乱流せん断場の溶血(赤血球破壊)に及ぼす影響に関する数値解析的研究

湍流剪切场对溶血（红细胞破坏）影响的数值分析研究

• 批准号: 06855024
• 负责人: 玉川 雅章
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06855024/
• 关键词: 溶血; せん断乱流; 赤血球; 分子粘性せん断応力; 乱流せん断応力; オリフィス管

本研究では,乱流せん断場を作り出す形状としてオリフィス管内流れを取り上げ,流れ場の数値計算とこれから溶血評価法の検討を行った.まず,オリフィス形状の違いによる流れ場の計算をおこない,その形状で発生しうるせん断応力の発生を乱流モデル(k-εモデル)を用いた計算による予測した.流体場の仮定としては,(1)赤血球の数は十分少なく単相流として扱う,(2)乱流渦と粒子の相互作用はない,以上の2点を用いた.このオリフィス管内の流れをレイノルズ数10000で解き,その結果,以下のことがわかった.(1)オリフィス管上流部にある角の丸みによって発生した乱流せん断応力が角の丸みが小さくなると,急激に大きくなり最大5000Paにも達する.(2)(1)の同一地点で発生する乱流せん断応力は,分子粘性せん断応力に比べて十分大きい.乱流エネルギーやエネルギー散逸率はオリフィス宿流部で非常に大きい値をしめし,これらの乱流量も溶血に関与すると考えられる.また,この流れ場から得た情報を整理すると赤血球がせん断応力の時間積分や経路積分のある一定値を越えると破壊するという評価法が溶血実験との相関があることがわかった.

在这项研究中，我们将孔口管中的流量作为形成，形成产生湍流剪切场的形状，并研究了流场和溶血评估方法的数值计算。首先，我们根据孔口形状的差异计算了流场，并预测了使用湍流模型（K-ε模型）产生的剪切应力的产生。假设流体场，（1）红细胞的数量足够小，被视为单相流，（2）湍流涡流和颗粒之间没有相互作用，并且使用了以上两个点。我们以10,000的雷诺（Reynolds）求解了孔口管中的流量，并找到了以下结果。 （1）东方（1）东方（1）当速瘘上游部分的圆角产生的湍流剪切应力变小时，突然增加并达到5000 pa。在（2）和（1）中，在同一点和（1）中产生的湍流剪切应力比变性较大。在孔口孵化区域，湍流的能量和能量耗散速率非常大，并且这些湍流被认为与溶血有关。此外，当我们组织从该流场获得的信息时，发现当剪切应力的时间积分或路径积分超过某个值时，红细胞的评估方法与溶血实验相关。

项目成果

玉川雅章: "衝撃波の生体組織に及ぼす影響(第1報,非破膜式衝撃波管を用いた生体変性試験用単発鋸歯状圧力波発生装置の開発と動物実験)" 日本機械学会論文集(B編). 60. 3762-3767 (1994)

玉川正明：“冲击波对活体组织的影响（第 1 部分，开发用于使用非膜破裂冲击波管进行生物变性测试的单发锯齿波压力波发生器和动物实验）”日本学会会刊机械工程师（B）（编辑）60。3762-3767（1994）。