共焦点マイクロPIV/PTVによる高ヘマトクリット血液内の拡散現象の計測

本研究の目的はY字分岐型PDMS製マイクロチャネルを用いて、赤血球の濃度勾配拡散現象を詳細に調べる事である。これまでの研究結果から、流路内における赤血球の濃度推移は、赤血球同士、或いは赤血球をとり囲む流体と赤血球運動との相互作用の影響によるものである事が推測されている。さらなる詳細な解析を行うため, 本年度は以下に示す3つの実験を行った。1. MEMS技術を用いてY字型のPDMS製マイクロ流路を作成し、赤血球を含む懸濁液を流すことで流路内での赤血球の相互干渉を観察した。また, ヘマトクリット、流量の違いにより赤血球の局所濃度分布がどのように変化するかを解析した。その結果、ヘマトクリットが重要なパラメータであり, ヘマトクリットが増加することで、赤血球の干渉頻度が増加し, 濃度勾配拡散現象が促進されることが示唆された。2. より詳細に赤血球間の相互干渉を観察するため, 蛍光標識した赤血球を混合し, 共焦点顕微鏡を用いて赤血球同士の流体力学的干渉を観察した。さらに, マイクロPTV法によって赤血球をトラッキングし, 相互干渉時の赤血球の挙動について詳細な観察・解析を行う予定である。3. 赤血球懸濁液に蛍光トレーサー粒子を混入することで、赤血球自身のみならず, 流路内の速度場を可視化し、流体運動と赤血球運動との相互作用も解析する。共焦点顕微鏡を用いたマイクロPIVシステムによって, 流体の速度ベクトルを算出し、赤血球周りの速度場, その速度場による赤血球の運動について観察を行なっている。本研究によって、微小流路内の赤血球の拡散に及ぼすヘマトクリットの影響、および流量の影響を明らかにした。これらの成果は微小循環内の輸送現象を理解する上で極めて重要である。

本研究の目的はY字分岐型PDMS製マイクロチャネルを用いて、赤血球の濃度勾配拡散現象を詳細に調べる事である。これまでの研究結果から、流路内における赤血球の濃度推移は、赤血球同士、或いは赤血球をとり囲む流体と赤血球運動との相互作用の影響によるものである事が推測されている。さらなる詳細な解析を行うため, 本年度は以下に示す3つの実験を行った。1. MEMS技術を用いてY字型のPDMS製マイクロ流路を作成し、赤血球を含む懸濁液を流すことで流路内での赤血球の相互干渉を観察した。また, ヘマトクリット、流量の違いにより赤血球の局所濃度分布がどのように変化するかを解析した。その結果、ヘマトクリットが重要なパラメータであり, ヘマトクリットが増加することで、赤血球の干渉頻度が増加し, 濃度勾配拡散現象が促進されることが示唆された。2. より詳細に赤血球間の相互干渉を観察するため, 蛍光標識した赤血球を混合し, 共焦点顕微鏡を用いて赤血球同士の流体力学的干渉を観察した。さらに, マイクロPTV法によって赤血球をトラッキングし, 相互干渉時の赤血球の挙動について詳細な観察・解析を行う予定である。3. 赤血球懸濁液に蛍光トレーサー粒子を混入することで、赤血球自身のみならず, 流路内の速度場を可視化し、流体運動と赤血球運動との相互作用も解析する。共焦点顕微鏡を用いたマイクロPIVシステムによって, 流体の速度ベクトルを算出し、赤血球周りの速度場, その速度場による赤血球の運動について観察を行なっている。本研究によって、微小流路内の赤血球の拡散に及ぼすヘマトクリットの影響、および流量の影響を明らかにした。これらの成果は微小循環内の輸送現象を理解する上で極めて重要である。