生体流れに関わる疾患の診断・治療・予防のための計算ナノバイオメカニクスの新展開

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平成25年度（平成25年4月1日～平成25年4月25日）の研究内容は，細胞スケールにおける生体力学および分子生物学の融合を目指したシミュレーション技術の開発であり，主な成果は以下のとおりである．(1) 平成24年度に開発した細胞の接着に関連するligand-receptor結合の計算力学モデルについて，これを格子ボルツマン法と有限要素法に基づく流体－膜連成計算手法へと導入し，血小板血栓形成，マラリア感染赤血球の血管内皮細胞上の回転運動，がん細胞の血管内皮細胞への接着を対象としたシミュレーション手法の開発に着手した．(2) 平成24年度にクライオ電子線トモグラフィー法を用いて解明した気管繊毛の三次元内部構造を考慮し，ダイニン分子の滑り運動に由来する個々の気管繊毛の運動と，これによって駆動される周囲の流れ場の連成シミュレーション手法の開発に着手した．(3) 平成24年度までに赤血球の希薄・準希薄懸濁液を対象として，境界要素法と有限要素法に基づく流体－膜連成計算手法を開発し，循環器のマクロスケールの解析で必要となる粒子応力テンソル，自己拡散テンソルを算出している．これを赤血球濃厚懸濁液へと拡張するため，細胞濃厚懸濁液を対象とした大規模GPUシミュレーション手法の開発に着手した．(4) 平成24年度に開発した実形状の胃に対する液体食物流動（食物攪拌）の計算力学モデルについて，これを相の異なる液体や固体運動を連成する手法へと改良し，様々な食物および胃液などの流動を解析するための計算力学モデルの開発に着手した．