血液適合性連続流血液ポンプ開発のための基礎的研究-せん断流場中の赤血球変形解析

血液相容性连续流血泵研制基础研究——剪切流场中红细胞变形分析

• 批准号: 18700415
• 负责人: 矢野 哲也
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Akita Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18700415/
• 关键词: 人工心臓; 血液ポンプ; 赤血球損傷; 溶血; 赤血球変形; 数値流体解析; 高速度撮影; 赤血球; 変形

1.せん断流場中での赤血球変形と損傷(1)円錐平板型のせん断負荷装置を構築した.赤血球を高粘度溶液に微量添加した赤血球溶液を円錐平板間に配置し,円錐板の回転によりせん断負荷した.ガラス製平板の下側から対物レンズを通して高速度ビデオカメラにより,せん断流場中での赤血球の変形をフレームレート18,000fpsで記録し,画像解析から赤血球の短径長径比(SD/LD比)の時間変化を調べた.円錐回転速度を静止状態から一定速度まで急速に変化させ,赤血球にステップ状のせん断応力を負荷したところ,SD/LD比は静止時の初期値からせん断負荷直後(<50ms)に急減し,その後は定常値まで漸減する傾向が確認された.この結果は,赤血球の標準的な形状とされる両凹円盤形状と同程度に安定な楕円体形状が存在することを意味すると考えられる.(2)上記装置により一定せん断負荷した赤血球は,負荷時間が長くなるに従い,その内部の平均ヘモグロビン量が減少する傾向を示した.しかしながら,平均赤血球容積の変化は僅かであった.血球内からのヘモグロビン流出と同時に外部からの液体が流入している可能性がある.せん断負荷後のサンプルについて,走査プローブ顕微鏡により赤血球膜表面の観察を行ったが,明確な小孔は確認されなかった.2.数値シミュレーション(1)赤血球変形の高速度顕微観察を通して得られた知見をもとに,18年度作成した赤血球変形モデルを修正した.(2)補助人工心臓血液ポンプに心室を組み合わせた計算機モデルを作成した.心室形状を簡単化した上で駆出率30%の心拍動を模擬した心室壁の移動を記述し,血液ポンプによる拍出補助時の心室内血流を解析した.ポンプから心室への逆流が心周期内で大きく変化する様子が明らかとなった.また,心室入口からポンプ出口までのせん断応力分布を算出した.

1. The red blood cell shape and damage in the intermittent potential flow (1) The conical plate type and the intermittent load device are constructed. A trace amount of red blood cells is added to the high viscosity solution. The red blood cells solution is arranged between the conical plates, and the conical plates are returned to the bottom to stop the load. The lower side of the control plate is connected to the object, and the high speed is connected to the object. The red blood cell shape in the off potential flow is recorded at 18,000 fps, and the image analysis is adjusted to the time change of the red blood cell short diameter to length ratio (SD/LD ratio). The cone return velocity changes rapidly from static state to constant state, and the red blood cell starts to change rapidly from static state to static state. The SD/LD ratio decreases rapidly from static state to static state after static state (<50ms). The results show that the standard shape of red blood cells is not stable. (2)The above device shows a tendency to decrease the average internal load due to the longer load time and the longer the load time. The average red blood cell volume changes. The possibility that the fluid from the inside of the blood cell will flow out and the fluid from the outside will flow in at the same time is very high. 2. The number of small holes in the surface of red blood cell membrane was confirmed.(1) The high speed micro-detection of red blood cell shape was carried out. In the 18th year, the red blood cell shape was corrected. (2)The artificial heart is composed of two parts: one part is composed of two parts, the other part is composed of three parts. The shape of the ventricle is simplified and the rate of ejection is 30%. The heart beat is simulated and the movement of the ventricular wall is described. The blood flow in the ventricle is analyzed when the heart beats. The heart cycle changes rapidly due to ventricular reflux. To calculate the force distribution at the ventricular inlet and outlet.

项目成果

連続流血液ポンプを通過する赤血球の変形

红细胞通过连续流血泵时发生变形

• 发表时间: 2006
• 期刊: 生体医工学 44 Suppl. 1
• 作者: 宮田昌悟;他.;鈴木智広(分担執筆);矢野哲也;矢野哲也;矢野哲也;矢野哲也
• 通讯作者: 矢野哲也

A Study on Relationship Between Deformation of Red Blood Cells and Hemolysis

红细胞变形与溶血关系的研究

• 发表时间: 2007
• 作者: 宮田昌悟;他.;鈴木智広(分担執筆);矢野哲也;矢野哲也;矢野哲也;矢野哲也;矢野哲也;Tetsuya Yano
• 通讯作者: Tetsuya Yano

大動脈弁位置設置型血液ポンプによる心拍出補助時の左心室内血流解析

使用位于主动脉瓣的血泵进行心输出量支持期间的左心室血流分析

• 发表时间: 2007
• 期刊: 生体医工学シンポジウム2007予稿集 (CD-ROM)
• 作者: 宮田昌悟;他.;鈴木智広(分担執筆);矢野哲也;矢野哲也
• 通讯作者: 矢野哲也

大動脈弁位置に設置した運続流血液ポンプによる左室拍出補助

使用放置在主动脉瓣位置的连续流血泵辅助左心室射血

• 发表时间: 2007
• 作者: 宮田昌悟;他.;鈴木智広(分担執筆);矢野哲也;矢野哲也;矢野哲也;矢野哲也;矢野哲也
• 通讯作者: 矢野哲也

せん断流れ場中での赤血球の変形と損傷

剪切流场中红细胞的变形和损伤

• 发表时间: 2008
• 期刊: 日本実験力学会年次講演会論文集 8
• 作者: 宮田昌悟;他.;鈴木智広(分担執筆);矢野哲也
• 通讯作者: 矢野哲也