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

2012 年度 研究成果報告書

• 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
• キーワード: 生体組織 / 多孔質 / 人工臓器

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.

研究成果

• [雑誌論文] An application of the Sano-Nakayama membrane transport model in hollow fiber reverse osmosis desalination systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, Akira; Sano, Yoshihiko
  • 雑誌名: DESALINATION 巻: Vol. 311, 15 ページ: 95-102
  • 査読あり
• [雑誌論文] A porous media theory for characterization of membrane blood oxygenation devices (2013)
  • 著者名/発表者名: Sano, Y., Adachi, J. and Nakayama, A.
  • 雑誌名: Heat and Mass Transfer, Heat Mass Transfer
  • DOI: DOI:10.1007/s00231-013-1143-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Porous Media Approach for Analyzing a Countercurrent Dialyzer System, Sano, Yoshihiko (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, Akira, Trans
  • 雑誌名: ASME J. Heat Transfer 巻: Vol. 134 - 7, Article Number: 072602
  • DOI: DOI: 10.1115/1.4006104
  • 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 K (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakayama A, Kuwahara, F, Liu W
  • 雑誌名: CRC PRESS
  • 査読あり
• [雑誌論文] A note on a bronchial tree with 23 levels of bifurcation (2010)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, A.
  • 雑誌名: Heat and Mass Transfer 巻: Vol. 46 ページ: 547
  • DOI: DOI: 10.1007/s00231-010-0598-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat transfer characteristics in consolidated porous media (2010)
  • 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
  • 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
• [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
• [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
• [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