2022 Fiscal Year Research-status Report

Development of in silico nose for indoor odor evaluation

Research Project

Project/Area Number	22K18300
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	伊藤一秀九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (20329220)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	久我一喜九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (60905727)
Project Period (FY)	2022-06-30 – 2028-03-31
Keywords	数値鼻 / 計算流体力学 / 生理的薬物動態 / 知覚臭気強度 / 知覚空気質
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，被験者実験手法のみに依存している現状の臭い香り評価法に対し，室内空気環境設計段階(特に使用建材を選定した段階)で空間の臭い香り分布とその時間変化までを数値的に予測する超高精度数値鼻を開発する．研究初年度である2022年度は，研究計画に従って研究を推進し，以下の成果を得た． (1-1)ヒト・イヌ上気道CTデータを用いた流体解析用の鼻腔プロトタイプモデル作成：匿名ボランティアのヒトCT(コンピュータ断層撮影)データを用いて上気道，特に嗅覚領域を含む鼻腔領域の解像度を極限まで高めて詳細幾何形状を再現した流体解析用のヒト鼻腔モデルを作成した． (1-2)精緻に幾何形状を再現した上気道モデルを数値人体モデルに統合し，更にアセトンを対象とした粘膜上皮での生理的薬物動態(PBPK)モデルを実装した上で，ISO 16000-28で規定された被験者による臭気強度評価試験を再現したDigital Twinモデルを作製し，Sniffing Deviceから供給されるアセトンの呼吸に伴う鼻腔内輸送，嗅覚領域に対するアセトン吸着フラックスの時間変化を詳細に解析する基礎技術を確立した． (1-3)イヌ(短頭種であるフレンチブルドッグならびにパグ)の上気道CTデータを用いて，詳細な副鼻腔形状までを再現した複数のイヌ鼻腔モデルも作成した．定常呼吸を想定したCFD解析を実施することで，イヌ鼻腔内の狭窄領域における圧力損失を定量的に評価した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 当初の研究計画に従って着実に研究を推進している．研究初年度は詳細な鼻腔モデルの作製に主眼があったが，非常に順調に研究が進み，数値人体モデルへの統合とアセトンに限定した生理的薬物動態モデルのプロトタイプモデルの実装まで研究を推進することが出来，被験者実験を数値的に再現した予備解析の実施まで進めることが出来た．
Strategy for Future Research Activity	数値解析モデル開発に関する研究課題は順調に進行しているが，次年度以降には被験者実験による臭気強度測定を予定しており，海外連携研究者を密に連携することで着実に研究成果を蓄積する計画である．
Causes of Carryover	2023年度に実施予定の被験者実験に使用するアセトンディフーザーならびにPIスケール評価のためのアセトン希釈装置の準備を2022年度から行う計画であったが，新型コロナウイルス感染症に伴う実験装置の市場調達に時間が必要となり，2023年度での購入となったことから，実験関連費用の一部が2023年度の使用額となった．本年度は当初予定以上に数値解析モデル構築の進展しており，全体としては順調に研究が進捗しており，次年度は当初予定どおりに予算を使用する計画である．