擬似血液の高速生成及び高精度レオロジー測定による血球成分の力学特性解析手法の確立

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は，電磁回転式非接触トルク印加装置（以下，EMSシステムと称する）による血液の流動特性解析への足がかりとして，濃度・サイズ・力学物性を調整可能な擬似血球を大量かつ安定に自作すること，およびその人工血球の分散液が示すずり速度に依存した粘度変化の挙動から，分散体の特性を抽出するためのモデル関数を見つけることを目的としている。疑似血球生成に用いる試料は，「人工イクラ」の科学実験キットとしても有名な，アルギン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液の組み合わせである。10～100ミクロン程度のサイズになると，表面・界面のダイナミクスが液滴の慣性による運動より支配的であり，一方の液滴をもう一方のバルク内に撃ち込んで侵入させることは原理的に不可能である。そこで，インクジェットを応用した飛翔液滴の制御技術によって，両者ともに液滴として空中に射出し衝突・融合させることで，ゲル膜を有するカプセル形状の構造体（以下，マイクロゲル粒子と称する）を自発的に高スループットで生成する手法を確立した。令和3年度までの研究によって，生成したマイクロゲル粒子が個々の粒子形状を保ったまま，凝集・沈降と再分散を繰り返すことができるような試料の溶液濃度および射出条件は分かっていた。令和４年度に実施した研究では，マイクロゲル粒子の出来／不出来を決めている液滴の物性値を作為的に変えることで，生成条件を判断する物理指標を策定するためのデータを蓄積した。また，自作したマイクロゲル粒子分散液の粘度とせん断速度の関係性をEMSシステムによって精密測定し，粒子サイズ・粒子濃度を変えた場合のデータ差異について比較と検討を行い，それぞれの違いの表れ方がせん断速度域によって変わりうるかどうかを詳細に調べた。