研究概要大須賀研（pdf）

（１）流体解析による人工腎臓の透析効率の向上
血液透析器は、直径 200μmの中空糸１万本を束にして円筒容器に格
納したものであり、中空糸外部を流れる透析液は、内部を流れる血
液から老廃物を除去する。腎臓疾患を持つ 20 万人以上の患者を一日
でも多く延命するためには、透析効率が１％向上することも重要で
あり、血液の流れの向きと透析液の流れの向きを反転し、全表面積
が２m2に達する中空糸表面に凹凸をつけて透析液の流れを均一にす
る等の工夫がされている。透析液は中空糸に沿う方向には流れやす
いが、中空糸に直交する方向には流れにくく、透析液の入口では中
空糸に直交する方向に流れるため、中空糸の束の深い部分に透析液
が届きにくい困難がある。MRI及び中空糸に沿う方向と直交する方向
の浸透係数を厳密に分離した精密な流体計算によって、透析液の入
口で円筒容器の形状を変えることが、透析液を中空糸の束の深い部
分への浸入を容易にして、透析効率が向上することを実証した。
（２）固体、微粒子と液体の界面のｾﾞｰﾀ電位の測定精度の向上
細胞表面のタンパクは水中で水素を解離しゼータ電位を持つため、
電場をかけると電気泳動を行う。白血病患者の白血球は、ゼータ電
位にばらつきが多い。プリンターのトナーやシリコンウェハーの研
磨剤は、水中で特定のゼータ電位を持つと程良くコロイド分散して
効果を保つ。このように疾患の判定及び、微粒子のコロイド分散の
ために、細胞及び微粒子表面の精密なゼータ電位の測定が要請され
る。溶融石英でできた溶液セルの表面は水酸基が吸着して負のゼー
タ電位となり、水中の陽イオンが表面に集まり、電場によって流れ
(電気浸透流)を発生する。粒子の泳動速度はレーザー散乱で測定す
るため、濃度が高い場合は液体の表面で測定する必要があり、石英
表面で発生する電気浸透流は測定を妨害する。微小な溶液セルで発
生する電気浸透流の精密な流体解析を行って、測定を劣化する因子
を回避して、高濃度微粒子の表面ゼータ電位の測定を可能とした。