研究課題
血液は、主として水から成る血漿に、血球成分である赤血球、白血球、血小板が高濃度に浮遊しているサスペンションである。生体内において、赤血球は血管中央付近に集まる傾向があるのに対し、血小板は血管壁付近に多く分布し、白血球は特に流量が低下した場合に細静脈壁付近に現れることが知られている。これらの血球挙動は血球各成分の生理機能に密接に関係しているため、血管断面内における血球の分布を明らかにすることは重要である。しかし血液は不透明であるため、管径が極めて小さい場合を除いて通常の光学顕微鏡を用いた計測は困難で、その詳細については未だ明らかにされていない。本研究では、管断面の血球分布とそのメカニズムを流体力学的に解明するために、光コヒーレンス断層法(OCT)を用いた粒子挙動計測システムを開発し、血液流れ中での血球分布の計測に応用することを目的とした。本年度は、(1) 昨年度試作したOCTシステムによる粒子位置の計測, (2) 数値シミュレーションによる粒子運動の解析を行った。まず、(1) OCTシステムによる粒子位置の計測では、内径0.1-1 mmの微小流路内に直径10及び 20ミクロンのポリスチレン粒子を浮遊させた流体を流し、撮像した。その結果、OCTの測定体積内を通過する粒子のOCT像を得ることができ、各粒子の光軸方向（深さ方向）の位置を求めることで、管内の粒子分布を得ることができた。(2) 数値シミュレーションにおいては、血球を模擬するモデル粒子を用いて管内流れ中の粒子運動の数値解析を行った。本年度はレイノルズ数の影響について調べ、血管径0.1-1 mmの血液流れに相当する流速の場合において、剛体の球形粒子に対しても慣性の影響により粒子分布が非一様となる可能性が示唆された。
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