Development of in silico nose for indoor odor evaluation

开发用于室内气味评估的硅胶鼻子

基本信息

批准号：
22K18300
负责人：
伊藤一秀
金额：
$ 16.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2028-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18300/
关键词：
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

项目摘要

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．

与目前仅依靠主观实验方法的臭气评价方法不同，本研究在室内空气环境设计阶段（特别是在建筑选型阶段）对空间中的臭气分布及其时间变化进行了数值评价。开发一种可预测的超高精度数值鼻子。 2022年，作为研究的第一年，我们按照研究计划推进研究，取得了以下成果。 (1-1) 使用人和犬上呼吸道 CT 数据创建用于流体分析的鼻腔原型模型：使用来自人体 CT（计算机断层扫描）数据来分辨率上呼吸道，特别是包括嗅觉区域的鼻腔区域我们创建了一个用于流体分析的人体鼻腔模型，通过最大化来重现详细的几何形状。 (1-2) 通过将精确再现几何形状的上呼吸道模型集成到数值人体模型中，并进一步实现粘膜上皮中丙酮的生理药代动力学 (PBPK) 模型，ISO 16000-我们创建了数字孪生再现28中指定的受试者进行的气味强度评估测试的模型，以及我们建立了详细分析呼吸过程中从装置提供的丙酮的鼻内输送以及丙酮吸附通量到嗅觉区域的时间变化的基础技术。 (1-3) 利用狗（短头颅法国斗牛犬和哈巴狗）的上呼吸道 CT 数据，我们创建了多个犬鼻腔模型，再现了鼻窦的详细形状。通过假设呼吸稳定进行 CFD 分析，我们定量评估了狗鼻腔狭窄区域的压力损失。