FlowAnalysisofaTumorVascularNetworkUsingtheCouplingMethodforBloodandInterstitialFlows
生体内の細胞は、運動や血流による力学的な刺激や、生化学物質による化学的な刺激を感知して応答し、分化・形態形成・
生体恒常性の維持を担っています。細胞に対する酸素分圧・力学的刺激・化学的刺激を同時制御する「3-in-1 生体模擬チップ」
を開発し、様々な条件下における細胞群の挙動メカニズムの解明と、その制御について研究しています。
Cells response to mechanical stimuli caused by motion and blood flow and chemical stimuli by biochemicals, resulting in differentiation, morphogenesis, and maintenance of homeostasis. We develop “3-in-1 organ-on-a-chip” which simultane-ously controls oxygen tension and mechanical and chemical stimuli to cells, and investigate mechanisms of cell behaviors and their control under various conditions.
腫瘍微小環境では、正常血管に比べ、非常に高い流体透過性を持ち、さらにリンパ系が欠如しているために、間質の圧力 が上昇し、治療薬の輸送効率が低下すると考えられています。本研究では、腫瘍微小環境における様々な特異性が間質圧の 上昇や物質の輸送に与える影響を明らかにするために、高精度な解析方法を開発し、流動解析を行っています。
In a tumor microenvironment, the interstitial pressure increases and efficiency of the drug transport declines because of the high permeability of blood vessels for a fluid compared to normal ones and lack of the lymph system. We have been developing the numerical method with high accuracy and performing the fluid analysis to clarify the effect of the various singularity on the increase in the interstitial pressure and mass transport.
3-in-1 生体模擬チップを用いた細胞挙動観察システム
3-in-1 organ-on-a-chip and real-time imaging system for observation of cell behaviors
間質を含む血管網の速度分布と圧力分布
Velocity and pressure distribution in the vascular network including interstitium.
チップ内に培養した微小血管網 Microvascular network cultured in a chip
教 授
太田 信
Professor
Makoto Ohta
助 教
安西 眸
Assistant Professor
Hitomi Anzai
特任助教
Simon TUPIN
Specially Appointed Assistant Professor
生体流動ダイナミクス研究分野では、治療に直接役立つ新デバイスの開発と、新デバイスの性能評価法の確立を目指した 研究を行っています。例えば、脳動脈瘤の治療方法の一つに、血管内治療（血管の中から治療していく方法）がありますが、
血流を制御できるデバイスの開発、そしてそのデバイスの性能を評価する必要があります。このような研究開発は、医療現 場では重要な課題であり、医学と工学との共同研究によってはじめて成立します。本研究分野では、このような医工連携プ ロジェクトを中心に、生体中の流体を取り扱っていきます。
The focus of the biomedical flow dynamics laboratory is to develop new concept of implant especially based on flow and to establish new methods for evaluating the implants. For example, when you treat a cerebral aneurysm with endovascular treatment, you should know the effects of medical devices on controls of blood flow. The fiow may depend on the geom-etry, materials and clinical conditions. Since these are so big issues, we collaborate with biomaterial groups, biomechanical groups, and medical groups to gather their top knowledge. This field is called as a life science, or biomedical engineering.
The aim of this lab is to support and improve our social quality of life by biomedical engineering.
教 授
大林 茂
Professor
Shigeru Obayashi
助 教
焼野 藍子
Assistant Professor
Aiko Yakeno
数値流体力学 (CFD) とは、ある対象物体の内部あるいは周囲で運動する流体の様子をコンピュータで再現し、現象を解明 したり、流体機器を設計したりする学問です。コンピュータの性能向上に伴って CFD の技術は精度や利便性が日々進化し ています。本研究室では、CFD 技術のさらなる利用展開のため、CFD 技術と他の科学技術の融合研究を積極的に推進してい ます。この一環として、航空宇宙流体で問題となる、流体の非線形現象に関連する種々の未解決問題の解明、航空機空力設 計のための流体情報抽出技術、データ同化など、スーパーコンピュータ、風洞実験、最新のデータ科学を駆使した航空宇宙 流体工学のさらなる革新を目指しています。
Computational Fluid Dynamics (CFD) is a discipline that reproduces the state of a fluid motion inside or around an object by computers, elucidates the phenomena, and designs fluid devices. With the progress in computer performance, CFD technologies have been evolving in terms of accuracy and usefulness day by day. Aiming at further utilization and develop-ment of CFD technologies, this laboratory is promoting trans-disciplinary researches, which is motivated by the integration of CFD with other science and technologies. We are working on elucidation and control of various unsolved problems re-lated to nonlinear flow phenomena, fluid information extraction technology for aircraft aerodynamic design, data assimi-lation, by applying supercomputers, wind tunnel experiments, and the latest data science, aiming for further innovation in aerospace fluid engineering.
磁力支持天秤装置を用いた空力実験・高解像非定常数値計算による流体場の詳細解析 WindTunnelExperimentswiththeMagneticSuspensionandBalanceSystem(MSBS)
・FlowInvestigationbyHighly-ResolvedUnsteadyNumericalSimulation
本研究室では、磁気力によって風洞内に模型を浮 上し、姿勢制御可能な磁力支持天秤装置 (MSBS) の開 発を行ってきました。これまでに、振動を抑え安定に 支持でき、即応性が高く、非定常な運動を制御する技 術、細長比の低い試供体を支持する技術を開発しま した。さらに、スーパーコンピュータを用いた大規模 並列計算による高精度な非定常数値計算を実施し、
低細長比円柱の空気力学特性との比較を行うなど、
流体物理の新しい知見の取得、そして実験と数値計 算の融合による革新的な設計技術の構築を目指した 研究開発を行っています。
We have been developing a magnetic suspension and balance system (MSBS), which is capable to support a model in the wind tunnel and to control its attitude by the magnetic force. Currently, we are
working on improving the measurement techniques to support without noise, to respond quickly, to control and measure the unsteady aerodynamic force, and to support very low-fineness ratio models. We have successfully compared the exper-imental results with those obtained from a huge parallel computation. We try to research for new knowledge of fluid phys-ics and building innovative design technologies by fusing on integration of experiments and numerical calculations.
SRVLWLRQVHQVRU SRVLWLRQVHQVRU
FRLO FRLO
PRGHO PRGHO
FUHDWHV PDJQHWLF
ILHOGV FUHDWHV PDJQHWLF
ILHOGV
KDVSHUPDQHQW PDJQHWV KDVSHUPDQHQW
PDJQHWV SRVLWLRQVHQVRU
FRLO
PRGHO FUHDWHV PDJQHWLF
ILHOGV
KDVSHUPDQHQW PDJQHWV P06%6
P06%6
ࣕྙࢩ࣍ళṟૹͶΓΖۯྙఈͳ
਼ܯࢋͶΓΖർֳ
$HURG\QDPLFH[SHULPHQWE\
PDJQHWLFIRUFHEDODQFHV\VWHP 06%6DQGQXPHULFDOVLPXODWLRQ