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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

研究課題

研究課題/領域番号 17F17078
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 建築環境・設備
研究機関九州大学

研究代表者

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)

研究分担者 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
研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2017年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード経気道暴露 / 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
研究実績の概要

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.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Flow visualization through particle image velocimetry in realistic model of rhesus monkey’s upper airway2018

    • 著者名/発表者名
      Kim Ji-Woong、Phuong Nguyen Lu、Aramaki Shin-ichiro、Ito Kazuhide
    • 雑誌名

      Respiratory Physiology and Neurobiology

      巻: 251 ページ: 16-27

    • DOI

      10.1016/j.resp.2018.02.007

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Particle and inhalation exposure in human and monkey computational airway models2018

    • 著者名/発表者名
      Lu Phuong Nguyen、Dang Khoa Nguyen、Inthavong Kiao、Ito Kazuhide
    • 雑誌名

      Inhalation Toxicology

      巻: 30 号: 11-12 ページ: 416-428

    • DOI

      10.1080/08958378.2018.1545810

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparative numerical simulation of inhaled particles dispersion in upper human airway for inter-subject differences2018

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Lu Phuong, Nguyen Dang Khoa, Kazuhide Ito
    • 雑誌名

      Indoor and Built Environment

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Comparative numerical simulation of airflow and inhaled particles transportation in upper airway for inter-subjects of human2018

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Lu Phuong, N.D. Khoa, and Kazuhide Ito
    • 学会等名
      Roomvent-Ventilation 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparative computational modeling of airflow and regional deposition of inhaled particles in respiratory tract of human and monkey2018

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Lu Phuong and Kazuhide Ito
    • 学会等名
      COBEE 2018, Melbourne, Australia, pp453-456
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ventilation effectiveness in mammalian upper airways - computational fluid dynamics analysis of in silico airway models for rats, dogs, monkeys, and humans2017

    • 著者名/発表者名
      Nguyen Lu Phuong and Kazuhide Ito
    • 学会等名
      Healthy Buildings 2017 Asia, Taiwan, pp 487-490
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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