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ヒトを含む哺乳類の数値気道モデル開発と室内環境評価への適用

Research Project

Project/Area Number 17F17078
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Architectural environment/Equipment
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

劉 城準 (2018)  九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (30783394)

伊藤 一秀 (2017)  九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (20329220)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) NGUYEN LU PHUONG  九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords経気道暴露 / CFD / 人体サロゲート動物 / 数値気道モデル / ほ乳類上気道モデル / 計算流体力学
Outline of Annual Research Achievements

経気道暴露問題の本質的理解のためには流体工学的な側面からの研究蓄積が求められている.しかしながら,倫理的な観点より,実人体を用いた被験者実験(in vivo)には大きな制約がある.そのため動物実験を実施してその結果を人間に外挿するか,模擬的な呼吸器系モデルを作成した上で実験室実験(in vitro)を行うことになる.実験の第一段階としてマウスやラット等の小型の齧歯類動物を用いた実験や小形哺乳類であるイヌやサルを対象とした動物実験を行うことが一般的であるが,そのインパクトを人体スケールへ換算する必要がある.経気道暴露問題をラット等の小形齧歯類やイヌ,サル等の小形哺乳類と,人間で定量比較するためには,両者の鼻腔内流れ場の相違と,微粒子輸送現象の差違,気道内沈着分布の差違を定量的に把握していることが本質的に重要な課題となる.しかし現状では医学的な暴露試験に使用されているラットの鼻腔を対象とした速度場に関する詳細な実験結果,CFD解析結果(in silico)に関する報告はほぼ皆無といって良い状況にある.
このような背景のもと,Lu Phuong博士との共同研究では,サルとヒトの鼻腔・口腔から気管支細分岐までの幾何形状を詳細に再現したうえで,経気道曝露による生理影響を定量的に評価するための数値気道モデルの開発に取り組んだ.数値解析モデルの開発に加え,その解析精度検証のために,鼻腔内速度場・温度場・粒子拡散場を対象とした可視化計測技術の開発にも取り組んだ.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Flow visualization through particle image velocimetry in realistic model of rhesus monkey’s upper airway2018

    • Author(s)
      Kim Ji-Woong、Phuong Nguyen Lu、Aramaki Shin-ichiro、Ito Kazuhide
    • Journal Title

      Respiratory Physiology and Neurobiology

      Volume: 251 Pages: 16-27

    • DOI

      10.1016/j.resp.2018.02.007

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Particle and inhalation exposure in human and monkey computational airway models2018

    • Author(s)
      Lu Phuong Nguyen、Dang Khoa Nguyen、Inthavong Kiao、Ito Kazuhide
    • Journal Title

      Inhalation Toxicology

      Volume: 30 Issue: 11-12 Pages: 416-428

    • DOI

      10.1080/08958378.2018.1545810

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Comparative numerical simulation of inhaled particles dispersion in upper human airway for inter-subject differences2018

    • Author(s)
      Nguyen Lu Phuong, Nguyen Dang Khoa, Kazuhide Ito
    • Journal Title

      Indoor and Built Environment

      Volume: -

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Comparative numerical simulation of airflow and inhaled particles transportation in upper airway for inter-subjects of human2018

    • Author(s)
      Nguyen Lu Phuong, N.D. Khoa, and Kazuhide Ito
    • Organizer
      Roomvent-Ventilation 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparative computational modeling of airflow and regional deposition of inhaled particles in respiratory tract of human and monkey2018

    • Author(s)
      Nguyen Lu Phuong and Kazuhide Ito
    • Organizer
      COBEE 2018, Melbourne, Australia, pp453-456
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ventilation effectiveness in mammalian upper airways - computational fluid dynamics analysis of in silico airway models for rats, dogs, monkeys, and humans2017

    • Author(s)
      Nguyen Lu Phuong and Kazuhide Ito
    • Organizer
      Healthy Buildings 2017 Asia, Taiwan, pp 487-490
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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