脳梗塞に対する水素吸入療法の病巣到達経路解明及びヒト投与量シミュレーション解析

脑梗塞氢吸入治疗病灶途径阐明及人体剂量模拟分析

• 批准号: 18K15859
• 负责人: 後藤 信一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokai University (2023)Keio University (2018-2019)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-12-19 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K15859/
• 关键词: 水素; 脳梗塞; シミュレーション; 到達経路; 吸入; 数値計算

本研究では、水素吸入により水素分子がどの様に脳梗塞部位に到達するかを明らかにすることを目的としている。この目的を達成するため、2018年度は主に、 ラットにおける脳内の水素濃度測定、シミュレーションを行うための設備及びソフトウエアの構築を行った。水素濃度の測定では、ラットの脳内に水素電極を挿 入し、経時的に水素濃度を測定することができた。しかし、ニードル型の水素電極を使用していたため、針の先端から根元までのどの部位で水素が測定されているか特定することが困難であった。従って、水素の測定部位を点として正確に把握することができず、気相からの距離と水素濃度の関係をプロットし水素が単純 拡散していることを証明するまでにはいたらなかった。しかし, 水素の分布の傾向として単純拡散と矛盾しない結果ではあった. 2019/4/3より海外留学しており, 2019年度より研究の中断を申請した. 帰国後にニードル型ではなく、先端のみで水素濃度を測定するプローブを使用し, 同様の実験を行う事で, 仮説を正確に検証する.シミュレーション環境の構築では、コンピュータを購入し、高性能のCPU (20 core), 大容量のメインメモリー (384 GB)の搭載を行った。シミュレーションソフトウエアとしては、OpenFOAMを利用するため, 構築したコンピュータにはLinux (Ubuntu 16.04)をインストールし、OpenFOAMのインストールも行った。簡単な流体力学のシミュレーションで本環境をテストし、成功した。構築したシミュレーションプラットフォームは帰国後すぐに研究を再開できるように, すぐに使用可能な状態で維持している.

这项研究旨在阐明如何通过氢吸入氢分子到达脑梗塞部位。为了实现这一目标，在2018年，我们主要建造了用于测量和模拟大鼠脑氢浓度的设备和软件。测量氢浓度时，将氢电极插入大鼠的大脑中，并且可以随时间测量氢浓度。但是，由于使用了针型氢电极，因此很难确定从针尖到根到根的测量氢。因此，不可能准确地将氢测量位点作为一个点，直到绘制了与气相距离和氢浓度之间的关系以证明氢被简单地扩散为止。但是，氢分布的趋势与简单扩散一致。自2019年4月3日以来，我一直在国外学习，并在2019年申请了暂停研究。返回日本后，我使用了一项探针，该探针仅在尖端（而不是针型）上测量氢浓度，并进行了类似的实验来准确验证假设。为了构建模拟环境，我购买了一台计算机并安装了高性能CPU（20核）和大容量的主内存（384 GB）。为了将OpenFOAM用作仿真软件，Linux（Ubuntu 16.04）安装在已构建的计算机上，并且还安装了OpenFOAM。我们通过简单的流体力学模拟测试了环境，并成功执行了环境。我们构建的仿真平台可以随时准备使用，以便研究可以在返回日本后立即恢复。