Numerical Simulation of Biological Cell Behavior in Fluid Channel by Using Interface Capturing Method

界面捕获法对流体通道中生物细胞行为的数值模拟

• 批准号: 21760136
• 负责人: FUKAGATA Koji
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21760136/
• 关键词: バイオ流体力学; 細胞; 数値シミュレーション; マイクロ流路; 弾性皮膜; 粘弾性; 実験; Level Set法; Phase Field法; 流体工学; 衡突モデル

In this study, we aimed at developing a numerical simulation method that can handle fluid flows containing biological cells by extending the interface capturing methods used for numerical simulation of two-phase flows, which have light computational load. We developed a new method based on the combination of the Level Set Method and an isotropic elastic membrane model. In particular, we proposed a formulation utilizing the level set function to represent the displacement of the membrane in the Eulerian frame and its effectiveness was confirmed. In addition, to handle the collision of multiple cells, we proposed a repulsive force model utilizing the level set function and its effectiveness was also confirmed.

在这项研究中，我们的目的是开发一种数值模拟方法，可以处理包含生物细胞的流体流动，通过扩展的界面捕获方法用于两相流的数值模拟，其中有轻的计算负荷。我们发展了一种新的方法的基础上相结合的水平集方法和各向同性弹性膜模型。特别是，我们提出了一种利用水平集函数来表示欧拉框架中薄膜位移的公式，并证实了其有效性。此外，针对多细胞碰撞问题，提出了一种基于水平集函数的排斥力模型，并验证了该模型的有效性。

项目成果

旋回培養による軟骨再生, 細胞療法・再生医療のための培養システム

通过旋转培养进行软骨再生、用于细胞治疗和再生医学的培养系统

• 发表时间: 2010
• 作者: 古川克子;深潟康二;牛田多加志
• 通讯作者: 牛田多加志

CIP-Level Set法を用いたマイクロ流路中の細胞挙動の数値シミュレーション

使用 CIP-Level Set 方法对微通道中细胞行为进行数值模拟

• 发表时间: 2009
• 作者: 田村秀一;横田理央;深潟康二
• 通讯作者: 深潟康二

Analysis of cell accumulation mechanism in a rotational culture system

旋转培养系统中细胞积累机制的分析

• 发表时间: 2011
• 期刊: Journal of Mechanics in Medicine and Biology
• 影响因子: 0.8
• 作者: K. Fukagata;K. S. Furukawa;and T. Ushida
• 通讯作者: and T. Ushida

鉛直矩形管内における液相中の単一気泡および液滴の挙動

垂直矩形管内液相中单个气泡和液滴的行为

• 发表时间: 2011
• 作者: 矢内貴士;田村秀一;井上薫;深潟康二
• 通讯作者: 深潟康二

Development of membrane model by using Level-Set method

利用Level-Set方法建立膜模型

• 发表时间: 2010
• 作者: S.Tamura;K.Fukagata
• 通讯作者: K.Fukagata