Micro-simulation for inhaled particle tracking using image-based model human airways

• Project/Area Number: 19760130
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Thermal engineering
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: TANAKA Gaku Chiba University, 大学院・工学研究科, 准教授 (20292667)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2009: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2008: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2007: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 熱・物質輪送 / バイオメカニクス / 呼吸流れ / 振動流 / イメージベーストモデル / 数値シミュレーション / 流れの可視化 / PIV / 生物流体力学

Research Abstract

Computational fluid dynamics (CFD) simulations were carried out for particle tracking in oscillatory flow in a 3D realistic model of the human airways constructed based on X-ray CT images. Particle tracking revealed that the direction-dependent velocity profile with flow separation at the bifurcation promotes axial fluid dispersion in the airways. It was also found that the variance of the particles increases with the increase of volume change in an expanding and contracting model of small airways.

Research Products

• [Journal Article] 気道モデル内振動流に発生する乱れのPIV計測 (2010)
  • Author(s): 高野了輔, 羽鳥彰浩, 田中学
  • Journal Title: 日本機械学会第22回バイオエンジニアリング講演論文集 Pages: 68-68
• [Journal Article] Numerical simulation of oscillatory flow in realistic model human airways (2009)
  • Author(s): G. Inagaki, G. Tanaka, M. Hishida, H. Haneishi, X. Hu
  • Journal Title: Journal of Fluid Science and Technology 4(3) Pages: 602-613
  • NAID: 130000129114
• [Journal Article] Numerical simulation of oscillatory flow in realistic model human airways (2009)
  • Author(s): G.Inagaki, G.Tanaka, M.Hishida, H.Haneishi, X.Hu
  • Journal Title: Journal of Fluid Science and Technology 4(3) Pages: 602-613
  • NAID: 130000129114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 実形状肺気道モデル内振動流のPIV計測 (2009)
  • Author(s): 羽鳥彰浩, 高野了輔, 田中学
  • Journal Title: 日本機械学会第21回バイオエンジニアリング講演論文集 Pages: 485-486
• [Journal Article] 気道内流れにおける混合の数値シミュレーション (2008)
  • Author(s): 李成智, 稲垣原理, 田中学, 菱田誠, 世良俊博
  • Journal Title: 日本機械学会2008年度年次大会講演論文集 Vol.6 Pages: 119-120
• [Journal Article] 実形状呼吸器官モデル内の気流解析 (2008)
  • Author(s): 田中学, 菱田誠, 羽石秀昭, 胡霄
  • Journal Title: 第47回日本生体医工学会大会プログラム・抄録集 Pages: 275-275
• [Journal Article] 実形状鼻腔内流れの数値シミュレーション (2008)
  • Author(s): 坂田拓也, 田中学, 菱田誠
  • Journal Title: 日本機械学会第20回バイオエンジニアリング講演会講演論文集 Pages: 47-48
• [Journal Article] 実形状肺気道内流れの乱れ計測 (2008)
  • Author(s): 平野正泰, 羽鳥彰浩, 田中学, 菱田誠
  • Journal Title: 日本機械学会第20回バイオエンジニアリング講演会講演論文集 Pages: 413-414
• [Presentation] 気道モデル内振動流に発生する乱れのPIV計測 (2010)
  • Author(s): 高野了輔, 羽鳥彰浩, 田中学
  • Organizer: 日本機械学会第22回バイオエンジニアリング講演論文集
• [Presentation] Numerical simulation of oscillatory flow in an expanding and contracting model of small airways (2009)
  • Author(s): G.Tanaka
  • Organizer: BMES Annual Meeting 2009
  • Place of Presentation: Pittsburgh
  • Year and Date: 2009-10-08
• [Presentation] 気道内振動流に発生する乱れのPIV計測 (2009)
  • Author(s): 高野了輔, 羽鳥彰浩, 田中学
  • Organizer: 生体医工学シンポジウム2009講演予稿集
• [Presentation] Numerical simulation of oscillatory flow in an expanding and contracting model of small airways (2009)
  • Author(s): M. Ohgawara, G. Inagaki, G. Tanaka, T. Sera
  • Organizer: BMES 2009
• [Presentation] Transition to turbulence during oscillatory flow in model human central airways (2009)
  • Author(s): R. Takano, A. Hatori, G. Tanaka
  • Organizer: BMES 2009
• [Presentation] 拡張収縮変型を伴う細気道内振動流の数値シミュレーション (2009)
  • Author(s): 大河原正義, 稲垣原理, 田中学, 世良俊博
  • Organizer: 生体医工学シンポジウム2009講演予稿集
• [Presentation] 実形状肺気道モデル内振動流のPIV計測 (2009)
  • Author(s): 羽鳥彰浩, 高野了輔, 田中学
  • Organizer: 日本機械学会第21回バイオエンジニアリング講演論文集
• [Presentation] 気道内流れにおける混合の数値シミュレーション (2008)
  • Author(s): 李成智, 稲垣原理, 田中学, 菱田誠, 世良俊博
  • Organizer: 日本機械学会2008年度年次大会講演論文集
• [Presentation] 実形状呼吸器官モデル内の気流解析 (2008)
  • Author(s): 田中学, 菱田誠, 羽石秀昭, 胡霄
  • Organizer: 第47回日本生体医工学会大会プログラム・抄録集
• [Presentation] 実形状肺気道内流れの乱れ計測 (2008)
  • Author(s): 平野正泰, 羽鳥彰浩, 田中学, 菱田誠
  • Organizer: 日本機械学会第20回バイオエンジニアリング講演論文集