細胞レベルからの血流解析モデルの再構築：新たな血液連続体モデルの創成へ

• 研究課題/領域番号: 25750155
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大森 俊宏 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10633456)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 計算生体力学 / 赤血球 / 血流 / バイオエンジニアリング / 細胞懸濁液 / 血液連続体モデル / サスペンション

研究成果の概要

血液は赤血球が多数流動する懸濁液であり，血液中の物質輸送を定量的に議論するためには，個々の赤血球の運動から血液のマクロな物理現象まで統一的に取り扱う事のできる新たな血液連続体モデルが必要となる．本研究課題では，赤血球の計算力学モデルを構築することで，赤血球の運動から連続体レベルの血液粘性応力，赤血球自己拡散量を定量化した．これにより，希薄から準希薄領域における血液連続体モデルの構築に成功した．

研究成果

• [雑誌論文] Hemodynamics in the microcirculation and in microfluidics (2015)
  • 著者名/発表者名: Omori, T., Imai, Y., Kikuchi, K., Ishikawa, T., Yamaguchi, T.
  • 雑誌名: Annals of Biomedical Engineering 巻: 43 号: 1 ページ: 238-257
  • DOI: 10.1007/s10439-014-1180-8
  • 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 suspensions (2014)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Numerical analysis of a red blood cell flowing through a thin micropore (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Omori, Haruki Hosaka, Yhosuke Imai, Takami Yamaguchi, and Takuji Ishikawa
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 89 ページ: 13008-13008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrodynamic interaction between two red blood cells in simple shear flow: its impact on the rheology of a semi-dilute suspension (2014)
  • 著者名/発表者名: Omori, T., Ishikawa, T., Imai, Y., Yamaguchi, T.
  • 雑誌名: Computational Mechanics 巻: 54 号: 4 ページ: 933-941
  • DOI: 10.1007/s00466-014-0997-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A boundary element method for cellular scale physiological flow problems (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi and Takuji Ishikawa
  • 学会等名: International Workshops on Advances in Computational Mechanics
  • 発表場所: KFC Hall & Rooms, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-10-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cellular scale physiological flow: active swimming sperm cells and passive flowing red blood cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Yohsuke Imai, and Takami Yamaguchi
  • 学会等名: 13th US national congress on computational mechanics
  • 発表場所: Sandiego, California, USA
  • 年月日: 2015-07-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A computational study of red blood cells in Stokes flow: from single cellular mecanics to suspension rheolgy (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi and Takuji Ishikawa
  • 学会等名: Summer Biomechanics, bioengineering and biotransport conference 2015
  • 発表場所: Snowbird, Utah, USA
  • 年月日: 2015-06-17
  • 国際学会
• [学会発表] Rheology of A Red Blood Cell Suspension Computing with A Boundary Element-Finite Element Coupled Method (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Omori, Y.Imai, T.Ishikawa
  • 学会等名: 18th International Conference on Finite Elements in Flow Problems
  • 発表場所: 台北，台湾
  • 年月日: 2015-03-16
  • 招待講演
• [学会発表] 境界要素法・有限要素法によるカプセル流動の数値計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大森俊宏
  • 学会等名: 可視化情報シンポジウム2014
  • 発表場所: 東京，工学院大学新宿キャンパス
  • 年月日: 2014-07-21
  • 招待講演
• [学会発表] Rheology of a red blood cell suspension in a simple shear flow (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Omori, Y.Imai, D.Matsunaga, T.Yamaguchi, T.Ishikawa,
  • 学会等名: 7th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2014-07-07
  • 招待講演
• [学会発表] Rheology of a Red Blood Cell Suspension from Dilute to Semi-dilute Regime (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Omori, Y.Imai, TYamaguchi, T.Ishikawa
  • 学会等名: International Symposium on Integrated Nanobiomechanics
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2014-07-05
• [学会発表] 微小流路内を流れる赤血球の変形挙動解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大森俊宏，石川拓司，今井陽介，山口隆美
  • 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: 東北大学片平キャンパス
• [学会発表] Integrated Biomechanics for Physiological Problems (2013)
  • 著者名/発表者名: Takami Yamaguchi, Yohsuke Imai, Toshihiro Omori, Hironori Ueno, Keiko Numayama-Tsuruta, Takuji Ishikawa
  • 学会等名: The 7th Asian Pacific Conference on Biomechanics
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Effect of Aeration on the Biconvection Pattern in a Microalgae Suspension (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuki Nonaka, Hironori Ueno, Keiko Numayama, Toshihiro Omori, Yohsuke Imai, Takami Yamaguchi, Takuji Ishikawa
  • 学会等名: The 7th Asian Pacific Conference on Biomechanics
  • 発表場所: Seoul, Korea