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

包括人类在内的哺乳动物数值气道模型的开发及其在室内环境评估中的应用

基本信息

批准号：
17F17078
负责人：
劉城準
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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．

为了了解外血管界暴露问题的基本方面，需要从流体工程方面积累研究。但是，从道德的角度来看，使用真实身体对主题实验（体内）有主要限制。因此，将进行动物实验，并将结果推断到人类，或者将在实验室实验（体外）之前创建模拟的呼吸系统模型。通常，使用小啮齿动物（例如小鼠和大鼠）进行实验，或在小型哺乳动物狗和猴子上进行的动物实验，作为实验的第一阶段，但有必要将影响转换为人体尺度。为了定量比较小啮齿动物（例如大鼠，小型哺乳动物（例如狗和猴子））之间的跨气道暴露问题，定量掌握两种流场的差异，细颗粒传输现象的差异以及空中沉积分布的差异，这一点至关重要。但是，目前，几乎没有关于医疗暴露测试大鼠速度场的详细实验结果或CFD分析结果的报道。在这种背景下，在与Lu Phuong博士的联合研究中，我们详细介绍了从鼻腔和口腔到支气管分支的猴子和人类的几何形状，并致力于开发数值气道模型，以定量评估跨气体暴露的生理效果。除了开发数值分析模型外，我们还致力于开发针对鼻内速度场，温度场和粒子扩散场的可视化测量技术，以验证其分析的准确性。