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局所体積平均理論に基づく生体伝熱の定式化とマルチスケール解析モデルの開発と検証

研究課題

研究課題/領域番号 22360088
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 熱工学
研究機関静岡大学

研究代表者

中山 顕  静岡大学, 工学部, 教授 (60155877)

研究分担者 桑原 不二朗  静岡大学, 工学部, 准教授 (70215119)
研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2011年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2010年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
キーワード生体組織 / 多孔質 / 人工臓器 / 生体伝熱 / 物質移動 / 局所体積平均 / 多孔質体 / 熱伝導率 / 血液灌流 / クライオプローブ
研究概要

生体組織における有効熱伝導率に対する血流速度の影響を検討すべく実験を行った.被験者の腕を,カフを用いて一定の圧力で締め付けることで,血行を制御した.血流速度を血流レーザードップラーで測ると共に,サーモグラフィ,熱電対およびリアルタイム血流画像化装置を用いて,周囲温度,皮膚表面温度およびPerfusion Unit 値の計測を実施した.併せて,我々が導いた生体組織の伝熱の式を用い,マルチスケール解析モデルに基づく数値シミュレーションを実施した結果,シミュレーション結果と計測結果との間に良好な一致を見た.これらにより,実験と理論の両側面から,血行が生体組織の温度場に与える影響を明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2012 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2013 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 17件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] An application of the Sano-Nakayama membrane transport model in hollow fiber reverse osmosis desalination systems2013

    • 著者名/発表者名
      Nakayama, Akira; Sano, Yoshihiko
    • 雑誌名

      DESALINATION

      巻: Vol. 311, 15 ページ: 95-102

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A porous media theory for characterization of membrane blood oxygenation devices2013

    • 著者名/発表者名
      Sano, Y., Adachi, J. and Nakayama, A.
    • 雑誌名

      Heat and Mass Transfer, Heat Mass Transfer

      巻: 49 号: 7 ページ: 973-984

    • DOI

      10.1007/s00231-013-1143-x

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Porous Media Approach for Analyzing a Countercurrent Dialyzer System, Sano, Yoshihiko2012

    • 著者名/発表者名
      Nakayama, Akira, Trans
    • 雑誌名

      ASME J. Heat Transfer

      巻: Vol. 134 - 7, Article Number: 072602 号: 7

    • DOI

      10.1115/1.4006104

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat transfer performance assessment for forced convection in a tube partially filled with a porous medium2012

    • 著者名/発表者名
      Yang, Chen; Nakayama, Akira; Liu, Wei
    • 雑誌名

      INTERNATIONAL JOURNAL OF THERMAL SCIENCES

      巻: 54 ページ: 98-108

    • DOI

      10.1016/j.ijthermalsci.2011.10.023

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A porous media approach for analyzing a countercurrent dialyzer system2012

    • 著者名/発表者名
      Sano, Y., Nakayama, A.
    • 雑誌名

      ASME Trans. J. Heat Transfer

      巻: 134 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.desal.2012.11.012

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat transfer performance assessment for forced convection in a tube partially filled with a porous medium2012

    • 著者名/発表者名
      Yang C., Nakayama A, Liu W.
    • 雑誌名

      Int.J.Thermal Sciences

      巻: 54 ページ: 98-108

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A general set of bioheat transfer equations based on the volume averaging theory, POROUS MEDIA: Applications in biological systems and biotechnology, Ed. By Vafai K2011

    • 著者名/発表者名
      Nakayama A, Kuwahara, F, Liu W
    • 雑誌名

      CRC PRESS

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of thermal dispersion on heat transfer in cross-flow tubular heat exchangers2011

    • 著者名/発表者名
      Sano Y, Nakayama A
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 48 号: 1 ページ: 183-189

    • DOI

      10.1007/s00231-011-0865-x

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exact solutions for a thermal nonequilibrium model of fluid saturated porous media based on an effective porosity2011

    • 著者名/発表者名
      Kuwahara F, Yang C, Ando K., Nakayama A
    • 雑誌名

      J.Heat Mass Transfer

      巻: 133(in press) 号: 11

    • DOI

      10.1115/1.4004354

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A local thermal non-equilibrium analysis of fully developed forced convective flow in a tube filled with a porous medium2011

    • 著者名/発表者名
      Yang C, Ando K., Nakayama A
    • 雑誌名

      Transport in Porous Media

      巻: 89 ページ: 237-249

    • NAID

      120003368389

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Entransy expression of the second law of thermodynamics and its application to optimization in heat transfer process2011

    • 著者名/発表者名
      Liu, W., Liu, Z.C, Jia, H., Nakayama A
    • 雑誌名

      Int.Heat Mass Transfer

      巻: 54 ページ: 3049-3059

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Non-Equilibrium Forced Convective Flow in an Annulus Filled with a Porous Medium2011

    • 著者名/発表者名
      Yang, C, Kuwahara, E, Liu, W., Nakayama A
    • 雑誌名

      The Open Transport Phenomena Journal

      巻: 3 ページ: 98-108

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A note on a bronchial tree with 23 levels of bifurcation2010

    • 著者名/発表者名
      Nakayama, A.
    • 雑誌名

      Heat and Mass Transfer

      巻: Vol. 46 号: 5 ページ: 547-547

    • DOI

      10.1007/s00231-010-0598-2

    • NAID

      120002165423

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat transfer characteristics in consolidated porous media2010

    • 著者名/発表者名
      Ando K., Nakayama A., Imai Y., Hirai H.
    • 雑誌名

      Proc. 3rd International Conference on Porous Media and its Applications in Science, Engineering and Industry, AIP Conference Proceedings

      巻: 1254 ページ: 27-32

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A rigorous derivation of the bioheat equation for local tissue heat transfer based on a volume averaging theory2010

    • 著者名/発表者名
      Nakayama A, Sano Y, Yoshikawa K
    • 雑誌名

      Heat and Mass Transfer

      巻: 46 ページ: 739-746

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A synthesis of tortuosity and dispersion in effective thermal conductivity of porous media2010

    • 著者名/発表者名
      Yang C, Nakayama A
    • 雑誌名

      International Journal of Heat Mass Transfer

      巻: 53 ページ: 3222-3230

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A note on a bronchial tree with 23 levels of bifurcation2010

    • 著者名/発表者名
      Nakayama A.
    • 雑誌名

      Heat and Mass Transfer

      巻: 46 ページ: 547-547

    • NAID

      120002165423

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 人工肺の局所体積平均モデル2012

    • 著者名/発表者名
      佐野,中山
    • 学会等名
      第49回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      富山B124
    • 年月日
      2012-05-30
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 人工心肺の数学モデル2012

    • 著者名/発表者名
      佐野,中山
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第61期総会・講演会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2012-03-15
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 人工心肺の数学モデル2012

    • 著者名/発表者名
      佐野吉彦, 安達純, 中山顕
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第61期総会・講演会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県)
    • 年月日
      2012-03-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 人工心肺の数学モデルとその検証2012

    • 著者名/発表者名
      佐野,中山
    • 学会等名
      伝熱学会東海支部講演会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      2012-02-03
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 人工心肺の数学モデルとその検証2012

    • 著者名/発表者名
      佐野吉彦, 中山顕
    • 学会等名
      云熱学会東海支部講演会
    • 発表場所
      岐阜大学(岐阜県)
    • 年月日
      2012-02-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 人工肺の局所体積平均モデル2012

    • 著者名/発表者名
      佐野吉彦,中山顕
    • 学会等名
      第49回日本伝熱シンポジウムB124, 2012.
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山県)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 太陽光ボリューメトリックレシーバーにおける炭化ケイ素フォームの局所非熱平衡解析2011

    • 著者名/発表者名
      佐野吉彦, 岩瀬伸二, 中山顕
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2011
    • 発表場所
      静岡大学工学部(静岡県)
    • 年月日
      2011-10-29
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 生体伝熱のマルチスケールモデリング2011

    • 著者名/発表者名
      佐野,中山
    • 学会等名
      第48回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンタ
    • 年月日
      2011-06-02
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 生体伝熱のマルチスケールモデリング2011

    • 著者名/発表者名
      佐野吉彦, 吉川健太郎, 中山顕
    • 学会等名
      第48回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンタ(岡山県)
    • 年月日
      2011-06-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 発泡多孔質体の界面熱伝達の計測2011

    • 著者名/発表者名
      平井秀和, 安藤健志、中山顕
    • 学会等名
      第48回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンタ(岡山県)
    • 年月日
      2011-06-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 多孔質体の局所非熱平衡モデルの厳密解2011

    • 著者名/発表者名
      ヤン・チェン, 本山英明, 中山顕
    • 学会等名
      第48回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンタ(岡山県)
    • 年月日
      2011-06-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Tortuosity, dispersion and turbulence in porous media2010

    • 著者名/発表者名
      Nakayama A.
    • 学会等名
      3^<rd> International Conference on Porous Media and its Applications in Science, Engineering and Industry
    • 発表場所
      Montecatini, Italy
    • 年月日
      2010-06-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2019-07-29  

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