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.

本研究的目的是阐明氢分子如何通过吸入氢气到达脑梗塞部位。为了实现这一目标，2018财年我们主要构建了测量大鼠大脑中氢浓度并进行模拟的设备和软件。为了测量氢气浓度，我们将氢电极插入老鼠的大脑中，并能够随着时间的推移测量氢气浓度。然而，由于使用了针状氢电极，因此很难确定从针尖到底部测量氢的位置。因此，无法准确地将氢气测量位置确定为点，也无法绘制距气相的距离与氢气浓度之间的关系并证明氢气只是扩散。然而，结果与氢分布的简单扩散趋势一致，我自2019年4月3日起一直在国外留学，并申请从2019年起暂停我的研究。回到日本后，我决定只使用我们将使用测量氢浓度的探针进行类似的实验来准确验证我们的假设。为了构建模拟环境，我们将购买一台具有高性能CPU（20核）和大内存的计算机。 （384） GB）已安装。为了使用OpenFOAM作为模拟软件，我们在自己搭建的计算机上安装了Linux（Ubuntu 16.04），同时也安装了OpenFOAM。我们通过简单的流体动力学模拟成功测试了该环境。我们搭建的仿真平台一直处于随时可用的状态，以便我们回国后可以立即恢复我们的研究。