マイクロ二次流れ指標を用いた新たな抗血栓性評価用ＣＦＤ解析手法の確立

建立利用微二次流指标进行抗血栓评价的CFD分析新方法

基本信息

批准号：
18J40257
负责人：
太田晶子
金额：
$ 2.33万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当研究では，血液ポンプ開発における抗血栓性評価にむけて，材料表面粗さ・主流のせん断速度など独立したパラメータのみでなく，材料表面マイクロ幾何学形状近傍に発生するマイクロ二次流れのパラメータを加えた複合的要因による血球付着現象への影響を明らかにする．さらに，血栓形成度と血液性状・表面材料物性・せん断流れ・材料表面近傍のマイクロ二次流れの関係を定式化，血液ポンプ開発のための新たな流体工学的抗血栓評価法（抗血栓性評価用CFD解析）を確立することを目的とする．初年度および次年度まではマイクロ幾何学構造を有する試料片への血液成分付着現象の定量化のために，コントロール必要な血液性状，表面材料物性，せん断流れの３つのうち，個体差がありエンジニア的コントロールが難しい血液性状に関して，血栓形成の要となる全血血小板凝集能を表す独自の指標ML-PATI値コントロールする手法について集中的に検討を行った．また，In vitroによる血液成分付着現象・血栓形成の定量化のための試料片設置チャンバを用いて確認実験を行いML-PATIが高い方がマイクロ円柱に対する血小板付着は多く，せん断応力による血液性状コントロールが行われていることを確認した．本年度は，実際に全血血小板凝集能を表すML-PATI値変化させた血液を用いてIn vitroによる表面粗さを模した様々な大きさのマイクロ円柱に対する血小板付着実験を行った．マイクロ円柱周囲に対する血小板付着率はML-PATIが低い場合，マイクロ円柱のサイズに関わらず変化がなかった．一方，ML-PATIが高い場合，マイクロ円柱サイズの違いにより発生するマイクロ二次流れの大小に対応して血小板付着率が変化することが確認された．

在本研究中，我们不仅研究了材料表面粗糙度和主流剪切速率等独立参数，还研究了材料表面微观几何形状附近发生的微二次流参数，以评估开发过程中的抗血栓性能。我们将阐明添加的复杂因素对血细胞粘附现象的影响。此外，我们还制定了血栓形成程度与血液性质、表面材料性质、剪切流、材料表面附近的微二次流之间的关系，并开发了一种新的流体工程抗血栓评价方法（抗血栓评价方法），用于开发新的流体工程抗血栓评价方法（抗血栓评价方法）。目的是建立CFD分析（CFD分析）。为了量化血液成分粘附在具有微观几何结构的样本上的现象，工程师将需要在第一年和随后的几年中控制存在个体差异的血液特性、表面材料特性和剪切流针对难以控制的血液性质，我们深入研究了控制ML-PATI值的方法，ML-PATI是代表全血血小板聚集能力的独特指标，而血小板聚集能力是血栓形成的关键。此外，我们利用样片安装室进行了体外定量血液成分粘附现象和血栓形成的验证实验，发现ML-PATI越高，微铸型上粘附的血小板越多，血液性质受控我们确认这已经完成。今年，我们在不同尺寸的微圆柱上进行了体外血小板粘附实验，模拟表面粗糙度，使用具有不同ML-PATI值的血液，ML-PATI值代表全血血小板聚集能力。当 ML-PATI 较低时，无论微铸型的大小如何，微铸型周围的血小板粘附率都没有变化。另一方面，确认了ML-PATI高时，血小板附着率根据因微圆柱尺寸的差异而产生的微二次流的大小而变化。

项目成果

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Quantitative investigation of platelet aggregation under high shear force for anti-platelet aggregation in vitro tests

高剪切力下血小板聚集的定量研究用于体外抗血小板聚集试验

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
International Journal of Artificial Organs
影响因子：
0
作者：
Akiko Oota-Ishigaki;Ph.D;Osamu Maruyama;Ph.D;Daisuke Sakota;Ph.D;Ryo Kosaka;Ph.D;Wataru Hijikata;Ph.D;Masahiro Nishida;Ph.D
通讯作者：
Ph.D

In vitro quantitative evaluation of platelet activation under shear stress

剪切应力下血小板活化的体外定量评估