生体流体解析モデルの細胞レベルからの構築的再構成

2009 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 19686016
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 石川 拓司 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20313728)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 生物流体 / サスペンジョン / 微生物 / 赤血球 / 数理モデル

研究概要

血球,腸内細菌,微生物などのサスペンジョンは,全て細胞サスペンジョンと分類することができる.細胞の特性には変形能,遊泳能力,走性などが挙げられるが,これらは固体力学,流体力学によるモデル化が可能であり,基礎物理学により定式化された現象を丹念に追うことで現象を記述することが可能である.しかしながら,定式化が非常に複雑となるため,細胞レベルから積み上げられた流体力学モデルは未だ完成していない.本研究課題は,細胞レベルの物理現象を,実験や数値シミュレーションを用いて解明する.そして細胞レベルの現象の数理モデル化を行い,それを構築的に積み上げることで,マクロスケールの新しい生体流体解析モデルを再構成する.

研究成果

• [雑誌論文] Suspension biomechanics of swimming microbes (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa
  • 雑誌名: Journal of the Royal Society Interface 6 ページ: 815-834
• [雑誌論文] Dancing Volvox: Hydrodynamic bound states of swimming algae (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Drescher, K. Leptos, I. Tuval, T. Ishikawa, T.J. Pedley, R.E. Goldstein
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102(cover) ページ: 168101
• [雑誌論文] Red blood cell motions in high-hematocrit blood flowing through a stenosed microchannel (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Fujiwara, T. Ishikawa, R. Lima, N. Matsuki, Y. Imai, H. Kaji, M. Nishizawa, T. Yamaguchi
  • 雑誌名: Journal of Biomechanics 42 ページ: 838-843
• [雑誌論文] Development of coherent structures in concentrated suspensions of swimming model micro-organisms (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, J.T. Locsei, T.J. Pedley
  • 雑誌名: Journal of Fluid Mechanics 615 ページ: 401-431
• [雑誌論文] Coherent Structures in Monolayers of Swimming Particles (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, T.J. Pedley
  • 雑誌名: Physical Review Letters 100 ページ: 088103
• [学会発表] Shear-induced fluid-tracer diffusion in a semi-dilute suspension of spheres (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, T. Yamaguchi
  • 学会等名: Bulletin of the American Physical Society, DFD 2009
  • 発表場所: Minneapolis, USA
  • 年月日: 2009-11-22
• [学会発表] Diffusion in concentrated suspensions of biological cells (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa
  • 学会等名: Computational Vision and Medical Image Processing - VipIMAGE 2009
  • 発表場所: Porto, Portugal(CRC press)
  • 年月日: 2009-10-17
• [学会発表] Mixing of red blood cells in high hematocrit blood flow in micro-channels (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, H. Fujiwara, R. Lima, N. Matsuki, Y. Imai, T. Yamaguchi
  • 学会等名: Proc. 3rd Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics 2009
  • 発表場所: Engelberg, Switzerland
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Fluid Particle Diffusion in a Semi-dilute Suspension of Model Micro-organisms (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, J.T. Locsei, T.J. Pedley
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Aero Aqua Bio-Mechanisms 2009
  • 発表場所: 上海, 中国(CD-ROM S01)
  • 年月日: 2009-08-30
• [学会発表] Computational biomechanics of malaria and arterial diseases (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa
  • 学会等名: 37th Int. Cong. Physiol. Sci. (IUPS2009)
  • 発表場所: 京都, 日本
  • 年月日: 2009-07-06
• [図書] Bio-mechanisms of Swimming and Flying(Properties of a Semi-dilute Suspension of Swimming Micro-organisms) (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ishikawa, T. Yamaguchi, T.J. Pedley
  • 総ページ数: 17-28
  • 出版者: Springer-Verlag
• [図書] Advances in Computational Vision and Medical Image Processing, Methods and Applications Series: Computational Methods in Applied Sciences, 13(Microscale Flow Dynamics of Red Blood Cells in Microchannels: An Experimental and Numerical Analysis)
  • 著者名/発表者名: R. Lima, M. Nakamura, T. Omori, T. Ishikawa, S. Wada, T. Yamaguchi
  • 総ページ数: 203-220
  • 出版者: Springer
• [備考] 研究成果のホームページ:
  • URL: http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/5e15d83900e65b755d2af8dd6a078164.html