外部磁場をうける血流中の赤血球の配向分布とレオロジー特性及び凝集構造の数理的解析

外磁场作用下血流中红细胞的取向分布、流变特性和聚集结构的数学分析

• 批准号: 15760041
• 负责人: 渡辺 知規
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760041/
• 关键词: 赤血球; 配向分布; レオロジー特性; 凝集構造; 強磁性コロイド分散系; 外部磁場; 数理モデル

本研究では,1.外部磁場が血流中の赤血球の配向分布,レオロジー特性および凝集構造におよぼす影響を数理的に明らかにすること,2.血流中の赤血球の配向分布,レオロジー特性および凝集構造にたいして解析を行うための標準となる数理的モデルを構築すること,を目的としている.これまで,平均場近似を用いた,外部磁場をうける単純せん断流中の強磁性棒状粒子の力学的特性を解析する計算力学的アルゴリズムを赤血球の系に応用し,粒子の配向分布,粘度,凝集構造形成過程を調べてきた.しかし,この解析では,(1)赤血球は剛体ではなく変形する粒子であるということ,(2)血液の流れは非ニュートン流体的であるということ,を考慮できていないという問題があった.本年度では,(1)および,(2)における問題が,赤血球の配向分布,粘度,凝集構造形成過程に及ぼす影響を明らかにすることを目標としていた.この目標達成のためには,まず,外部磁場のもつ方向の影響を詳しく理解しておく必要がある.そこで,せん断流の回転角速度ベクトルと外部磁場の方向が同一である場合について,平均場近似を用いた理論解析を行い,赤血球よりも取り扱いが容易な強磁性棒状粒子からなる非希釈コロイド分散系にたいして,単純せん断流中における配向分布を調べた.これにより,血流中の赤血球の配向分布,レオロジー特性および凝集構造を理解するうえでの,外部磁場のもつ方向の影響についての知見を得ることができた.

This study includes the following aspects: (1) the influence of external magnetic field on the orientation distribution, characteristics and aggregation structure of erythrocytes in blood stream;(2) the influence of external magnetic field on the orientation distribution, characteristics and aggregation structure of erythrocytes in blood stream; The application of mean field approximation to the analysis of mechanical properties of ferromagnetic rod-like particles in an external magnetic field, the application of computational mechanics to the analysis of particle orientation distribution, viscosity, and aggregation structure formation in red blood cell systems. (1) Red blood cell rigid body This year,(1) and (2) the problem of red blood cell alignment distribution, viscosity, aggregation structure formation process and the impact of this problem. To achieve this goal, we need to understand in detail the influence of the external magnetic field on the direction of motion. In this case, the mean field approximation is used for theoretical analysis. It is easy to obtain the orientation distribution of ferromagnetic rod-like particles in the dispersion system. Therefore, the orientation distribution of red blood cells in blood stream, the characteristics of red blood cells and aggregation structure are understood, and the influence of external magnetic field on the orientation of red blood cells is understood.

项目成果

強磁性棒状粒子からなる非希釈コロイド分散系の単純せん断流中における配向分布に関する研究-せん断流の回転角速度ベクトルと外部磁場の方向が同一である場合の平均場近似を用いた理論解析-

由铁磁棒状颗粒组成的未稀释胶体分散体系在简单剪切流中的取向分布研究-当剪切流的旋转角速度矢量和外部磁场方向为时使用平均场近似的理论分析相同的 -

• 发表时间: 2005
• 期刊: 化学工学論文集 Vol.31 No.4
• 作者: 渡辺 知規;青島 政之;佐藤 明
• 通讯作者: 佐藤 明

渡辺知規: "微視的モデルによる巨視的な応力-ひずみ特性発現機構の解析"日本金属学会誌. 67巻12号. 697-702 (2003)

Tomonori Watanabe：“使用微观模型分析宏观应力-应变特性表达机制”，日本金属学会杂志，第 67 卷，第 12. 697-702（2003 年）。

粒子径分布を考慮した強磁性コロイド分散系の凝集構造に関する2次元モンテカルロ・シミュレーション(外部磁場が作用する場合)

考虑粒径分布的铁磁胶体分散体系团聚结构二维蒙特卡罗模拟（外磁场作用时）

• 发表时间: 2004
• 期刊: 化学工学論文集 30巻
• 作者: I.Kubo;D.Satoh;青島政之
• 通讯作者: 青島政之

渡辺知規: "単純せん断流中における強磁性棒状粒子からなる非希釈コロイド分散系の配向分布とレオロジー特性"日本機械学会論文集(B編). 70巻691号. 657-664 (2004)

Tomoki Watanabe：“简单剪切流中由铁磁棒状颗粒组成的未稀释胶体分散体的取向分布和流变特性”，日本机械工程师学会会刊（编辑 B），第 691 卷，657-664。 (2004)