2019 Fiscal Year Annual Research Report
経気道・経皮暴露リスク評価を可能とする室内環境解析用の数値人体モデルの開発
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18J21307
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
久我 一喜 九州大学, 総合理工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 経気道暴露 / 経皮暴露 / CFD / PBPKモデル / 数値気道モデル / 数値人体モデル / 室内空気質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子タバコ由来の代表的な汚染物質であるホルムアルデヒド，アセトアルデヒド，アクロレイン，ベンゼン，トルエン，ニコチンに着目し，電子煙草使用時の3つの異なる非定常呼吸サイクルを再現した上で，呼吸器系を介した暴露量解析を計算流体力学CFDと生理学的薬物動態PBPKモデルを連成させて行うことで，対象汚染物質の違いと呼吸プロファイルの違いによる暴露量の影響を議論した．ここで使用している汚染物質の気道内吸収モデルは以前まで使用してきた気道内組織を気道粘膜(mucus)＋粘膜上皮(epithelium)，粘膜上皮下組織(sub-epithelium)の2層モデルではなく，気道粘膜(mucus)と粘膜上皮(epithelium)を二つに分けた3層モデルを採用し，より高精度に経気道暴露を評価できるようになっている．一般に，汚染物質に対する生体影響に着目した数値解析の研究では，多くの場合，倫理的な制約によりin vivoやin vitro実験との比較による数値解析結果の検証は非常に困難なものとなっている．我々の数値解析結果も同様であり，気道内の汚染物質濃度分布や気道内壁面の吸収フラックス分布などにおいては検証できていない．しかし，我々は吸入された汚染物質量に対する呼出された汚染物質の割合という視点を持ち，様々な被験者実験との比較を行うことで，数値解析の予測精度を検証してきた．その結果，我々の数値解析結果は実験結果とおおよその一致を見せ，我々の数値解析モデルの十分な予測精度が示された．加えて，電子煙草の吐出空気中の残留汚染物質による室内空気汚染及び室内居住者への吸入暴露量さらには局所的な経皮暴露を定量的に評価するため，経気道暴露評価用モデル同様，経皮暴露評価用モデルを作成した．このモデルを数値人体モデルに適応して，吐出汚染物質による吸入暴露量と経皮暴露量を定量的に比較した．
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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
研究開始当初に目標としていた経気道暴露と経皮暴露リスクを評価するための数理モデルを開発し，電子煙草使用による1次・2次暴露リスク評価に適応させた．このことから概ね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
近年米国では電子煙草で大麻成分が添加された溶液を使うことが流行しており，健康被害を受け，死者まで出ていることが社会問題となっている．このような背景のもと電子煙草使用による大麻成分の暴露リスクの把握が今後の課題である．さらに我々の数値解析モデルは気相領域と気道内組織や皮膚組織内の濃度分布を連成させながら解くため，数値解析の安定上，高々数秒の流体現象を数十日の計算で再現することとなる．よって，解析の予測精度を落とすことなく，解析を高速化することが喫緊の課題である．
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