2017 Fiscal Year Research-status Report
経鼻呼出療法のComputer-Aided Medicationに関する研究
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16K06098
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| Research Institution | Gifu National College of Technology |
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Principal Investigator |
山本 高久 岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (10345960)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 数値流体力学解析 / エアロゾル / 経鼻呼出療法 / ドラッグデリバリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
経鼻呼出療法はエアロゾル化したステロ イド薬剤を口から一旦吸入し，その後，経鼻呼出することにより，鼻腔深部に薬剤を送達させる。難病指定を受ける好酸球性副鼻腔炎に有効であることが確認されている一方で，人為的な呼出により薬剤を輸送するため，治療効果発現に個人差が現れやすい。事実，臨床研究において治療効果発現が隠微な症例でも呼出条件を変えたところ効果が顕著になったとの報告がなされている。
そこで本研究では工学的な見地から呼出条件と薬剤の輸送特性との相関を明らかにし，患者個々の最適な呼出条件を探索することを目的とする。 本年度は(1)エアロゾルの鼻腔内非定常輸送解析によるエアロゾル沈着特性の解明，(2)経鼻呼出実験によるエアロゾル呼出特性の解明，を実施した。以下にその詳細を述べる。
(1) エアロゾルの鼻腔内非定常輸送解析による症例毎の沈着特性の評価を行なった。解析モデルにはLESモデルを適用，呼出条件を流量15-60L/min，粒子径3-10μmとして解析を実施した。また，解析結果はストークス数により規格化，症例差を検証した。その結果，吸入時に比べて呼出時の方が高い沈着特性を示す症例を発見した。鼻咽頭から両鼻腔にかけての形態により沈着が促進されたためであると考えられる。
(2)実症例を対象とした経鼻呼出実験を実施した。これは経鼻呼出療法において，一回の吸入・呼出により，どの程度の薬液エアロゾルが鼻から呼出されるのかの経時測定することにより，経鼻呼出の非定常特性を明らかにするものである。実験では被験者に風洞内に入ってもらい，経鼻呼出されたエアロゾル粒子数を光膜式粒子計測法によりリアルタイム計測を行なった。その結果，粒子径が小さくなるにつれて，呼出特性にブロード傾向が現れた。これは吸入時に上下気道中で浮遊しているエアロゾルの数密度分布に起因するものと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
連携研究先の関西医科大学との協力体制が確立しており，症例データの収集・集積，その評価・分析を円滑に進めることができている。また，今年度は新たにスペイン・バルセロナスーパーコンピュータセンターの協力を得て，大規模・高精度な経鼻呼出時のエアロゾル輸送解析を実施し，解析精度の向上を図った。また，実症例を対象とした経鼻呼出実験においては，呼出エアロゾルの経時特性を新規に明らかにした。既往の解析研究，実験研究では定常データの蓄積しか行われてきておらず，経鼻呼出流の輸送特性を解明する上で貴重なデータと考えられる。このデータをもとに次年度はエアロゾルの輸送解析を行い，症例毎の最適な経鼻呼出条件の探索を行なって行く予定である。
以上のこれまでに得られた知見を鑑み，本研究はおおむね順調に進捗しているものと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は上述の通り経鼻呼出実験による非定常呼出特性の解明，ならびに数値流体力学解析による経鼻呼出療法時のエアロゾルの輸送特性の解明に注力し てきた。今後は実呼出条件（呼出流量，呼出時間，上気道のエアロゾル数密度分布など）における経鼻呼出時のエアロゾル輸送・沈着特性を明らかにし，沈着特性（インパクトパラメータと沈着率との関係）の一般化・定式化を行い，患者個別の最適な呼出条件の探索方法を確立する。
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| Causes of Carryover |
研究代表者が国立高等専門学校機構在外研究員制度により8ヶ月間，マレーシア工科大学に赴任し，計画していた実験・データ整理等が次年度繰越になったため次年度使用額が生じた。次年度は本研究の最終年度にあたり，既に実験データ処理等，実施に入っている。
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