呼吸器系のマルチスケール連成シミュレーション

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19500399
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 関西大学
• 研究代表者: 板東 潔 関西大学, システム理工学部, 教授 (70156545)
• 連携研究者: 大場 謙吉 関西大学, システム理工学部, 教授 ; 桜井 篤 関西大学, システム理工学部, 専任講師 ; 田地川 勉 関西大学, システム理工学部, 専任講師
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: バイオメカニクス / 呼吸器 / 連成解析 / 赤血球 / 毛細血管 / シミュレーション / 肺気道 / 鼻腔

研究概要

ヒト鼻腔のCTスキャンの画像データを用いて鼻腔の実形状計算モデルを構築し, 呼吸を模擬した気流の数値シミュレーションを行い, 鼻腔内気流動態を解明した。また, 喘息発症時における細気管支の狭窄現象を基底膜の動的座屈として理論モデルを構築し, 実験と解析結果とを比較することにより理論の妥当性を示した。さらに, 赤血球の変形に関する数値シミュレーションを行い, 計算手法の妥当性と有効性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] 気道モデルに対する動的粘弾性座屈解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 板東潔, 大場謙吉, 山野井祐太
  • 雑誌名: 日本機械学会 論文集(C編) 75巻750号 ページ: 413-419
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人工弁置換時の最適な大動脈基部形状に関する構造解析-心拡張期に作用する圧力負荷のみを考慮した構造解析- (2009)
  • 著者名/発表者名: 上村匡敬, 田地川勉, 板東潔, 桜井篤, 大場謙吉
  • 雑誌名: 生体医工学 47巻1号 ページ: 36-41
  • 査読あり
• [学会発表] 喘息の模擬実験-肥厚した気道に関する生体外実験- (2009)
  • 著者名/発表者名: 上田慎太, 山野井祐太, 田地川勉, 桜井篤, 板東潔, 大場謙吉
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] 大動脈基部の幾何学的形状が弁葉の変形におよぼす影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 上村匡敬, 田地川勉, 大場謙吉, 板東潔, 桜井篤
  • 学会等名: 第21回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-01-24
• [学会発表] マイクロチャンネルを用いた赤血球形状回復能の測定-健常者と糖尿病患者の比較- (2009)
  • 著者名/発表者名: 今村祐哉, 田地川勉, 大場謙吉
  • 学会等名: 第21回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-01-23
• [学会発表] 毛細血管内の赤血球の変形挙動に関する数値シミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 加瀬篤志, 板東潔, 大場謙吉
  • 学会等名: 第13回関西大学先端科学技術シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-01-16
• [学会発表] 生体外気道モデルの動的粘弾性座屈解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 板東潔, 大場謙吉, 山野井祐太
  • 学会等名: 第13回関西大学先端科学技術シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-01-15
• [学会発表] 模擬血球としての柔軟弾性ゲル微粒子の柔らかさの評価-弾性体接触モデルに基づいた原子間力顕微鏡による局所ヤング率と粒子全体ヤング率の測定- (2009)
  • 著者名/発表者名: 桜井篤, 大場謙吉, 板東潔, 田地川勉, 鳥山博史
  • 学会等名: 第13回関西大学先端科学技術シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-01-15
• [学会発表] 気道モデルに対する動的粘弾性座屈解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 板東潔, 大場謙吉, 山野井祐太
  • 学会等名: 計算力学講演会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2008-11-02
• [学会発表] 血管や気道のモデルとしてのコラプシブルチューブによる流体・弾性体連成解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 板東潔
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第9回秋季技術交流フォーラム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-10-11
• [学会発表] 工学的解析による大動脈基部拡張症の最適治療法の探索-弁葉と血管壁の形態学的パラメータが構造内の応力分布に与える影響- (2008)
  • 著者名/発表者名: 上村匡敬, 田地川勉, 大場謙吉, 板東潔, 桜井篤
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] マイクロチャンネルを通過する赤血球のImmersed Boundary法を用いた数値シミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 加瀬篤志, 板東潔, 大場謙吉
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] 鼻腔・咽頭モデル内往復気流に関する生体外模擬実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 仲川晃造, 田地川勉, 桜井篤, 大場謙吉, 上杉康夫
  • 学会等名: 生体医工学シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-09-19
• [学会発表] 鼻腔・咽頭モデル内往復気流に関する生体外模擬実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 仲川晃造, 田地川勉, 桜井篤, 大場謙吉, 上杉康夫
  • 学会等名: 日本機械学会2008年度年次大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2008-08-06
• [学会発表] Immersed Boundary法を用いた微小流路内での赤血球の変形挙動に関する数値シミュレーション (2008)
  • 著者名/発表者名: 加瀬篤志, 板東潔, 大場謙吉
  • 学会等名: 第47回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-05-09
• [学会発表] 柔軟な冠状動脈実形状モデルの作製と生体外模擬実験-狭窄がある場合の血流動態と血管壁の挙動- (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤田大道, 塩谷将史, 田地川勉, 桜井篤, 板東潔, 大場謙吉
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第83期定時総会講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-03-14
• [学会発表] 呼吸時の鼻腔・咽頭内の往復気流に関する生体外モデル実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 仲川晃造, 田地川勉, 桜井篤, 大場謙吉, 上杉康夫
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第83期定時総会講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-03-14
• [学会発表] 模擬赤血球としての柔軟弾性ゲル微粒子の力学的特性の評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 長谷川裕一, 田地川勉, 桜井篤, 板東潔, 大場謙吉
  • 学会等名: 第20回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-01-26
• [学会発表] マイクロチャンネルを用いた赤血球形状回復能の評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大野貴也, 田地川勉, 大場謙吉
  • 学会等名: 第20回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-01-25
• [学会発表] 模擬赤血球としての柔軟弾性ゲル微粒子の柔らかさの評価-原子間力顕微鏡による局所ヤング率測定と球形粒子変形法によるヤング率測定- (2008)
  • 著者名/発表者名: 桜井篤, 大場謙吉, 板東潔, 田地川勉, 長谷川裕一
  • 学会等名: 第12回関西大学先端科学技術シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-01-18
• [学会発表] 生体医工学におけるコンピュータ・シミュレーションの役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 板東潔, 大場謙吉
  • 学会等名: 第12回関西大学先端科学技術シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2008-01-17
• [学会発表] umerical Simulation Of Respiratory Airflow in Realistic Nasal Cavity Model (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Bando, N. Takeuchi, T. Tajikawa, K. Ohba, Y.Uesugi
  • 学会等名: Third Asian Pacific Conference on Biomechanics
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2007-11-08
• [学会発表] 毛細血管中の赤血球の変形挙動に関する数値シミュレーション (2007)
  • 著者名/発表者名: 加瀬篤志, 板東潔, 大場謙吉
  • 学会等名: 第18回バイオフロンティア講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2007-10-07
• [学会発表] 喘息の模擬実験-呼吸器系における気道の座屈に関する生体外実験- (2007)
  • 著者名/発表者名: 山野井祐太, 田地川勉, 桜井篤, 板東潔, 大場謙吉
  • 学会等名: 日本機械学会2007年度年次大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2007-09-10
• [学会発表] 模擬血球としての柔軟弾性ゲル微粒子の力学的特性の評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 長谷川裕一, 田地川勉, 桜井篤, 板東潔, 大場謙吉
  • 学会等名: 日本機械学会2007年度年次大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2007-09-10