2019 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ二次流れ指標を用いた新たな抗血栓性評価用ＣＦＤ解析手法の確立
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18J40257
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
太田 晶子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 血小板凝集 / 抗血栓 / 血液ポンプ / せん断流れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当研究では，血液ポンプ開発における抗血栓性評価にむけて，材料表面粗さ・主流のせん断速度など独立したパラメータのみでなく，材料表面マイクロ幾何学形状近傍に発生するマイクロ二次流れのパラメータを加えた複合的要因による血球付着現象への影響を明らかにする．さらに，血栓形成度と血液性状・表面材料物性・せん断流れ・材料表面近傍のマイクロ二次流れの関係を定式化，血液ポンプ開発のための新たな流体工学的抗血栓評価法（抗血栓性評価用CFD解析）を確立することを目的とする．
初年度はマイクロ幾何学構造を有する試料片への血液成分付着現象の定量化のために，コントロール必要な血液性状，表面材料物性，せん断流れの３つのうち，個体差がありエンジニア的コントロールが難しい血液性状に関して，血栓形成の要となる全血血小板凝集能を表す独自の指標ML-PATI値コントロールする手法について集中的に検討を行った．
今年度は抗凝固剤（クエン酸ナトリウムorヘパリン），血液採取方法（トサツorシリンジ採血），条件を変え，10,000～30,000 s-1の高せん断負荷に対するML-PATI値変化を測定しコントロール方法を構築した．安定して血液性状をコントロールできる方法としてクエン酸ナトリウム抗凝固トサツ血液に対しせん断速度20,000～22,500で30秒せん断を負荷することでML-PATIの上昇がみられ，血小板の破壊を抑えつつ活性化血小板を含む付着試験のための作動血液として使用できることを確認した．また，in vitroによる血液成分付着現象・血栓形成の定量化のための試料片設置チャンバを用いて確認実験を行いML-PATIが高い方がマイクロ円柱に対する血小板付着は多く，せん断流れによる血液性状コントロールが行われていることが確認できた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の計画は平成３０年度に（１）マイクロPIV法によるマイクロ二次流れの可視化，（２）in vitro評価：リアルタイム血液成分（血球等）付着調査，令和元年度に（３）ex vivo評価：動物実験による血栓形成評価，令和２年度に（４）抗血栓性評価用CFD解析手法の確立とアプリケーションソフト開発を計画していた．
初年度に引き続き本年度の（２）in vitro評価：リアルタイム血液成分（血球等）付着調査において，コントロールが必要な血液性状，表面材料物性，せん断流れのうち血液性状に関しては各血液の個体差があるためコントロールや取扱が難しい．従来研究にはなかった全血血小板凝集能とせん断の関係性を明らかにするため繰り返しの実験と条件探索が必要となった．また，実際のマイクロドメイン領域への付着実験まで実施できたが（３）ex vivo評価：動物実験による血栓形成評価が未達成のため全体の計画より「やや遅れている」と考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
（２）in vitro評価：マイクロドメイン領域への血小板付着評価および（３）ex vivo評価：動物実験による血栓形成評価に達成についても，それのみで独立性の高い評価である．したがって今年度は主にマイクロドメイン領域への血小板付着評価に注力し，動物を用いたex vivoに関しては短期集中の実験計画をたて，実行していく．
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