2014 Fiscal Year Research-status Report
血管壁の粘弾性特性が壁面せん断応力に与える影響のバイオメカニクス的解析
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25870385
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
福井 智宏 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 助教 (00451542)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 脈波伝播 / 粘弾性特性 / バイオメカニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脈波伝播現象の数値シミュレーションならびに水槽実験を行うために，以下の研究を実施した．
数値シミュレーションにおいては，大型計算モデルにおける流体-構造連成解析を可能とするような計算手法の開発を行った．また，乱流域における血流解析を実行するための正規化格子ボルツマン法の改良，血管壁との相互作用を精度良く解くための仮想流束法の適用に関する研究を行った．さらに，医用画像データからの血管モデルの構築方法や大動脈弁の数値的記述方法に関する検討も行った．
水槽実験に関しては，まず，血管を模擬したシリコンチューブに拍動流を与え，その脈圧波形を精度良く取得する方法の考察を行った．そして，実験結果の検証として，脈波伝播速度の理論解（Moens-Korteweg式）との比較を行うために，様々な太さや硬さのシリコンチューブの拍動に伴う円周方向ひずみを取得する方法を検討した．さらに，脈波伝播の周波数依存性を調べるために，ポンプの入力部の改良を行った．
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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
数値シミュレーションにおいては，実際の医用画像データに仮想流束法を適用することが可能となり，大動脈内血流動態解析を行うことができた．血管壁の粘弾性に関するモデリングは，まだ今後取り組むべき課題ではあるが，心周期における血管壁の振動を能動的に再現することが可能となった．
水槽実験では，シリコンチューブの円周方向ひずみを精度良く取得する方法の考案が大きな課題であったが，装置の改良により，ひずみを4点同時に計測することが可能となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
計算シミュレーションにおいては，引き続きオイラー統一型解法による開発を進めるが，ALE定式化による非構造格子を用いた研究も同時に進める．この場合，血管壁の運動を有限要素法により解き，血流との相互作用をより詳細に記述することを目指す．
水槽実験では，実験結果の検証（理論解との比較）を十分行った後に，血管壁の粘弾性特性の影響を調べるために，脈波伝播速度の周波数依存性の解析を行う．また，流速分布を得るためのPIV解析を可能とするような装置の開発を進める．さらに，脈波解析を行うことにより，脈波波形を入射波と反射波とに分離する解析を行う．
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| Causes of Carryover |
水槽実験用の消耗品が幾分か節約できたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度に，水槽実験用の消耗品ならびに関連図書を購入する．
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