| 研究課題/領域番号 |
20H02072
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
関 眞佐子 関西大学, システム理工学部, 教授 (80150225)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
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| キーワード | 慣性集束現象 / 変形性 / 粘弾性 / Segre-Silberberg効果 / 粒子変形 / 慣性集中現象 / 細胞分離 / マイクロ流体デバイス / 流体 / 慣性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
最先端医療を含む広範な医学・生物の分野において，細胞集団から特定の細胞を選別する操作は不可欠となっている．流路形状や流動条件を適切に選ぶことにより，細胞の大きさや変形性の違いに応じて細胞の種類ごとに流路断面を流れる位置を制御することができるマイクロ流体デバイスは，細胞の分離・選別の目的のために極めて有望である．本研究では，細胞のように変形性を持つ粒子が粘弾性をもつ高分子水溶液に浮遊し，微小流路内を流れる場合に，流体から受ける揚力および流路断面における粒子分布を流体力学に基づき実験と数値解析によって調べ，粒子の分離・選別へ応用することを目指す．
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| 研究成果の概要 |
流路内層流に浮遊する粒子が慣性に起因する揚力を受けて，粒子の大きさや変形性，流速等に応じて流路断面内の特定の位置を通過する現象(Segre-Silberberg効果，粒子集束現象)を細胞分離に応用する基礎として，本研究は，粘弾性流体に浮遊する変形粒子が微小流路を流れる場合に流路の下流断面における粒子分布を実験および数値シミュレーションによって求め，特に粒子の変形性と流体の粘弾性が浮遊粒子に作用する揚力と粒子集束位置に与える影響について調べた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
細胞の混合液から特定の細胞を分離・検出する操作は，癌などの臨床診断を含む医学や生物学など広範囲な分野で不可欠となっている．現状は大掛かりな装置が必要であるのに対し，流れを利用した分離手法は小型で安価なマイクロ流体デバイスを用いるもので，細胞への負荷が小さいなど多くの利点を有することから，現在世界中で活発に研究が行われている．本研究では，有効なデバイス開発のための基礎研究として，細胞の特性である変形性や流体の粘弾性に着目して，流れ中の浮遊粒子の挙動を実験と数値解析により流体力学的観点から詳細に調べた．
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