動脈硬化症を伴う細動脈を通る血流と赤血球の特異流動

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750111
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 石川 拓司 福井大学, 工学部, 助教授 (20313728)
• Keywords: 生体流体工学 / 血流 / 赤血球 / 数値解析 / DEM / レオロジー / 流体工学

Research Abstract

細動脈内の動脈硬化症の進展においては,流体力学的要因が重要な役割を果たすことが報告されているため,細動脈狭さく部における血流を解明することは重要である.従来の動脈内の血流を対象とした研究は大半が大動脈を対象としており,小動脈や細動脈を対象とした研究は数少ない.この原因は,血液中に含まれる赤血球の直径は8μm程度であり,直径が0.1mm程度の細動脈においては血液を均質と仮定できず,構成方程式の適用に限界があるためである.
そこで本年度は,これまでに申請者が開発してきた赤血球の分布と変形を考慮できる離散的な数値解析手法(DEM)を用い,細動脈内の狭さく部を通る血流を調べるための数値シミュレーションコードを開発した.そして数値シミュレーションをさまざまなケースで実施し,狭さく部周辺での流れの様子や壁面せん断応力などの諸量を調べた.その結果,冠状動脈や脳内の細動脈における動脈硬化症進展のメカニズム解明に有用な知見を得ることができた.この研究成果は,日本機械学会2002年度年次大会講演論文集に発表されている.次年度は,ルーロー(連銭)構造の形成過程を表現できるよう,数値解析コードを改良する予定である.
また,本年度は数値解析と平行して模擬赤血球の定ずり速度下の挙動を調べるための実験装置を製作した.多くの種類の模擬赤血球を試作し,本実験に適したマイクロカプセルの作成に成功した.実験装置はほぼ完成しており,次年度に多くの実験を実施し,数値シミュレーションとの対応付けを行う予定である.

Research Products

• [Publications] T.Ishikawa, N.Kawabata, M.Tachibana: "Comparison between the Discrete Erythrocyte Method and Constitutive Equations for Blood"ACTA of Bioengineering and Biomechanics. 4-1. 512-513 (2002)
• [Publications] 石川拓司, 川端信義, 立花規良: "離散赤血球法による細動脈狭さく部を通る血流のシミュレーション"日本機械学会2002年度年次大会講演論文集(VI). No.02-1. 93-94 (2002)