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本研究は、流体力学的観点から血球の粘着・凝集現象を取り扱い、それらが微小血管内の血液流れに与える影響を調べ、その機序を明らかにすることを目的としている。微小血管内でおこる血球の粘着・凝集現象のうち、低流量時や浮腫の際しばしば観察される白血球の細静脈壁への粘着現象、毛細血管内で白血球の背後に形成される赤血球の高密度流れなどの現象に着目して、それぞれの状態に対する数値モデルを構築して、微小血管内流れを解析した。血球間の相互作用の影響を検討し血液流れが血球と血管壁の細胞膜に及ぼす応力分布および血管壁表面の糖鎖層の影響についても調べた。
微視的なスケールから血球個々の運動を数値解析し、微小血管内における血球の運動とその周りの流れ場を求めた。上・下流間の圧力差と流量との比から血管抵抗を評価し、その変化を調べた。解析結果と海外研究協力者から得た動物実験の結果を比較・検討して、生体内において血球の粘着・凝集現象が微小血管内の血液流れに与える影響を定量的に調べた結果、特に細い血管内の流れに与える影響が大きく、血球間の相互作用によって血管抵抗は数倍にも増大する可能性が示された。また、白血球と赤血球の相互作用によって微小血管の血管抵抗が顕著に増加する現象を示し、血管抵抗上昇の新しいメカニズムとして提唱した。さらに、動物実験では計測が困難な、細胞膜上での局所的な応力についてもサブミクロンのスケールで解析を行った。その結果、微小血管内を浮遊する血球および血管内皮細胞に作用する応力は数N/m^2程度であるのに対し、血管壁に粘着した状態の血球およびその近傍の内皮細胞にはそれより1桁大きな応力が作用していることが分かった。また、血球の状態によって血液流れから受ける応力の時間的、空間的変動が大きく異なることが示された。
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