多孔質体の応用および生体内輸送機構の解明のための熱分散のモデリングと実験的検証

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19360099
• 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): 2007 – 2009
• キーワード: 生体組織 / 多孔質 / 熱分散

研究概要

今まで,様々な形で提案されてきた生体組織の熱輸送の式について,多孔質体理論に基づき検討した.局所体積平均理論を用いることで,最小の仮定の下に,三次元一般生体熱移動の式が導かれることを示した.今回初めて対向する動脈と静脈の灌流の効果に加え,機械的分散の効果を加味することに成功した.
この三次元一般生体熱移動の式を用いて,肺癌の冷凍壊死療法における凍結過程のシミュレーションを実施した.本研究で確立した機械的分散のモデルおよび三次元一般生体熱移動の式が,工業的応用や生体輸送機構を考える上で極めて有効であることが分かった.

研究成果

• [雑誌論文] Why do we have a bronchial tree with 23 levels of bifurcation? (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, F. Kuwahara, Y. Sano
  • 雑誌名: HEAT AND MASS TRANSFER Volume:45Issue:3 ページ: 351-354
  • 査読あり
• [雑誌論文] A porous media approach for bifurcating flow and mass transfer in a human lung (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Kuwahara, Y. Sano, J.J. Liu, A. Nakayama
  • 雑誌名: J. Heat Transfer VOL.131 ページ: 101013-1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Macroscopic Model for Countercurrent Bioheat Transfer in a Circulatory System (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, F. Kuwahara, W. Liu
  • 雑誌名: J. POROUS MEDIA Volume:12 ページ: 289-300
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical modeling of a composting process with aeration (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Kuwahara, Y. Sano, A. Nakayama, K. Nakasaki, T. Fukazawa
  • 雑誌名: J. Porous Media Vol.12(10) ページ: 927-938
  • 査読あり
• [雑誌論文] A study on interstitial heat transfer in consolidated and unconsolidated porous media (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, K. Ando, C. Yang, Y. Sano, F. Kuwahara, J. Liu
  • 雑誌名: Heat Mass Transfer 45(11) ページ: 1365-1372
  • 査読あり
• [雑誌論文] The limiting radius for freezing a tumor during percutaneous cryoablation (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, F. Kuwahara, K. Iwata, et. al.
  • 雑誌名: JOURNAL OF HEAT Volume:130Issue:11 ページ: 111101. 1-111101. 6
  • 査読あり
• [雑誌論文] A general macroscopic turbulence model for flows in packed beds, channels, pipes, and rod bundles (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, F. Kuwahara, J. FLUIDS
  • 雑誌名: ENGINEERING Vol.130 ページ: 101205-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] A general bioheat transfer model based on the theory of porous media (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Nakayama, F. Kuwahara
  • 雑誌名: Int. J. Heat Mass Transfer Volume:51 ページ: 3190-3199
  • 査読あり
• [学会発表] 多孔質体の機械的分散の画像処理 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寒川哲幹, 桑原不二朗, 中山顕
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20100500
• [学会発表] Crossflow-Tubular熱交換器の熱分散 (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐野吉彦(静岡大), 桑原不二朗, 本山英明, 中山顕
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20100500