環境圧力の変化を受ける生体組織中の気泡生成と気泡塞栓に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650174
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 辻野 智二 熊本大学, 教育学部, 教授 (80006197)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井小萩 利明 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90091652)
• Keywords: 潜水病 / 減圧症 / 気泡 / 気泡塞栓 / 血管閉塞 / 人工弁 / HITS

Research Abstract

潜水病および潜函病に代表される減圧症の発生機序を解明するために、ヒト血管モデル(内径0.46mm,1.15mm)を測定部とするガス過飽和液体流動装置を用いて、高速ビデオによる生成気泡の観察、計測を行った。その結果、以下のことが明らかにされた。
(1)ヘリウム、酸素および二酸化炭素が溶存する細管内液流中においては、2個乃至数個の気泡が連なった現象および気泡の合体等、非定常性の強い気泡流動現象が生ずる。
(2)細管内で観察される気泡の大きさおよび気泡数は、二酸化炭素の場合が最も大きく、次いで、酸素、ヘリウムの順になる。
(3)細管内で観察される0.1mm以上の気泡は、細動静脈を閉塞する要因となる。管内における気泡の連鎖的流動や気泡の合体は血管閉塞の要因となる。
(4)ヘリウムは、酸素、二酸化炭素と比べて、潜水時の呼吸器系ガスとして安全性が高い。
人工弁近傍で発生する気泡と気泡塞栓症、HITSとの関係を明らかにすることを目的として、SJM人工弁を測定部とする拍動型流動試験装置を作成した。本装置は、試作した空気圧式拍動型血液ポンプ、血圧トランスデューサ、血圧測定用アンプ、拍動制御装置などから構成されている。本装置を用いた人工弁まわりのキャビテーション気泡の観察を高速ビデオにより解析した結果、以下のことが明らかにされた。
(1)大動脈弁の弁葉の側方からは、0.15〜0.07mm程度の微細気泡が発生し、気泡は移動速度0.53〜0.66m/sで流出する。
(2)大動脈弁の中央部流出路には0.07mm程度の気泡が観察され、成長速度0.06m/sで成長する。気泡の移動速度は約2.3m/sとなり、大動脈弁近傍の平均流速の約1.7倍となる。

Research Products

• [Publications] 辻野, 三浦, 井小萩, 堀尾: "細管内における微小気泡の流動現象"日本機械学会九州支部講演論文集. No.018-1. 83-84 (2001)
• [Publications] 辻野, 三浦, 井小萩, 中村: "高速拍動流条件下における人工弁のキャビテーション発生"キャビテーション・キャビテーションに関するシンポジウム. 11. 19-22 (2001)
• [Publications] 辻野, 井上, 堀: "圧力変化を受けるガス過飽和液体中の気泡生成"熊本大学教育学部紀要・自然科学. 50. 49-62 (2001)