| 研究課題/領域番号 |
08455096
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
大場 謙吉 関西大学, 工学部, 教授 (30029186)
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| 研究分担者 |
桜井 篤 関西大学, 工学部, 助手 (50162334)
板東 潔 関西大学, 工学部, 助教授 (70156545)
浦上 忠 関西大学, 工学部, 教授 (80067701)
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| 研究期間 (年度) |
1996 – 1998
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| 研究課題ステータス |
完了 (1998年度)
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| 配分額 *注記 |
6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
1998年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
1997年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
1996年度: 5,900千円 (直接経費: 5,900千円)
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| キーワード | 血管壁と血流の相互作用 / 体外力学モデル / 模擬欠陥 / 模擬血液 / コラプシブルチューブの座屈 / チューブの大変形の数値解析 / コラプシブルチューブ内の流れ / コラプシブルチューブ内の脳波の伝播 / 模擬血管 / 血管壁と血液の相互作用 / 流れの乱流抑制 / 脈波伝播 / 数値シミュレーション / 模擬赤血球 / カツソン流体 / 連銭形成 |
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| 研究概要 |
1. 冠動脈や静脈の血管を生体外で模擬した柔軟な弾性ゴム管に外圧を印加した時、その断面が座屈し、大変形して行く過程を理論と実験の両面から解明するため、主に肉厚の異なる6種類のシリコンゴム管を対象に、管体積変化量測定法およびレーザーシート光による管断面可視化法と2次元および3次元数値計算法を用いて管内外差圧と断面形状との関係を求めた。その結果、管端に接続された円形剛管の影響が少ない箇所では2次元理論と実験は良く一致し、3次元理論と実験値は全域にわたってほぼ一致した。また、これらの座屈した管に水を定常的に流した時の管軸方向の圧力損失について、水力学平均直径を用いた1次元理論および2次元理論と実験を比較した結果、断面変形が大きくなると共に1次元理論と合わなくなるが、2次元理論とはほぼ合うこと、しかし両壁接触後は2次元理論とも合わなくなることが分かった。以上より、コラプシブルチューブの静的大変形および管内の定常流は3次元理論を用いれば全域にわたって正確に模擬できることが明らかになった。
2. 模擬赤血球として製作したアルギン酸ゲル製の平均直径9.6μmの柔軟弾性微粒子と水、生理食塩水およびデキストランとの体積濃度40%〜60%の高濃度分散液を作成し、レオスコープで粘度とレオロジー特性を測定したところ、実際の血液と同一粘度を持ち、かつ同じカッソン流体的特性を持つことが実証され、従来に無い高性能の模擬血液として使用出来ることが分かった。
3. 動脈内の狭窄部位における血流中の流れ場を模擬するために、内径6mmの柔軟弾性シリコンゴム管に高さ1mmの円環状狭窄を作り、上記の模擬血液を定常的に流し、LDVを用いて近傍の流速分布を測定し、血液のカッソン流体的性質と混相流体的性質の影響を調べた。その結果、狭窄の頂上では流速分布は矩形状であるが、水よりも分布の角が丸みを帯びていること、狭窄部下流の剥離領域の範囲が水よりも狭いことが分かった。
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