健康影響を可視化するin silico人体モデルの開発と環境設計への展開

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03807
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 伊藤 一秀 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (20329220)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: in silico human model / CFD / 室内空気質 / 経気道暴露 / 経皮暴露

研究実績の概要

本研究は，汚染空気暴露に伴う健康影響を可視化するin silico人体モデルの開発に取り組むもので，特にガス状ならびにエアロゾル状の各種空気汚染物質を対象として，呼吸に伴う経気道暴露，沈着や接触に伴う経皮暴露による人体影響を定量的に予測・評価する数理モデルと，その数値解析用の人体プラットフォームを開発した．具体的には，(1) 各種空気汚染物質を対象とした経気道暴露・経皮暴露の経路と人体暴露メカニズムを数理的に記述する生理的薬物動態(PBPK)モデルを作成した．(2) 皮膚表面幾何形状や呼吸器系幾何形状を精緻に再現したin silico人体モデル開発の基礎となる数値解析用の人体プラットフォームを作成した．これらを統合した上で (3) 経気道暴露・経皮暴露による健康影響・リスクを部位別に定量評価可能なin silico人体モデルを開発した．最終的に (4) in silico人体モデルと熱流体解析技術(CFD)を統合した人体－環境系の総合解析手法を確立し，建材由来の揮発性有機化合物の経気道・経皮曝露予測，電子煙草由来の各種化学物質の1次曝露，2次曝露予測を実施することで，解析事例の蓄積に取り組んだ．

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] RMIT University(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: RMIT University
• [国際共同研究] ADRI(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: ADRI
• [雑誌論文] Exhaled Jet and Viral-Laden Aerosol Transport from Nasal Sneezing (2022)
  • 著者名/発表者名: Salati Hana、Fletcher David F.、Khamooshi Mehrdad、Dong Jingliang、Ito Kazuhide、Vahaji Sara、Inthavong Kiao
  • 雑誌名: Aerosol and Air Quality Research 巻: 22 ページ: 210338～210338
  • DOI: 10.4209/aaqr.210338
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SARS-CoV-2 Dynamics in the Mucus Layer of the Human Upper Respiratory Tract Based on Host?Cell Dynamics (2022)
  • 著者名/発表者名: Li Hanyu、Kuga Kazuki、Ito Kazuhide
  • 雑誌名: Sustainability 巻: 14 ページ: 3896～3896
  • DOI: 10.3390/su14073896
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dispersion characteristics of oral microbial communities in a built environment (2022)
  • 著者名/発表者名: Yanagi U、Kato Shinsuke、Nagano Hideaki、Ito Kazuhide、Yamanaka Toshio、Momoi Yoshihisa、Kobayashi Hikaru、Hayama Hirofumi
  • 雑誌名: JAPAN ARCHITECTURAL REVIEW 巻: 5(2) ページ: 12261～12261
  • DOI: 10.1002/2475-8876.12261
  • 査読あり
• [雑誌論文] CO2 emission rates from sedentary subjects under controlled laboratory conditions (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Mitsuharu、Li Mengze、Kuga Kazuki、Ito Kazuhide、Bek? Gabriel、Williams Jonathan、Wargocki Pawel
  • 雑誌名: Building and Environment 巻: 211 ページ: 108735～108735
  • DOI: 10.1016/j.buildenv.2021.108735
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The effects of ventilation and temperature on sleep quality and next-day work performance: pilot measurements in a climate chamber (2022)
  • 著者名/発表者名: Fan Xiaojun、Shao Huiqi、Sakamoto Mitsuharu、Kuga Kazuki、Lan Li、Wyon David P.、Ito Kazuhide、Bivolarova Mariya P.、Liao Chenxi、Wargocki Pawel
  • 雑誌名: Building and Environment 巻: 209 ページ: 108666～108666
  • DOI: 10.1016/j.buildenv.2021.108666
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Breathing zone and exhaled air re‐inhalation rate under transient conditions assessed with a computer‐simulated person (2022)
  • 著者名/発表者名: Kuga Kazuki、Wargocki Pawel、Ito Kazuhide
  • 雑誌名: Indoor Air 巻: 32 ページ: 13003～13003
  • DOI: 10.1111/ina.13003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pollutant capture efficiencies in and around the opening surface of a fume hood under realistic conditions (2022)
  • 著者名/発表者名: Muta Ryota、Chung Juyeon、Li Cong、Yoo Sung-Jun、Ito Kazuhide
  • 雑誌名: Indoor and Built Environment 巻: 32 ページ: 1～10
  • DOI: 10.1177/1420326X211066538
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hygro-thermo-chemical transfer analysis of clothing microclimate using three-dimensional digital clothing model and computer-simulated person (2022)
  • 著者名/発表者名: Murota Kei、Kang Yujin、Hyodo Sena、Yoo Sung-Jun、Takenouchi Kazuki、Tanabe Shin-ichi、Ito Kazuhide
  • 雑誌名: Indoor and Built Environment 巻: 32 ページ: 1～10
  • DOI: 10.1177/1420326X211059449
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emission rate of carbon dioxide while sleeping (2021)
  • 著者名/発表者名: Fan Xiaojun、Sakamoto Mitsuharu、Shao Huiqi、Kuga Kazuki、Ito Kazuhide、Lan Li、Wargocki Pawel
  • 雑誌名: Indoor Air 巻: 31 ページ: 2142～2157
  • DOI: 10.1111/ina.12911
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A critical overview of adsorption kinetics for cooling and refrigeration systems (2021)
  • 著者名/発表者名: Muttakin Mahbubul、Pal Animesh、Rupa Mahua Jahan、Ito Kazuhide、Saha Bidyut Baran
  • 雑誌名: Advances in Colloid and Interface Science 巻: 294 ページ: 102468～102468
  • DOI: 10.1016/j.cis.2021.102468
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hybrid emergency ventilation system for controlling inhaled contaminant dose in the case of chemical leakage (2021)
  • 著者名/発表者名: Ichimiya Shun、Murga Alicia、Yoo Sung-Jun、Sumiyoshi Eisaku、Harashima Hiroshi、Long Zhengwei、Ito Kazuhide
  • 雑誌名: Indoor and Built Environment 巻: 31 ページ: 696～709
  • DOI: 10.1177/1420326X211026360
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Computational fluid dynamics comparison of impaired breathing function in French bulldogs with nostril stenosis and an examination of the efficacy of rhinoplasty (2021)
  • 著者名/発表者名: Khoa Nguyen Dang、Phuong Nguyen Lu、Tani Kenji、Inthavong Kiao、Ito Kazuhide
  • 雑誌名: Computers in Biology and Medicine 巻: 134 ページ: 104398～104398
  • DOI: 10.1016/j.compbiomed.2021.104398
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The effects of warmth and CO2 concentration, with and without bioeffluents, on the emission of CO2 by occupants and physiological responses (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuga Kazuki、Ito Kazuhide、Wargocki Pawel
  • 雑誌名: Indoor Air 巻: 31 ページ: 2176～2187
  • DOI: 10.1111/ina.12852
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Secondary indoor air pollution and passive smoking associated with cannabis smoking using electric cigarette device?demonstrative in silico study (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuga Kazuki、Ito Kazuhide、Chen Wenhao、Wang Ping、Fowles Jeff、Kumagai Kazukiyo
  • 雑誌名: PLOS Computational Biology 巻: 17 ページ: 1009004～1009004
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1009004
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Computer simulated person for predicting inhalation exposure and airborne infection (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazuhide Ito
  • 学会等名: SCONNA 2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] In Silico Modeling for Airborne Transmission of Inhaled Virus-Laden Droplets and Host Cell Dynamics in the Respiratory System (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazuhide Ito
  • 学会等名: TSIEQ 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Integrated CFD and In Silico Modeling for Airborne Transmission Analysis in Indoor Environment (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazuhide Ito
  • 学会等名: ISHVAC 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] In Silico Human Model based Indoor Design for Healthy Environment (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazuhide Ito
  • 学会等名: 2021 International Conference of Green Building and Low Carbon Technology
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 九州大学総合理工学研究院 伊藤研究室
  • URL: http://www.phe-kyudai.jp/index.html