| 研究課題/領域番号 |
63460089
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
谷田 好通 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (50013628)
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| 研究分担者 |
清水 優史 東京工業大学, 工学部, 助教授 (10013731)
長島 利夫 東京大学, 工学部, 教授 (70114593)
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| 研究期間 (年度) |
1988 – 1989
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| キーワード | 血液流 / 血管 / 動脈硬化 / PSD / 脈動流 |
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| 研究概要 |
血管狭窄後膨張(PSD)の流体力学的要因を明かにするために、実験的・理論的解析を行った。
実験:シミュレ-ション及び生体モデル両実験装置を設計・製作した。シミュレ-ション実験では紡錘状狭窄を設けた管路において定常流及び拍動流を与えた場合の管壁圧力を測定し、狭窄によって生ずる剥離域の内部や再付着点近傍での定常圧力と圧力変動がどの様な性質を持つかを明かにした。また、流速、振動数、振幅等を様々に変化させて測定を行い、拍動に伴う剥離点・再付着点の移動、レイノルズ数やウオマスレ-数による剥離域の大きさの変化等を明かにし、これらの諸現象と血管損傷との関連について考察した。生体モデル実験では動脈に生ずるPSD発生の流体力学的要因のうち剪断応力と圧力変動に注目し、狭窄を有する管内に非定常流を発生させた時の狭窄下流の流れ場を調べた。それより狭窄下流の管壁には流れの変動に応じて大きな剪断応力変動が生ずるが、壁面圧力変動は小さく高周波成分も含まないことなどが明かとなった。さらに弾性管を用いて実験を行った結果、PSD発生の流体力学的要因としては壁面圧力変動による血管壁の弾性的性質の劣化(疲労)が重要なものとして推論された。
理論:まず狭窄後膨張と弾性管内の流れとの関連を検討するために、一次元波動伝播理論を用いて狭窄出口によける流れのSteepening現象を解析した。ついで二次元及び三次元の狭窄を有する管路内の粘性流れを差分法及び有限要素法により数値解析し、定常流において速度場、渦の生成、再付着点等に対するRe数、狭窄度の影響、また脈動流においてウオマスレ-数による剥離渦の挙動の変化等を明かにした。
以上によりPSD発生に関する流体力学的因子の効果が明かにされたが、血管壁の疲労との関連を解明することが今後に残された問題である。
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