuille flow placed near a wall. It was shown that, for capsules in an unbounded Poiseuille flow, the lift velocity of the capsule is proportional to a parameter expressing the curvature of the external flow field. Then, comparing the lift velocity of the capsule in an unbounded Poiseuille flow to that of a capsule in a near-wall Poiseuille flow, we derived a relation that expresses the contribution of the flow curvature to the lift velocity of a capsule in a near-wall Poiseuille flow. This relation can be used to determine whether the effect of the flow curvature or presence of a nearby wall can be neglected.

現在までの達成度 (段落)

本研究課題は平成26年度が最終年度のため, 記入しない.

今後の研究の推進方策

本研究課題は平成26年度が最終年度のため, 記入しない.

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Lateral migration of a spherical capsule near a plane wall in Stokes flow2014

    • 著者名/発表者名
      Stephanie Nix, Yohsuke Imai, Daiki Matsunaga, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 90 号: 4 ページ: 048009-048009

    • DOI

      10.1103/physreve.90.043009

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Effect of flow curvature on the migration of blood cells2015

    • 著者名/発表者名
      Stephanie Nix, Yohsuke Imai, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      The 8th Asian-Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
    • 説明
      【発表確定】
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カプセルの移動現象 : ずり速度勾配と壁の影響2015

    • 著者名/発表者名
      Stephanie Nix, 今井陽介, 石川拓司
    • 学会等名
      第20回計算工学講演会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2015-06-08 – 2015-06-10
    • 説明
      【発表確定】
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of shear gradient and wall on capsule lateral migration2014

    • 著者名/発表者名
      Stephanie Nix, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      7th World Congress on Biomechanics
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, ボストン (米国)
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Capsule lateral migration in an unbounded plane Poiseuille flow and near-wall shear flow2014

    • 著者名/発表者名
      Stephanie Nix, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      International Symposium on Integrated Nanobiomechanics
    • 発表場所
      Hyatt Regency, ボストン (米国)
    • 年月日
      2014-07-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 壁近傍のせん断流れにおけるカプセル挙動の数値シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      Nix Stephanie, 今井陽介, 松永大樹, 山口隆美, 石川拓司
    • 学会等名
      第26回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of capsule migration near a plane wall2013

    • 著者名/発表者名
      Stephanie Nix, Yohsuke Imai, Daiki Matsunaga, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      7^<th> Asian Pacific Conference on Biomechanics
    • 発表場所
      韓国ソウル市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effect of asymmetrical deformation on capsule lateral migration2013

    • 著者名/発表者名
      Stephanie Nix, Yohsuke Imai, Daiki Matsunaga, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      66^<th> Annual Meeting of the Division of Fluid Dynamics of the American Physical Society
    • 発表場所
      アメリカピッツバーグ市
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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