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Generation of Biomechanics for Infant Lung Acinus

Research Project

Project/Area Number 18K19921
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

KOSHIYAMA Kenichiro  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (80467513)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 伊井 仁志  東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (50513016)
和田 成生  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (70240546)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords肺胞 / 有限要素法 / 肺細葉 / 最適化 / 数理モデル / 分子動力学 / 肺サーファクタント / 肺バイオメカニクス / 数理形状モデル / 生体軟組織 / 超弾性体 / 数理モデリング / 小児肺疾患 / 表面張力 / 肺解剖学
Outline of Final Research Achievements

We developed the infant lung acinar biomechanics that is the numerical and theoretical study about clarifying changes in morphological characteristics of infant lung acinus and their relationships to mechanics. Specifically, we conducted the studies on (1) Elucidation of changes in mechanical response due to lung acinar structure features, (2) Development of lung acinus model expressing inhomogeneity based on homogeneous structure, (3) Construction of alveolar formation stage model and the effects on mechanical fields, (4) Identification method of lung tissue model combined tensile testing and numerical analysis, (5) Molecular dynamics analysis of the interfacial expansion of lung surfactant, and (6) Delivery analysis of non-spherical particles to lung acinar region. We clarified the related mechanical phenomenon and laid the foundation for infant lung acinar biomechanics along with developing each method.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発した小児肺細葉,肺胞成長モデルは,より侵襲性の低い方法での取得が望まれる小児肺細葉構造から実際の構造を推定しうるものであり学術的意義がある.また,表面張力を考慮した力学解析や小児肺組織の力学特性同定手法は,小児肺の病態を知るうえでの強力なツールとなり学術的意義が深い.さらに,肺サーファクタントの分子動力学解析や吸入薬の送達解析と組み合わせることで新生児肺疾患治療における医薬品.医工学技術開発への応用が期待できることから,小児肺医療分野への波及効果としての社会的意義がある.

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

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      130008062084

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      日本機械学会 第31回バイオフロンティア講演会講演論文集

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      130008062087

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      Volume: 2 Pages: 703-704

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      Volume: -

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      130007864568

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      Shachar-Berman Lihi、Ostrovski Yan、Koshiyama Kenichiro、Wada Shigeo、Kassinos Stavros C.、Sznitman Josue
    • Journal Title

      European Journal of Pharmaceutical Sciences

      Volume: 137 Pages: 105003-105003

    • DOI

      10.1016/j.ejps.2019.105003

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      越山顕一朗,伊井仁志,世良俊博,和田成生
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      Volume: - Pages: 10-11

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      Volume: -

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      越山顕一朗
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    • Author(s)
      Kenichiro Koshiyama
    • Organizer
      8th World Congress of Biomechanics
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Published: 2018-07-25   Modified: 2022-01-27  

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