X線可視化計測と超並列数値流体計算の融合による鳥呼吸器内流体制御機構の統合的解析

• 研究課題/領域番号: 26702012
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 名古屋工業大学 (2017); 埼玉大学 (2014-2016)
• 研究代表者: 中村 匡徳 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20448046)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円); 2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2016年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2014年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円)
• キーワード: 呼吸 / 数値流体解析 / 鳥類 / 呼吸器 / 肺 / 数値流体計算 / バイオメカニクス / バイオミメティクス / 流体解析 / 流体制御

研究成果の概要

本研究では、X線による可視化と数値流体計算により、実際の鳥呼吸器内の流れを調べ、その流体制御機構を解明することを目標として研究を行ってきた．研究成果として、鳥気管支の第一分岐部上流側において狭窄している部位があり、そこを吸入空気が通過することで慣性力が増加し、後気嚢に導かれることがわかった．これにより、主気管支から分枝する気管支には空気が入らず、流体の主方向が決定されることがわかった．また、気嚢の厚さが変化することで胸腔内圧の変化と気嚢の変形が同調せず，呼吸器内の流体制御がうまくいかなくなることも判明した．

研究成果

• [学会発表] Numerical simulations of respiratory aerodynamics in the lung of Japanese quail (2018)
  • 著者名/発表者名: Masanori Nakamura, Masahiro Yano, Kenta Yahata, Naoki Takeishi, Shunichi Ishida, Yohsuke Imai
  • 学会等名: SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing
  • 国際学会
• [学会発表] 吸入空力弁効果の定量化を目的とした鳥呼吸器内気流マルチスケール解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢野正浩，中村匡徳
  • 学会等名: 関東学生会 第55回学生員卒業研究発表会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-10