2013 Fiscal Year Research-status Report
非侵襲型人工呼吸器実現を目指した溝付管路内の間欠振動流による高頻度振動換気
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24592758
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| Research Institution | Tokyo National College of Technology |
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Principal Investigator |
清水 昭博 東京工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90149914)
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| Keywords | 間欠振動流 / 停止時間 / 流速 / 有効拡散係数 / 炭酸ガス / 円周方向溝付管 / 可視化 / 人工呼吸器 |
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| Research Abstract |
三角カムの代わりに通常のスコッチヨークに戻し、ACサーボモータの位置制御により、ピストンの上下死点において、指定時間だけ停止するようにプログラムを作成した。1回転中の停止時間を調整して、三角カムでは位相60度分停止しか出来なかったのに対して、モータの位置制御では３０度分または９０度分の位相二相当する時間だけ停止するように制御して、有効拡散係数を測定した。停止時間が長い方が有効拡散係数が大きくなる傾向が出た。ただし、停止時間が長くなると、ピストンの単位時間内に移動すべき距離が増加するので、ACサーボモータの最大速度と最大トルクを超えてしまい、拍出体積の大きい２種の条件は実施できなかった。
ピストンの拍出体積40ｍｌと80ｍｌ、および、直管と深さ６ｍｍと深さ２ｍｍの溝付管について実施した。溝深さが６ｍｍの場合の方が２ｍｍの場合よりも大きな有効拡散係数が得られた。拍出体積が80ｍｌの方が40ｍｌよりも大きな有効拡散係数が得られた。
炭酸ガスの有効拡散係数を測定するための実験装置の管路中央を透明なアクリル管に置き換えて、ピストン拍出体積V=80 [mL],振動数f=2 [Hz]について,円周方向溝付管内の間欠時間を変えた間欠振動流の2次元PIV流れ解析システムを用いて。空気と力学的に相似な条件で可視化実験を実施した。本実験の範囲内で、停止時間が増加すると管路内の軸方向流速の最大値は大きくなること、停止時間が増加すると管路内の半径方向流速の最大値は大きくなること、ピストンが停止し,軸方向流速が0に近づいても半径方向流速はすぐに0にならず,緩やかに減速することがわかった.
新たに考案したツインピストン式の人工呼吸器による実形状気道モデルを介した生体外換気実験を実施して、換気性能を測定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
有効拡散係数の測定実験では、拍出体積が大きな条件では、残念ながら、ACサーボモータのトルク不足により、実施できなかったが、ACサーボモータの位置制御による間欠振動流の停止時間を変えた実験は遂行できた。可視化についても有効拡散係数測定実験に対応した3種類に停止時間を有する間欠振動流の可視化を拍出体積８０ｍｌについて遂行できた。
新型の人工呼吸器による実形状気道モデルを介した生体外換気実験も間欠振動流を付与して実施できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
有効拡散係数測定実験については、円周方向溝付管の溝幅を変えた実験は完了しているので、ピッチを変えた実験を実施したい。すなわち、円方向溝の小径部幅を従来10mmについてのみで実施していたが、2mmのものについても実施する。
同時に同様の可視化実験も実施したい。
新たに考案した人工呼吸器に円周方向溝付管を接続した場合の換気性能をさらに詳細に調べたい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
一部の物品等で予定より少し安価に購入できたため。
国際会議での発表等を計画している。
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