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機械・エンジニアリング
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胸腔ドレナージシステムにおけるエアリーク流量計測技術
胸腔ドレナージシステムにおけるエアリーク流量計測技術■ はじめに
２．気泡流量計測
現在呼吸器科では，気胸等の疾患の治療において胸図 4 に-8cmH O での気泡発生頻度を示す．6 秒間の■ はじめに
２．気泡流量計測 2
動画から気泡の数を計測することで求めた．
気相流量腔ドレナージは極めて重要な治療法であり，頻繁に実
現在呼吸器科では，気胸等の疾患の治療において胸図 4 に-8cmH2O での気泡発生頻度を示す．6 秒間のの増加に伴い気泡発生頻度も増加した．
画像解析によ施されている．気胸とは何らかの原因により肺の一部動画から気泡の数を計測することで求めた．気相流量腔ドレナージは極めて重要な治療法であり，頻繁に実り，発生する気泡の体積は気相流量ごとに誤差
1～6％が破れ，呼気が胸腔に漏れることで気体が肺を圧迫し， の増加に伴い気泡発生頻度も増加した．
画像解析によ施されている．気胸とは何らかの原因により肺の一部であることが分かった．
そこで気相流量は気泡体積の肺が外気を取り込めなくなった状態のことをいう．胸り，発生する気泡の体積は気相流量ごとに誤差 1～6％が破れ，呼気が胸腔に漏れることで気体が肺を圧迫し，平均値に気泡の出現頻度を掛けて求めた．
腔ドレナージユニットには，胸腔内に溜まった空気のであることが分かった．
そこで気相流量は気泡体積の肺が外気を取り込めなくなった状態のことをいう．胸(1)．
図 5 に吸引圧は-8cmH2O～-12cmH2O，気相流量は排気を促し呼吸の正常化を図る役割がある
平均値に気泡の出現頻度を掛けて求めた．
腔ドレナージユニットには，胸腔内に溜まった空気の(1)患者の胸腔から漏れ出る空気をエアリークと呼び，30ml/min～100ml/minの条件で画像解析により測定し．
図5 に吸引圧は-8cmH2O～-12cmH
排気を促し呼吸の正常化を図る役割がある
2O，気相流量はその流量は気胸患者の重症度を明らかにする上で重要た気相流量を示す．
流量計で計測した実流量と概ね同患者の胸腔から漏れ出る空気をエアリークと呼び，30ml/min～100ml/minの条件で画像解析により測定しその流量は気胸患者の重症度を明らかにする上で重要流量計で計測した実流量と概ね同な指標である．過去の研究からエアリークが20ml/min た気相流量を示す．
等の流量が計測できたことから，吸引圧に関わらず画な指標である．過去の研究からエアリークが 20ml/min
等の流量が計測できたことから，吸引圧に関わらず画以下になった時点でドレーン抜去が可能であり，像解析から流量を見積もることができると考える．
以下になった時点でドレーン抜去が可能であり，600ml/minを超えると再手術の危険性があると報告さ 像解析から流量を見積もることができると考える．
■ 参考文献
600ml/min(2)を超えると再手術の危険性があると報告さ
参考文献．この流量を定量的に計測することができ ■ (1)奥村ら，胸部外科， 2008;61:693-9.
れている(1) (2)
奥村ら，胸部外科，れている(2)．この流量を定量的に計測することができ
Anegg U,at al .Eur J2008;61:693-9.
Cardiothorac Sueg 2006;29:867-72.
れば臨床的に有用な指標となるものの，日本の医療現(2) Anegg U,at al .Eur J Cardiothorac Sueg 2006;29:867-72.
れば臨床的に有用な指標となるものの，日本の医療現場で一般的に使用されているドレナージユニットには場で一般的に使用されているドレナージユニットには流量計が付属されていないのが現状である．また，患流量計が付属されていないのが現状である．また，患者が十分に回復した状態だと判断できる低流量域の空者が十分に回復した状態だと判断できる低流量域の空気を計測する技術は確立されておらず，回診時の医師気を計測する技術は確立されておらず，回診時の医師の間欠的観察による主観的，定性的判断に委ねられての間欠的観察による主観的，定性的判断に委ねられている．
いる．
本研究では胸腔ドレナージユニットにおけるエアリ
本研究では胸腔ドレナージユニットにおけるエアリ
図 2 気泡発生過程（正面）ーク流量の定量化を目的とし，気液二相流における低図 2 気泡発生過程（正面）ーク流量の定量化を目的とし，気液二相流における低流量域での気相流量計測技術の開発を行う．本報告で流量域での気相流量計測技術の開発を行う．本報告では，既存装置における排気の可視化結果と，高速度カは，既存装置における排気の可視化結果と，高速度カメラと気相流量計による排気量の同時計測の結果につメラと気相流量計による排気量の同時計測の結果について述べる．
いて述べる．
1 胸腔ドレナージ■
図 1図 胸腔ドレナージ■ 活動内容活動内容
ユニット
１．水封部の流動可視化
ユニット
１．水封部の流動可視化
図3 図
気泡発生過程（側面）可視化実験より得た，水封部内流路の液相の流動様3 気泡発生過程（側面）可視化実験より得た，水封部内流路の液相の流動様式から，気相流路は一種の液柱マノメータの役割を持
気相流路は一種の液柱マノメータの役割を持式から，つことを確認した．図流路つことを確認した．
図11に装置の概略図を示す．に装置の概略図を示す．
流路は広狭で複雑な構造になっている．胸腔内圧力が水封は広狭で複雑な構造になっている．
胸腔内圧力が水封部内圧力より大きいとき，水封部内流路から出た気相部内圧力より大きいとき，水封部内流路から出た気相は液相に侵入し気泡となって排気される．
は液相に侵入し気泡となって排気される．
図 2，32，3 に水封部の正面，側面から撮影した気泡発図に水封部の正面，側面から撮影した気泡発生の過程を示す．画像は，吸引圧-8cmH
2O,気相流量生の過程を示す．画像は，吸引圧-8cmH2O,気相流量100ml/min の条件下で，それぞれ気泡発生から 0.16 秒100ml/min の条件下で，それぞれ気泡発生から 0.16 秒後の様子を表している．気泡が発生，離脱する様子が後の様子を表している．気泡が発生，離脱する様子が流量によらずほぼ一致していることから，統一した手流量によらずほぼ一致していることから，統一した手法での気相流量計測が可能であることを確認した．
図 4 気泡発生頻度
図 5 気相流量法での気相流量計測が可能であることを確認した．
図 4 気泡発生頻度
図 5 気相流量

代表発表者
代表発表者
所属
所属
問合せ先
問合せ先

阿部 豊 （あべ ゆたか）
阿部 豊 （あべゆたか）
筑波大学
システム情報系
筑波大学 システム情報系
構造エネルギー工学域

構造エネルギー工学域〒305-8573
茨城県つくば市天王台 1-1-1
F 棟 3F323 室 1-1-1
筑波大学第三エリア〒305-8573
茨城県つくば市天王台
TEL：029-853-5266
F 棟 3F323 室
筑波大学第三エリアFAX：029-853-5266
abe@kz.tsukuba.ac.jp
TEL：029-853-5266 FAX：029-853-5266■キーワード： （1）胸腔ドレナージシステム■キーワード：（1）胸腔ドレナージシステム（2）気液二相流（2）気液二相流（3）可視化計測
聖（筑波大学大学院）■共同研究者： 岩上（3）可視化計測
金子岩上暁子（筑波大学）
聖（筑波大学大学院）■共同研究者：
酒井金子光昭（筑波メディカルセンター）
暁子（筑波大学）

酒井 光昭（筑波メディカルセンター）

abe@kz.tsukuba.ac.jp‒ 118 ‒