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血沈現象の計算力学解析に基づく新しい血液検査チップの開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J04025
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 計算科学
研究機関東北大学

研究代表者

松永 大樹  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード赤血球 / 沈降速度 / 連銭 / 境界要素法 / GPU
研究実績の概要

1.「赤血球一体の再配向現象」の報告 Saarland大学Wagner教授との共同研究である「赤血球一体の再配向現象」についてその結果を学術誌に投稿したが,現在は査読結果に基づいて論文を修正している段階である.

2. 二体の赤血球・球体カプセルの沈降現象 希薄化させた小さな赤血球体積率下でも二体の赤血球の連銭が確認できることが実験で知られている.二体の赤血球接着は血漿高分子により近距離の引力によって引き起こされることが知られているが,遠く離れた二つの血球細胞が近づくメカニズムは流体力学的作用であると考えられる.本課題では二つの水平に並んだカプセルが接近するか離れるかはカプセルのアスペクト比が大きく要因であること明らかにし,アスペクト比が小さいカプセルほどお互いに接近する一方で,大きいカプセルほどお互いに遠ざけあうことがわかった.一方で上下に並んだカプセルではアスペクト比に依存せず互いに接近する速度を持ち,最終的には接着に至ることを解明した.従って現在までの結果を総合すると,赤血球二体の連銭は上下に並んだ二体の赤血球の速度差によって接着の形成に至ったと結論付けられる.

3. 血液(カプセル懸濁液)の粘弾性応答 また研究計画を越える範囲であるが,本課題では血液の粘弾性応答についての数値解析も実施した.赤血球をはじめとするカプセルは弾性体としての性質を持っているため,血液のようなカプセル懸濁液は粘弾性体として見做すことができる.本課題では懸濁液のカプセルの体積率が変化したときにその応答の位相がどのように変化するか,その詳細を解析した.本解析ではSAOSからLAOSまで広い領域で解析を実施したが,おおよそ全ての歪み,キャピラリー数において,体積率に対してほぼ線形に粘性応力応答の位相が弾性側へとシフトすることが明らかとなった.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] ザールラント大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Rheology of a dense suspension of spherical capsules under simple shear flow2016

    • 著者名/発表者名
      D. Matsunaga, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 786 ページ: 110-127

    • DOI

      10.1017/jfm.2015.666

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deformation of a micro torque swimmer2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, T. Tanaka, Y. Imai, T. Omori and D. Matsunaga
    • 雑誌名

      Proceedings of the Royal Society A

      巻: 472 号: 2185 ページ: 2185-2185

    • DOI

      10.1098/rspa.2015.0604

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Shape matters: Near-field fluid mechanics dominate the collective motions of ellipsoidal squirmers2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kyoya, D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori, and T. Ishikawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 92 号: 6 ページ: 63027-63027

    • DOI

      10.1103/physreve.92.063027

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Deformation of a spherical capsule under oscillating shear flow2015

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

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 762 ページ: 288-301

    • DOI

      10.1017/jfm.2014.649

    • 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
  • [雑誌論文] A full GPU implementation of a numerical method for simulating capsule suspensions2014

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

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 9 号: 3 ページ: 14-00039-14-00039

    • DOI

      10.1299/jbse.14-00039

    • NAID

      130004678607

    • ISSN
      1880-9863
    • 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
  • [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] 沈降赤血球の再配向現象に関する数値解析2016

    • 著者名/発表者名
      松永大樹,今井陽介,Christian Wagner,石川拓司
    • 学会等名
      第 28 回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス, 東京都目黒区
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Rheological analysis of dense capsule suspensions - effect of volume fractions2015

    • 著者名/発表者名
      Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Christian Wagner, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      The 3rd International Workshops on Advances in Computational Mechanics
    • 発表場所
      KFC hall&rooms, 東京都墨田区
    • 年月日
      2015-10-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A numerical simulation of cytoadhesion and rosette formation of red blood cells infected by malaria2015

    • 著者名/発表者名
      Yohsuke Imai, Yuki Ichikawa, Shunichi Ishida, Daiki Matsunaga, Stephanie Nix, Toshihiro Omori, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      The 8th Asian-Pacific conference on Biomechanics: AP Biomech 2015
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス, 札幌
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Orientation angle of a single red blood cell during sedimentation2015

    • 著者名/発表者名
      Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Christian Wagner, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      The 8th Asian-Pacific conference on Biomechanics: AP Biomech 2015
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス, 札幌
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rheological analysis of dense capsule suspensions2015

    • 著者名/発表者名
      Daiki Matsunaga
    • 学会等名
      ドルトムント工科大学 招待講演
    • 発表場所
      Dortmund, Germany
    • 年月日
      2015-06-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of viscoelastic properties of dense capsule suspension using boundary element method2015

    • 著者名/発表者名
      Daiki Matsunaga, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
    • 学会等名
      10th Annual European Rheology Conference
    • 発表場所
      Nantes, France
    • 年月日
      2015-04-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of rheological properties of dense suspensions using boundary element method2015

    • 著者名/発表者名
      D. Matsunaga, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa
    • 学会等名
      79th Annual Meeting of the DPG and DPG Spring Meeting
    • 発表場所
      Berlin (Germany)
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 遊泳微生物の変形シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      田中智之, 松永大樹, 今井陽介, 大森俊宏, 石川拓司
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部 第48回講演会
    • 発表場所
      東北大学工学研究科機械系講義棟(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カプセル懸濁液中におけるトレーサー粒子の挙動: トレーサー粒子径の影響2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤広樹, 今井陽介, 松永大樹, 大森俊宏, 山口隆美, 石川拓司
    • 学会等名
      第27回 バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2015-01-09 – 2015-01-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マラリア感染赤血球の回転運動・定常接着の数値計算2015

    • 著者名/発表者名
      市川祐樹, 今井陽介, 松永大樹, Stephanie Nix, 山口隆美, 石川拓司
    • 学会等名
      第27回 バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター
    • 年月日
      2015-01-09 – 2015-01-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Collective swimming of model micro-organisms2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, K. Kyoya, D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori
    • 学会等名
      JSMB/SMB 2014
    • 発表場所
      Osaka (Japan)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] HTML5を活用したインタラクティブ物理シミュレーション ~ タブレット端末による柔軟体・流体の力学計算 ~2014

    • 著者名/発表者名
      佐瀬一弥, 松永大樹, 藤原脩, 遠藤理平, 近野敦
    • 学会等名
      CEDEC2014
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Collective swimming of ellipsoidal squirmers2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, K. Kyoya, D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori
    • 学会等名
      DynaCaps2014: Dynamics of Capsules, Vesicles and Cells in Flow
    • 発表場所
      Compiegne (France)
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Rheological analysis of dense capsule suspension under simple shear flow condition2014

    • 著者名/発表者名
      D. Matsunaga, Y. Imai, T. Yamaguchi, T. Ishikawa
    • 学会等名
      DynaCaps2014: Dynamics of Capsules, Vesicles and Cells in Flow
    • 発表場所
      Compiegne (France)
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] H. Ito, Y. Imai, D. Matsunaga, T. Ishikawa, T. Yamaguchi2014

    • 著者名/発表者名
      Numerical analysis of capsule suspensions containing two different size capsules
    • 学会等名
      DynaCaps2014: Dynamics of Capsules, Vesicles and Cells in Flow
    • 発表場所
      Compiegne (France)
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Motions of ellipsoidal squirmers in a dense suspension2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, K. Kyoya, D. Matsunaga, Y. Imai, T. Omori
    • 学会等名
      7th World Congress of Biomechanics
    • 発表場所
      Boston (US)
    • 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] A numerical analysis of celler adhesion to planar wall mediated by ligand-receptor interactions2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ichikawa, Y. Imai, D. Matsunaga, S. Nix, T. Yamaguchi, T. Ishikawa
    • 学会等名
      International symposium on integrated nanobiomechanics
    • 発表場所
      Boston (US)
    • 年月日
      2014-07-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 体積率を変化させたカプセル濃厚懸濁液の数値解析2014

    • 著者名/発表者名
      松永大樹, 今井陽介, 山口隆美, 石川拓司
    • 学会等名
      第19回計算工学講演会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島県広島市)
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 物性の異なるカプセルを混合した懸濁液の数値解析2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤広樹, 今井陽介, 松永大樹, 大森俊宏, 山口隆美, 石川拓司
    • 学会等名
      第19回計算工学講演会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島県広島市)
    • 年月日
      2014-06-11 – 2014-06-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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