山本 高久

数値流体力学解析を用いて経鼻呼出療法時におけるエアロゾル粒子の鼻咽頭内輸送特性を定量的に評価した。気管支喘息合併好酸球性副鼻腔炎に好酸球性中耳炎を合併した成人男性を解析対象として鼻腔咽頭の3次元モデルを構築し、非定常二層流乱流解析を行った結果、呼出されたエアロゾル粒子は鼻咽頭で衝突した後、乱雑な再循環流を同領域に形成し、その後、鼻腔上部領域に主流を形成して外鼻孔へと至ることが確認された。また、呼出流量の増加に伴ってエアロゾル粒子の沈着量は増加するが、特に鼻咽頭で顕著であり、エアロゾルの沈着現象には鼻腔咽頭、自然孔、副鼻腔の形状に起因した非定常性が強く現れることが確認された。本検討で実施した非定常解析は、経鼻呼出療法を検討する上で必要不可欠になると考えられ、これにより個々の患者に適した呼出条件を見出すことができると推察された。

鼻疾患の治療方法の一つであるエアロゾル吸入法において, 様々な要因が薬液エアロゾルの鼻腔内輸送および副鼻腔への移行特性に影響を及ぼしていると考えられている。エアロゾル吸入法の治療条件 (薬液エアロゾルの供給流量および供給圧, エアロゾル粒子径等) のほか, 症例の鼻腔形状, 粘膜の肥厚・炎症の度合い, 自然口径などである。数値流体力学解析を用いた既往の鼻腔内エアロゾル輸送解析では, 上述の要因は深く考慮されず, 正常な鼻腔に着目したものがほとんどであった。そこで本研究では鼻中隔彎曲および副口を有する症例 (左鼻腔) を対象に数値流体解析を実施し, また, 鼻中隔彎曲のない鼻腔のエアロゾル輸送特性との比較検討を行った。その結果, 鼻中隔彎曲がない鼻腔において上顎洞自然口を介した鼻腔から上顎洞への薬液エアロゾルの移行は, 投入された全エアロゾルのおおよそ0.2%未満であること, その一方で, 鼻中隔彎曲, 副口を伴う症例では2%であることが明らかになった。後者は上顎洞自然口近傍に速い流れ場が形成されており, 加えて副口があることにより, 鼻腔―上顎洞の物質交換が促進されたものと考えられる。

鼻腔の形状には個体差がある。このような鼻腔形状の個体差は, そのまま鼻腔内における物質輸送現象, たとえばネビュライザーによる鼻腔内への薬液ミストの導入や呼吸に伴い吸引する微粒子・エアロゾルの輸送などに大きな影響を及ぼすと考えられる。本研究では, 形状の異なる左右鼻腔空間内の物質輸送特性を定量的に明らかにすることを目的とし, 鼻中隔彎曲症・慢性副鼻腔炎・肥厚性鼻炎・下鼻甲介腫脹の患者CTデータから鼻腔の3次元幾何形状モデルを作成, 鼻腔内の数値流体力学解析 (CFD) を行った。その結果, 鼻中隔彎曲が鼻腔内の物質輸送特性に及ぼす影響が明らかになったとともに, ネビュライザー治療においては, その流入角度を操作することにより鼻腔内の物質輸送現象を制御できることが明らかになった。

Numerical analysis has been performed for load-following capability of a 465 MWth Three-Core Molten Salt Reactor (MSR). "Reactor-slaved-to-turbine control technique" is adopted for reactor control. As for this control technique, a turbine is controlled by a speed regulator of a generator, and subsequently the reactor is controlled so as to follow the turbine output. In this study, the turbine power is rapidly changed in a range of 50-150% of the rated power. Then transient characteristics of fuel salt and graphite temperatures, neutron fluxes, delayed neutron precursors, and reactor output are calculated. The analysis result shows that the reactor output is capable of following the turbine power in the range of the turbine output of 50-150%.

The fuel cell can be described as a chemical battery that can convert hydrogen directly into electricity without burning hydrogen. While there are several types of fuel cells that function in a variety of applications, the polymer electrode fuel cell (PEFC) is suitable for use ranging from room temperature to 90℃. The PEFC consists of an electrolyte, an anode, and a cathode. Hydrogen (fuel) is fed into the PEFC at the anode, where the electrons are detached from the protons. The electrons move through a wire connecting the anode to the cathode, creating an electric current. In this study, the hydrogen fuel including nitrogen was used as a fuel gas of PEFC, and the flow type fuel gas feed method with which a fuel gas is passed onto the anode in the narrow space was applied. The performance of PEFC is generally decreased by using this mixture gas. However, performance characteristics which were almost equal to use of pure hydrogen fuel could be obtained by using this fuel gas feed method.