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血液レオロジーの起源:単体から二体、多体の相互作用の包括的理解へ

研究課題

研究課題/領域番号 17K18759
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 物性物理およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

伊藤 弘明  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(PD) (10783186)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード赤血球 / 細胞力学 / ヘモレオロジー / マイクロ流体工学 / パターン形成 / 多体相互作用 / 物性実験
研究成果の概要

血液はたくさんの柔らかい血球細胞が分散した溶液である。このような溶液の流動性は単純な粘性流体とは大きく異なる。本研究では、マイクロ流路と呼ばれる、毛細血管と同じくらい細い管を用いた実験を行い、個々の赤血球が流れの中で作る空間パターンを調べた。その結果、赤血球の密度(ヘマトクリットとも呼ばれる、血液中の赤血球体積分率)が生体内と同程度の条件において、赤血球周囲に生じる流れにより赤血球の撹拌が激しくなり、また特徴的な速度相関の空間構造をつくることが実証された。さらに高密度では、密なパッキングによりこの空間構造が消失することもわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

血液はたくさんの柔らかい血球細胞が分散した溶液であり。このような溶液がどのように流れるのか、どのようにサラサラ・ドロドロ(粘性)の性質が現れるのかを知ることは、医療の進展にもつながる基礎科学の目標の一つである。本研究結果では、赤血球の密度に応じて流れ方が質的に異なり、特に生理濃度以上の赤血球密度では流体よりも粒子としての性質が流れに強く影響することがわかった。ここで得られた成果は、貧血や多血症、脱水症状などの異常時における血液の流れ方の理解に向けた大きな手がかりとなる。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 11件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] National Chiao Tung University(その他の国・地域(台湾))

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Deformation of a red blood cell in a narrow rectangular microchannel.2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takeishi, Hiroaki Ito, Makoto Kaneko, Shigeo Wada.
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 10 号: 3 ページ: 199-199

    • DOI

      10.3390/mi10030199

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] LED-CT Scan for pH Distribution on a Cross-Section of Cell Culture Medium2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuya Higashino, Toshio Takayama, Hiroaki Ito, Mitsuhiro Horade, Yasutaka Yamaguchi, Chia-Hung Dylan Tsai, and Makoto Kaneko
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 18(1) 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3390/s18010191

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On-chip density mixer enhanced by air chamber2018

    • 著者名/発表者名
      Toshio Takayama, Hiroki Miyashiro, Chia-Hung Dylan Tsai, Hiroaki Ito, Makoto Kaneko
    • 雑誌名

      Biomicrofluidics

      巻: 12 号: 4 ページ: 044108-044108

    • DOI

      10.1063/1.5033482

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 自動細胞品質評価のためのOn-chip対象物位置制御システムの最適化2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘明, 小宮拓也, 洞出光洋, 高山俊男, 金子真
    • 雑誌名

      再生医療とリハビリテーション

      巻: 1 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] On-chip dynamic mechanical measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kirimoto, Hiroaki Ito, Mitsuhiro Horade, Toshio Takayama, Misato Chimura, Tomohito Ohtani, Yasushi Sakata, Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 32nd International Conference on IEEE Micro Electro Mechanical System (MEMS 2019, Seoul, Korea)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How to measure cellular shear modulus inside a chip: Detailed correspondence to the fluid-structure coupling analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ito, Naoki Takeishi, Atsushi Kirimoto, Misato Chimura, Tomohito Ohtani, Yasushi Sakata, Mitsuhiro Horade, Toshio Takayama, Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 32nd International Conference on IEEE Micro Electro Mechanical System (MEMS 2019, Seoul, Korea)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DC電場に誘起される荷電脂質ベシクルの相分離と細孔形成2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘明、樋口祐次、下川直史
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Integration of fluctuation spectroscopy into a microfluidic platform for novel cellular viscoelastic measurement2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ito, Chia-Hung Dylan Tsai, Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 31st International Conference on IEEE Micro Electro Mechanical System (MEMS 2018, Berfast, UK)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of both viscous and elastic constants of a red blood cell in a microchannel2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kirimoto, Hiroaki Ito, Chia-Hung Dylan Tsai, Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 31st International Conference on IEEE Micro Electro Mechanical System (MEMS 2018, Berfast, UK)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of micromanipulator with semiconductor strain gauge that can be used in solution for characteristics measurement2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Horade, Osamu Tabata, Hiroaki Ito, Toshio Takayama, Dylan Tsai, Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS2018, Kaohsiung, Taiwan)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatically optimized on-chip feedback manipulation toward clinical use2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ito, Takuya Komiya, Mitsuhiro Horade, Toshio Takayama, Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS2018, Kaohsiung, Taiwan)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deep learning assisted analysis of multiple individual red blood cells in blood flow2018

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Akai, Hiroaki Ito, Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS2018, Kaohsiung, Taiwan)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coarse-grained molecular dynamics simulation of phase separation and morphological dynamics of a charged lipid vesicle2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ito, Yuji Higuchi, Naofumi Shimokawa
    • 学会等名
      Soft Matter Physics: from the perspective of the essential heterogeneity (SMPH2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On-Chip Measurement of Red Blood Cell Mechanics2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ito
    • 学会等名
      2018 International Workshop on Bio/Medical/Cognitive Science -Current and Future Direction-
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体界面の粘弾性:膜ゆらぎと大変形の相関2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘明、桐本淳司、C. H. Dylan Tsai、金子真
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] オンチップマニピュレーションで抽出する赤血球の時変粘弾性2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘明、北村颯太、柳原大貴、洞出光洋、高山俊男、金子真
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 血液の2次元流れにおける血球密度依存性2018

    • 著者名/発表者名
      赤井孝行、伊藤弘明、金子真
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ流体中における細胞の変形と応力の関係2018

    • 著者名/発表者名
      桐本淳司、伊藤弘明、金子真
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 細胞の狭窄変形における負荷時間依存粘弾性2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘明、桐本淳司、武石直樹、金子真
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Loading-time dependence of cellular viscoelasticity under shear and squeezed deformation2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘明、桐本淳司、武石直樹、金子真
    • 学会等名
      日本生物物理学会第56回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非平衡界面現象の観点からみる生細胞の力学応答2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘明
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 荷電脂質ベシクルの相分離と形態変化の粗視化動力学シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘明、樋口祐次、下川直史
    • 学会等名
      第8回ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 短時間微小変形における赤血球粘弾性計測2018

    • 著者名/発表者名
      桐本淳司、伊藤弘明、金子真
    • 学会等名
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 血液2次元流れにおける赤血球機械特性の効果2018

    • 著者名/発表者名
      赤井孝行、伊藤弘明、金子真
    • 学会等名
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Integration of fluctuation spectroscopy into a microfluidic platform for novel cellular viscoelastic measurement2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Ito, Chia-Hung Dylan Tsai, Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 31st IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2018, Belfast, UK)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of both viscous and elastic constants of a red blood cell in a microchannel2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kirimoto, Hiroaki Ito, Chia-Hung Dylan Tsai, Makoto Kaneko
    • 学会等名
      The 31st IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2018, Belfast, UK)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Hiroaki Ito

    • URL

      http://nonlinear.s.chiba-u.jp/~ito/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] ResearchGate

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Hiroaki_Ito3

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Hiroaki Ito

    • URL

      http://www-hh.mech.eng.osaka-u.ac.jp/~ito/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-07-21   更新日: 2022-08-19  

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