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本研究は、血液中の血球成分の凝集・粘着現象および周囲の赤血球との相互作用について流体力学に基づく数値解析を行い、それらが微小血管内の血液流れに与える影響を定量的に評価することを目指している。本年度は微小血管内でおこる血球成分の凝集・粘着現象のうち、低流量時や浮腫の際にしばしば観察される白血球の細静脈壁への粘着現象に着目した。動物実験による生体顕微鏡観察によれば、粘着の初期には白血球はあまり変形しておらず球形を保っているが、流れの影響により次第に楕円体に近い形状に変形する。従って、白血球のモデルとして球形あるいは楕円体形状の粒子を用い、これが円管内壁に粘着しているときの流れを、有限要素法によって数値解析した。粘着粒子の周りの流れ場および圧力を求め、粘着粒子表面に作用する応力分布を調べた。粘着粒子表面のうち最も高い部分、すなわち壁から最も離れた部分でせん断応力が最大となり、逆に粘着部近傍では流速が遅くなるため応力は極めて小さな値となった。従って、白血球が血管壁に粘着している部分の詳細は生化学的には大変重要であるが、流体力学的には周囲の流れにも応力分布にもほとんど影響を与えないことが分かった。また、上流と下流間の圧力損失と流量との関係を調べたところ、圧-流量関係には粘着粒子の高さと管径との比の値が最も重要であり、血管壁近傍の赤血球数密度の低い部分(血漿層)の存在も大きな影響を与えることが分かった。粘着粒子が複数個ある場合にはこれらに加えて粒子間の距離と隣り合う粒子間の相対的な位置関係が決定因子となる。
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