| 研究課題/領域番号 |
05555060
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| 研究機関 | 慶応義塾大学 |
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研究代表者 |
谷下 一夫 慶応義塾大学, 理工学部・機械工学科, 教授 (10101776)
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| 研究分担者 |
小林 弘祐 北里大学, 医学部, 専任講師 (70153632)
山田 寛幸 慶応義塾大学, 医学部, 助手 (90182550)
南谷 晴之 慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (70051779)
益田 重明 慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (90051664)
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| キーワード | テーラー拡散 / 振動流 / 人工呼吸器 / 気管内流れ / 高頻度振動換気 |
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| 研究概要 |
近年、高頻度振動換気(HFO:High Ferquency Oscillation)という人工呼吸法が、顕著なガス交換改善の効果の故に広く臨床医学的に注目されている。高頻度振動換気とは、1回換気量を解剖学上の死くう体積以下の1〜3ml/kgに減少させ、換気回数を5〜30Hzと大幅に増やすことにより生ずるガス交換の改善の効果を利用する人工呼吸法である。この方法を用いることにより、肺の圧力損傷を回避し、肺血流量の呼吸性変動を抑えることが出来、特に新生児の呼吸不全に対してその有用性に関心が持たれている。
HFOにおける気管内の流れは振動流であるが、そのガス交換のメカニズムに関して不明な点が多いため、臨床的にこの方法を適用する際は、経験的に施工条件を決めている。そこで本研究では、高頻度換気に関する流体力学的な側面、とくに気管内でのテーラー拡散によるガス交換の効果に着目し、流れとガス拡散との関係を明らかにして、高頻度換気のガス拡散に関する工学的な評価を行い、臨床的に有用な人工呼吸器を開発し、その最適施行条件を明らかにすることを目的とする。
気管内の振動流における軸方向拡散速度を数値計算によって解析したところ、振動数の高い振動流では、断面内混合を比較的高いと軸方向拡散が増大する結果が得られ、断面内混合を促進する手段としては、流れを一旦停止する間欠流または乱流の効果が考えられる。間欠流に関しては、数値計算及び実験から軸方向輸送の増大が確かめられており、乱流に関しては実験的に確かめられている。本年度の成果を踏まえてさらに肺内の気管により近づけたモデル実験及び動物実験によってさらに検討を続け、呼吸器の開発つなげて行く方針である。
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