超生理的ひずみ速度における赤血球変形を液滴フレームワークを用いてモデル化する

科学分野:

• 生物医学工学;計算生物学;流体力学

背景:

• 溶血は、機械循環補助装置（MCSD）における重要な問題です。;赤血球（RBC）変形の正確なモデリングは、MCSD技術の改善に不可欠です。;既存の変形モデルは、さまざまな条件下でのヒトRBCデータによる較正が不足しています。

研究 の 目的:

• ヒトRBCのインシリコ変形を予測するために、液滴変形モデルを修正および検証すること。;マクロスケールのMCSD流動条件に合わせてモデルを調整すること。;インビトロヒトRBC変形データを使用してモデルを較正すること。

主な方法:

• マイクロ流体流におけるインビトロヒトRBC変形を研究しました。;2つの懸濁液粘度（2.05および4.17 cP）を使用しました。;MCSD関連のせん断速度（5,000〜200,000 s⁻¹）および伸長速度（330〜13,160 s⁻¹）で試験しました。;液滴変形モデルの構成パラメータを修正しました。

主要な成果:

• 調整されたモデルは、せん断流および伸長流におけるRBCの変形を正確に再現しました。;試験条件下でのインシリコせん断変形に対する平均絶対誤差（MAE）は0.15以下でした。;ほとんどの条件下で、ピークインシリコ伸長変形に対するMAEは0.11以下でしたが、低い速度では誤差が大きくなりました。

結論:

• モデルの適応は、MCSD関連のひずみ速度でのRBC変形を予測することに成功しました。;このモデルは、RBCが液滴のように振る舞う場所でうまく機能します。;この検証済みモデルは、溶血を最小限に抑えるためのMCSDの設計と最適化に役立ちます。