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2011 年度 実績報告書

微小循環系のマルチスケール血流バイオメカニカルシステムの同定

研究課題

研究課題/領域番号 22560155
研究機関千葉大学

研究代表者

坪田 健一  千葉大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10344045)

キーワードバイオメカニクス / 血流 / 流体力学 / 固体力学 / 計算力学
研究概要

本年度は,従来観察されてきた定ずり速度下の赤血球運動について,前年度に続いて計算力学的検討を行った.まず,赤血球膜変形と粘性流れとの三次元連成計算の粒子法シミュレーション法を確立し,パラメタスタディによって,粘性せん断力,膜の弾性定数と自然状態の組み合わせに応じた,赤血球のタンブリング運動とタンクトレッディング運動の遷移挙動を明らかにし,これらのパラメタセットに関する赤血球運動の相図を得た.続いて,上記のパラメタがタンクトレッディング中の伸張変形に与える影響を明らかにした.さらに,膜の力学パラメタセットに応じた赤血球の釣合形状も求めた.以上の結果から,実験的に観測されてきた赤血球膜の弾性定数および赤血球内外の流体の粘度比を与えたとき,定ずり速度下の赤血球の運動遷移挙動とタンクトレッディング運動中の剛体回転振動,および赤血球の釣合形状を力学的に説明するためには,赤血球膜の自然状態が,球形と両凹円盤形の中間である必要があることがわかった.一方,血球の力学的相互作用に応じた血球の凝集挙動について,血栓の形成モデルを用いた力学計算を行った.その結果,血球同士の凝集力の大きさや,凝集力を発生するタイミングが,凝集挙動に大きな影響を与えることが示された.また,血栓形成を決定するパラメタとして,凝集力と流体力の比を表す力学パラメタを新たに提案し,血栓形成過程をこの力学パラメタに応じて整理することを試みた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

計画に記載の項目に応じて,進展が著しいものと,通常の進度のものと,ばらつきがあり,全体としては,順調に進んでいる.

今後の研究の推進方策

計算力学をベースに,着実に研究項目を進めることが出来る見込みである.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2012 2011

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] せん断流中の血栓形成の三次元粒子法シミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      田口大地, ら
    • 学会等名
      日本機械学会第24回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      豊中市
    • 年月日
      20120107-20120108
  • [学会発表] 細胞膜の弾性変形に基づく赤血球の釣合形状およびせん段流中の運動遷移(膜の自然状態の役割)2012

    • 著者名/発表者名
      坪田健一, ら
    • 学会等名
      日本機械学会第24回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      豊中市
    • 年月日
      20120107-20120108
  • [学会発表] 単心室症の右心房の二次元血栓形成シミュレーション2011

    • 著者名/発表者名
      田口大地, ら
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      20110911-20110914

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公開日: 2013-06-26  

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