Development of an in silico human model to visualize the bioregulation mechanisms associated with respiratory infection
开发计算机人体模型以可视化与呼吸道感染相关的生物调节机制
基本信息
- 批准号:22H00237
- 负责人:
- 金额:$ 26.96万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
- 财政年份:2022
- 资助国家:日本
- 起止时间:2022-04-01 至 2025-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
(1-1) In silico人体モデル開発のための人体プラットフォーム基盤整備:人体詳細幾何形状・呼吸器系(気道)幾何形状を再現した複数のCFD解析用の人体モデルの開発の実績を基に,流体解析として意味のある鼻腔・口腔から気管支第16分岐(終末細気管支)までを完全に再現した呼吸器モデルを作製した.この精緻な呼吸器モデルを人体形状データに統合し,部位別の体内感染症数理モデル,生理的薬物動態モデルや体温調節モデルを統合するための数理プラットフォームを整備した.(1-2) 飛沫・飛沫核生成に関する数値解析モデルの作成:気道粘膜フィルムが高速気流で剥離し粒子化する現象を数理的に再現するEulerian Wall Filmモデルを作製し,(1-1)で開発した気管支第16分岐まで再現した呼吸器モデル内の粘液輸送・気道内CFD解析に実装した.Eulerian Wall Filmモデルと咳プロファイルを与えた非定常CFD解析,Lagrange粒子解析を連成した予備解析を実施し,呼出される飛沫・飛沫核分布が既往実験結果を十分な精度で再現出来ることを確認した.(1-3) 感染性病原物質の経気道曝露・感染メカニズムを記述する生体防御反応モデルの作成:鼻腔・口腔から気管支を経て終末細気管支に至る呼吸器系の粘膜上皮に対する感染性病原物質の沈着とその後の増殖,生体防御反応(宿主細胞ダイナミクスを記述する体内感染症数理モデル)を決定論的感染症モデル(宿主細胞(T),感染細胞(I),ウイルス(V)と免疫因子の常微分方程式群)として定式化した.その上で,気道界面での粘液輸送を考慮した新たなモデルパラメータ同定法を提案した.気道モデル内に沈着したウイルス含有エアロゾル粒子の不均一分布を初期条件としたウイルス増殖シミュレーションを実施し,Human Challenge データとの比較も行った.
(1-1)The human body template preparation for the development of the In silico human body mask: The detailed geometry of the human body and the geometry of the respirator system (airway) are reproduced. Based on the performance of the development of multiple human body masks for CFD analysis, the fluid analysis and interpretation of the respirator mask are also fully reproduced from the nasal cavity and oral cavity to the 16th branch of the airway branch (terminal airway branch). This delicate respirator can be integrated into the body shape and shape of the body. It can be integrated into the body shape and shape of the body. It can be integrated into the body shape and shape of the body shape and shape of the body shape. It can be integrated into the body shape and shape of the body shape and shape of the body shape. It can be integrated into the body shape and shape of the body shape and shape of the body shape. (1-2)Droplet/droplet core generation related to the number of analysis and preparation: The numerical reproduction of the phenomenon of high velocity gas flow separation and particulation in the duct membrane is carried out by the Eulerian Wall Film. The numerical reproduction of the phenomenon of high velocity gas flow separation and particulation in the duct membrane is carried out by the Eulerian Wall Film. The numerical reproduction of the phenomenon of high velocity gas flow separation and particulation in the duct membrane is carried out by the Eulerian Wall Film. Lagrange particle analysis is carried out in advance, and the droplet distribution is reproduced with great accuracy. (1-3)Pathological exposure to infectious agents, infection, and development of biological defense mechanisms: In the nasal cavity, oral cavity, respiratory tract branches, terminal fine duct branches, and mucosal epithelium of respiratory system, the deposition and subsequent proliferation of infectious agents, biological defense responses (host cell (T), infected cell (I), cell (V), and ordinary differential equations of immune factors) determine the infectious disease. A new method for determining the viscosity transport at the interface of the gas channel is proposed. The initial conditions for the non-uniform distribution of particles in the Human Challenge are as follows:
项目成果
期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Influence of inlet turbulent condition on the formation mechanism of local scalar concentrations
- DOI:10.1002/2475-8876.12299
- 发表时间:2022-10
- 期刊:
- 影响因子:0.9
- 作者:Haruna Yamasawa;Teruaki Hirayama;Kazuki Kuga;Ryota Muta;Tomohiro Kobayashi;Kazuhide Ito
- 通讯作者:Haruna Yamasawa;Teruaki Hirayama;Kazuki Kuga;Ryota Muta;Tomohiro Kobayashi;Kazuhide Ito
CO2 emission rates from sedentary subjects under controlled laboratory conditions
- DOI:10.1016/j.buildenv.2021.108735
- 发表时间:2022-01-07
- 期刊:
- 影响因子:7.4
- 作者:Sakamoto, Mitsuharu;Li, Mengze;Wargocki, Pawel
- 通讯作者:Wargocki, Pawel
Formation of Acetone concentration distribution around breathing zone and transport efficiency to olfactory epithelium cells.
呼吸区周围丙酮浓度分布的形成和嗅觉上皮细胞的运输效率。
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Sara Hoshiyama;Kazuki Kuga;Kazuhide Ito
- 通讯作者:Kazuhide Ito
Internal diffusion and re‐emission of leaked liquid ethyl acetate from mortar materials
- DOI:10.1002/2475-8876.12297
- 发表时间:2022-09
- 期刊:
- 影响因子:0.9
- 作者:H. Harashima;Eisaku Sumiyoshi;Kazuhide Ito
- 通讯作者:H. Harashima;Eisaku Sumiyoshi;Kazuhide Ito
Exhaled Jet and Viral-Laden Aerosol Transport from Nasal Sneezing
- DOI:10.4209/aaqr.210338
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:4
- 作者:Hana Salati;D. Fletcher;M. Khamooshi;Jingliang Dong;Kazuhide Ito;S. Vahaji;K. Inthavong
- 通讯作者:Hana Salati;D. Fletcher;M. Khamooshi;Jingliang Dong;Kazuhide Ito;S. Vahaji;K. Inthavong
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- 影响因子:0
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- 发表时间:
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- 作者:
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伊藤 一秀
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- 批准号:
13750561 - 财政年份:2001
- 资助金额:
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- 批准号:
98J04653 - 财政年份:1998
- 资助金额:
$ 26.96万 - 项目类别:
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- 批准年份:2025
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- 批准号:22378396
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- 批准号:2023JJ60555
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$ 26.96万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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- 批准号:
10039850 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 26.96万 - 项目类别:
Collaborative R&D
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- 批准号:
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- 资助金额:
$ 26.96万 - 项目类别:














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