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肺気道分岐管内の対流レゾナンスによるガス輸送促進

研究課題

研究課題/領域番号 10450077
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

谷下 一夫  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10101776)

研究分担者 池田 満里子  慶應義塾大学, 文学部, 教授 (00051368)
菱田 公一  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40156592)
岡 浩太郎  慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (10276412)
小林 弘祐  北里大学, 医学部, 専任講師 (70153632)
小林 紘一  慶應義塾大学, 医学部, 教授 (80051704)
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
13,000千円 (直接経費: 13,000千円)
1999年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
1998年度: 9,800千円 (直接経費: 9,800千円)
キーワード呼吸力学 / 振動流 / 生物流体力学 / 高頻度換気人工呼吸 / バイオメカニズム / 二次流れ / 対流レゾナンス / バイオメカニクス / 分岐管 / 軸方向輸送 / 気道
研究概要

肺では気道内の呼気および呼気から成る往復流によってガスが交換されている。この気道内のガス交換メカニズムは、気道の幾何学的形状や、気道の開口、気道内表面に分泌する表面活性剤などの影響を受けるので、大変複雑なプロセスを経ることになるが、実際の成体では極めて効率的で酸素の需要の急激な変化にも迅速に適応して、ガス交換を行っている。肺では、気管支から始まる分岐のネットワーク構造の気道内の往復流によってガスが運搬されている。そこで、本研究では、分岐部の曲率によって生じた二次流れが主要な役割をしている対流レゾナンスという現象に着目して、対流レゾナンスによるガス輸送量の顕著に増大するメカニズムを流体力学的な観点から調べ、対流レゾナンスが通常の呼吸において効果的に効いているのかを明らかにする。さらに、高頻度振動換気(HFO:High Frequency Oscillation)という人工呼吸法に積極的に対流レゾナンスを利用することによって、ガス交換性能の改善が期待出来る。本研究では、HFO人工呼吸法への対流レゾナンスの活用に関してモデル実験と数値計算を行い、対流レゾナンスの有効性に関して検討を行った。対流レゾナンスの効果は、特に分岐部での二次流れが顕著に生ずる部位に生じ、軸方向のガス輸送効率の改善が見られた。さらに実際の気管支は気管の伸展性が大きな影響を与えるため、気管の伸展性を実測して、生体内の気管を再現する工夫を行った。その結果、伸展性を持つ壁のために気管内に生じる乱流が抑制されることが明らかとなった。

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] Tanishita K, et al: "Spatial and temporal variation of secondary flow during oscillatory flow in model human central airway"J. Biomech. Eng. ASME. 121. 565-573 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tanishita K, et al: "Oscillatory flow and gas transport through a symmetrical bifurcation"J. Biomech. Eng. ASME. (to appear). (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 谷下一夫他: "伸展性を有する気道狭窄モデル内の流れ"日本機械学会第12回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 12. 189-190 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tanishita, K. et al: "Clinical application of computational fluid and solid mechanics for the cardiovascular system"Springer-Verlag, Tokyo. (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideki Fujioka, Kotaro Oka and Kazuo Tanishita: "Numerical analysis of oscillary flow and gas transport through a bifurcating airway model"Advances in Bioengineering, ASME. BED-Vol.36. 43-44 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tanaka, G., Ueda, Y. and Tanishita, K.: "Augmentation of axial dispersion by intermittent oscillatory flow"Trans. ASME, J of Biomechanical Eng.. Vol.120. 405-415 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Gaku Tanaka, Tomoko Ogata, Kotaro Oka and Kazuo Tanishita: "Secondary flow augmentation in intermittent oscillatory flow in model human central airways"Advances in Bioengineering, ASME. BED-Vol.39. 91-92 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Fujioka, Y. Shuto, K. Oka and K. Tanishita: "Variation of wall shear stress direction in aortic arch model"Bioengineering Conf., ASME. BED-Vol.42. 591-592 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Konno, T., Satoh, Y. and Tanishita, K.: "Model experiment on physiologically intermittent flow in an aortic arch"JSME Int. J., series C. Vol.42, No.3. 648-655 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tanaka, G., Ogata, T., Oka, K. and Tanishita, K.: "Spatial and temporal variation of secondary flow during oscillatory flow in model human central airway"Trans. ASME, J of Biomechanical Eng.. Vol.121. 565-573 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fujioka, H., Oka, K. and Tanishita, K.: "Oscillatory flow and gas transport throuygh a symmetrical bifurcation"Trans. ASME, J.of Biomechanical Eng.. (to appear). (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Fijioka, H., Shuto, y., Oka, K. and Tanishita, K.: "Variation of wall shear stress direction in aortic arch model"Bioengineering Conf., ASME 1999. BED-Vol.42. 591-592 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Tanishita,K.et al.: "Spatial and temporal variation of secondary flow during oscillatory flow in model human central airway"J.Biomech.Eng.,ASME. 121. 565-573 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Tanishita,K.et al.: "Oscillatory flow and gas transport through a symmetrical bifurcation"J.Biomech.Eng.,ASME. (to appear). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 谷下一夫他: "伸展性を有する気道狭窄モデル内の流れ"日本機械学会第12回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 12. 189-190 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Tanishita,K.et al.: "Secondary flow augmentation in intermittent flow in model humain central airway" Advances in Bioengineering. 39. 91-92 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Tanishita,K.et al.: "Spatial and Temporal Variation of Secondary Flow during Oscillatory Flow in Model Human Central Airway" Trans.ASME,J.of Biomech.Eng.(to appear). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Tanishita,K.et al.: "Oscillatory flow and gas transport through a symmetrial bifurcation" Trans.ASME, J.of Biomech.Eng.(to appear). (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 谷下一夫 他: "高頻度間欠的振動換気の生体におけるガス交換効率の評価" 第37回日本ME学会大会論文集. 36. 620 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 谷下一夫 他: "からだと熱と流れの科学" オーム社, 154 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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