| 研究概要 |
バイオチップ内のマイクロ流路をモデル化した流路に対し,Immersed boundary法を用いて血漿流れと赤血球の変形に関する連成問題を解く実用的な二次元,軸対称,および三次元の計算法を示した。Immersed boundary法を用いて連成問題を解く場合,赤血球の存在は流れの方程式における体積力として評価される。したがって高度にチューニングされた流れの解析ソフトのユーザ・サブルーチンに構造解析プログラムを組み込むことにより,計算プログラムの作成および計算効率を非常に高めることができる。このような実用的解法を提案し,Tank-Treading運動やパラシュート形状への変形のシミュレーションなどの計算により有効性を確認した。また実用的解法として軸対称変形を仮定した方法が有効であるが,赤血球膜の軸対称変形における基礎方程式を示し,マイクロ流路内での変形のシミュレーションを行うことにより,二次元変形との比較,および軸対称変形理論の適用可能性について検討を行った。計算結果の妥当性を検討するため,マイクロチャンネルアレイを用いた毛細血管中の赤血球の挙動と変形能に関する生体外実験を行い,変形及び回復過程の観測と理論解析を行った。また,赤血球膜の妥当なモデル化の検討のため,気道の基底膜のモデリングを行い,時間スケールの微小な現象では膜の粘性効果の考慮が不可欠であることを明らかにし,さらに膜の減衰係数の算定法およびモデリングに関する提案と検証実験を行った。また赤血球が流路壁面と接触する場合の接触特性を解析するために,模擬赤血球がマイクロマニピュレータ内で変形する変形量よりヤング率を求めた。さらに,μ-TAS等のバイオチップへの拡張のために,MEMSにより作製された血液採取システムにおける血流動態を観察して滴用可能性を検討した。
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