慶應義塾研究者情報データベース

総合紹介 【 表示 ／ 非表示 】

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• 生体有害性に関連する微小粒子状物質(PM2.5)の物理化学特性の解明

経歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2020年04月

  -

  継続中

  理工学部応用化学科, 大学教授

• 2023年04月

  -

  継続中

  理工学研究科開放環境科学専攻環境エネルギー科学専修, 専修主任

• 2015年04月

  -

  2020年03月

  理工学部応用化学科, 大学准教授

• 2007年10月

  -

  2008年09月

  米国ウィスコンシン大マディソン校, 客員講師

• 2007年04月

  -

  2015年03月

  理工学部応用化学科, 大学専任講師

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 1999年04月

  -

  2002年03月

  東京農工大学, 連合農学研究科

  大学院, 修了, 博士

• 1997年04月

  -

  1999年03月

  東京都立大学, 理学研究科, 化学専攻

  大学院, 修了, 修士

• 1993年04月

  -

  1997年03月

  東京都立大学, 理学部, 化学科

  大学, 卒業

学位 【 表示 ／ 非表示 】

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• 博士（農学）, 東京農工大学, 課程, 2002年03月

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

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• 環境・農学 / 環境動態解析 （Environmental Dynamic Analysis）

• ナノテク・材料 / グリーンサステイナブルケミストリー、環境化学 （環境関連化学）

• 自然科学一般 / 宇宙惑星科学 （Earth Astrohemistry）

• ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 移動現象、単位操作

研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

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• エアロゾル、PM2.5、微小粒子状物質、物理化学特性、生体影響

著書 【 表示 ／ 非表示 】

著書 【 表示 ／ 非表示 】

• 環境化学

  奥田 知明, 日本有機地球化学会, 2014年

  担当範囲: 日本地球化学会（監修）地球・環境有機分子質量分析マニュアル2014，第１部第５章

• エアロゾルの大気環境影響

  奥田 知明、田中 茂、賀 克斌、馬 永亮, 京都大学学術出版会、京都, 2007年

  担当範囲: 24-32

論文 【 表示 ／ 非表示 】

論文 【 表示 ／ 非表示 】

• Numerical analysis of collision mechanism that causes particle tribocharging in dry powder inhaler

  Mitani R., Nor M.A.b.M., Iinuma T., Mori T., Okuda T.

  Asian Journal of Atmospheric Environment 19 （ 1 ）  2025年12月

  ISSN  19766912

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  Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is induced by inhalation of toxic substances such as cigarettes and air pollution. Dry powder inhalers (DPIs) are the primary treatment for these diseases. However, they have some problems, such as residuals in a capsule caused by electrostatic force before reaching the human lungs. This study investigated the particle tribocharging mechanism in a DPI using a tandem differential mobility analyzer (TDMA) and a combined discrete element method and computational fluid dynamics (DEM-CFD) approach. In the TDMA experiment, the charging state of the particles changed from negative to positive charge in the DPI device fabricated by the 3D printer. This is because tribocharging is caused by particle–particle collisions and particle–wall collisions. In the numerical simulation, particle–wall collisions occurred more frequently than particle–particle collisions. Therefore, the particle–wall collisions change the charging state of the particle in the DPI device. These results suggest that collisions between particles and walls of the device cause the particles to become charged, leading to a decrease in their deposition in the deeper regions of the lungs. Moreover, the large turbulence kinetic energy of the airflow in the DPI device caused particle–wall collisions because the particles were widely dispersed in the DPI device. These results suggest that optimum turbulence kinetic energy is necessary to reduce particle aggregation and improve the delivery efficiency of DPIs to the human lungs.

  • Access to Document (DOI)

• Variations in polycyclic aromatic hydrocarbons concentrations and their contribution to aerosol optical depth during the COVID-19 outbreak: A study in Yokohama using generalized additive model

  Jing W., Nakano K., Mitani R., Shen Z., Okuda T.

  Atmospheric Pollution Research 16 （ 8 ）  2025年08月

  ISSN  13091042

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  The severe social restrictions aiming at reducing the novel coronavirus disease (COVID-19) transmission during its outbreak significantly affected regional air quality. This study analyzed changes in polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) concentrations in cyclone-collected powder form particulate matter (PM) samples collected in Yokohama, Japan, from 2018 to 2023. The annual mean ∑PAHs concentration decreased significantly from 20.7 ng/mg in 2019 to 13.2 ng/mg in 2020 after the outbreak. However, the main sources of PAHs remained stable and were dominated by incomplete fossil fuel combustion. A generalized additive model was utilized to analyze the statistical relationships of air pollutants, namely, aerosol particulate matter (PM<inf>2.5</inf>), ∑PAHs, ozone (O<inf>3</inf>), metal, and meteorological factors such as solar radiation and their impact on aerosol optical depth (AOD). AOD remote sensing data collected by the Terra/MODIS satellite reflects the degree of air turbidity and atmospheric aerosol loading. Despite the small sample size, the model fitting demonstrated a good fit and showed smoothing non-linear interaction effects among the target factors influencing secondary aerosol generation. In conclusion, intense solar radiation, high concentrations of oxidative gases, elevated levels of organic contaminants in aerosols, and the catalytic degradation of PAHs by transition metals contribute to increased atmospheric aerosol loads. This finding enhances the present understanding of the photochemical reaction processes of aerosol particles. However, longer-term observational studies are needed to confirm our findings due to the limited sample size in this study.

  • Access to Document (DOI)

• Mapping of friction, wear and particle emissions from high-speed train brakes

  Lyu Y., Zhang Q., Tanzeglock L., Tu M., Mo J., Okuda T., Pagels J., Wahlström J.

  Wear 572-573 2025年07月

  ISSN  00431648

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  This study reports contact pressure-sliding speed maps for friction, wear and particle emissions from high-speed train brakes. Two particle spectrometers measured the airborne wear particles generated with a pin-on-disc tribometer. Particles were characterized with transmission electron microscopy and energy dispersive X-ray fluorescence. The results indicate that both the friction and wear of brake pads and discs gradually decreased as sliding speed increased, which showed less dependence on contact pressure. Particle concentrations gradually increased with increasing sliding speed. Low contact pressure and sliding speed tended to generate particles smaller than 2.5 μm. The train brake emitted particles had higher average geometric mean diameters than the car brake emitted particles, which were primarily composed of iron, copper and chromium and were oxidized.

  • Access to Document (DOI)

• Complement system is activated in acute inflammatory response to environmental particulates in the lungs

  Zhang K., Honda A., Sagawa T., Miyasaka N., Qiu B., Ishikawa R., Okuda T., Kameda T., Sadakane K., Ichinose T., Takano H.

  Ecotoxicology and Environmental Safety 297 2025年06月

  ISSN  01476513

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  Short-term exposure (typically ranging from a few hours to 7 days) to particulate matter (PM) elicits acute inflammatory responses with significant activation of complement component C5. However, the relationship between PM-induced complement system activation, acute inflammation, and the contributing factors remains unclear. In this study, we aimed to investigate the intensity of acute inflammatory responses, as well as the activation levels of complement C5 and its related products, C5aR1 and C5b-9, following exposure to different types of PM. Acute inflammatory responses and complement activation were assessed in mice intratracheally administered four types of PM: titanium dioxide (TiO₂), diesel exhaust particles (DEP), Asian sand dust (ASD), and ambient PM with an aerodynamic diameter ≤ 2.5 μm (PM2.5). Complement system and inflammatory markers were evaluated by analyzing increased C5 protein levels, C5b-9 deposition, and C5aR1 expression. Additionally, dark-field microscopy and Raman microscopy were used to detect PM components adjacent to infiltrating neutrophils, and elemental composition was quantified using ICP-MS and EDXRF. ASD, DEP, and PM2.5 exposure significantly increased C5b-9 deposition in lung tissues. All PM-exposed groups exhibited substantial upregulation of C5aR1 expression, primarily in neutrophils. Raman spectroscopic analysis revealed Si, K, Mg, Al, and Fe adjacent to infiltrating neutrophils in ASD-exposed lungs. Furthermore, elemental analysis identified Si, Mg, Al, and K as the most potent contributors to complement activation and inflammatory responses. Of the four types of PM, ASD induced the most severe acute inflammatory response and complement system activation. Therefore, ASD-induced complement system activation, driven at least partly by its mineral components, may play a critical role in neutrophil activation and acute pulmonary inflammation. These findings highlight the differential impact of PM types on complement system activation and underscore the importance of PM composition in the evaluation of air pollution-related health risks, particularly acute pulmonary inflammation.

  • Access to Document (DOI)

• Effects of inbound attendees of a mass gathering event on the COVID-19 epidemic using individual-based simulations

  Saito M.M., Katayama K., Naruse A., Ruan P., Murakami M., Okuda T., Ysutaka T., Naito W., Tsubokura M., Imoto S.

  Plos One 20 （ 4 April ）  2025年04月

  ISSN  1932-6203

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  Given that mass gathering events involve heterogeneous and time-varying contact between residents and visitors, we sought to identify possible measures to prevent the potential acceleration of the outbreak of an emerging infectious disease induced by such events. An individual-based simulator was built based on a description of the reproduction rate among people infected with the infectious disease in a hypothetical city. Three different scenarios were assessed using our simulator, in which controls aimed at reduced contact were assumed to be carried out only in the main event venue or at subsequent additional events, or in which behavior restrictions were carried out among the visitors to the main event. The simulation results indicated that the increase in the number of patients with COVID-19 could possibly be suppressed to a level equivalent to that if the event were not being held so long as the prevalence among visitors was only slightly higher than that among domestic residents and strict requirements were applied to the activities of visitors.

  • Access to Document (DOI)

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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• PM2.5の有害性の新たな指標としての粒子表面積の多角的解析

  奥田, 知明

  科学研究費補助金研究成果報告書 2021年

• サージカルスモークを除去する医療補助デバイスの社会実装

  奥田, 知明

  学事振興資金研究成果実績報告書 （慶應義塾大学）  2021年

• サージカルスモーク低減のための医療補助デバイスの開発

  奥田, 知明

  学事振興資金研究成果実績報告書 （慶應義塾大学）  2020年

• 独自型サイクロン装置によるインドと中国のエアロゾルの大量捕集とその生体有害性評価

  奥田, 知明

  科学研究費補助金研究成果報告書 2019年

• 大気エアロゾルの帯電状態の解明と生体沈着への影響評価

  奥田, 知明

  科学研究費補助金研究成果報告書 2019年

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総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

• 環境大気エアロゾルの帯電状態測定の現状と展望

  奥田 知明

  クリーンテクノロジー 27 （ 4 ） 37 - 40 2017年06月

  記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）, 単著

• 連載 エアロゾル基礎講座 ―計測― 6. 分級②：慣性運動や遠心力を用いた分級

  奥田知明, 榎原研正, 飯田健次郎

  エアロゾル研究 （日本エアロゾル学会）  32 （ 4 ） 276 - 288 2017年12月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 共著

• A simple air–liquid interface exposure system for exposing cultured human 3D epidermis and cornea to PM2.5 collected through cyclonic separation

  Kono M., Takaishi M., Okuda T., Fujihara M., Noguchi S., Ishihara Y.

  Journal of Toxicological Sciences （Journal of Toxicological Sciences）  49 （ 2 ） 61 - 68 2024年

  ISSN  03881350

  　概要を見る

  Particulate matter (PM) is among the major air pollutants suspended in the atmosphere. PM2.5 has a particle size of 2.5 µm; it is known to cause inflammation, especially in the respiratory tract and skin. Since the skin acts a primary barrier against harmful environmental substances that may enter the body, it is highly exposed to PM2.5 present in the environment. However, the adverse health effects of PM2.5 exposure on human skin have not been accurately examined due to the lack of a system that expos-es human epidermal tissue to the actual environmental concentration of PM2.5. In this study, we developed an air–liquid interface exposure system for exposing cultured human 3D epidermis and cornea to PM2.5 collected through cyclonic separation. PM2.5 suspension was nebulized in an acrylic chamber, and the resulting mist was pumped through a diffusion dryer into a glass exposure chamber. A particle counter was connected to the exposure chamber to continuously measure the spatial mass concentration of PM. Human 3D epidermis was cultured in the exposure chamber. Exposure of the human 3D epidermis to PM aerosol increased interleukin-8 release into the media around 50 µg/m3. Mass concentrations above 100 µg/m3 caused cell death. Furthermore, a human corneal model showed similar responses against PM2.5 exposure as 3D epidermis. The air–liquid interface exposure system developed in this study is considered useful for evaluating the health effects induced by environmental PM2.5 and can be used as an alternative to experiments involving actual human or animals.

  • Access to Document (DOI)

• 環境大気中PM2.5の比表面積の測定

  奥田知明

  クリーンテクノロジー （日本工業出版(株)）  25 （ 6 ） 23 - 26 2015年06月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 単著

• 東アジアにおけるエアロゾルのフィールド観測および分析法の開発

  奥田知明

  大気環境学会誌 （（公社）大気環境学会）  50 （ 1 ） 1 - 8 2015年01月

  記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 単著

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

• PM2.5の物理化学特性の解明と曝露実験による生体有害性評価

  奥田知明

  第88回日本衛生学会 （東京工科大学蒲田キャンパス、東京都大田区） , 

  2018年03月

  , 

  口頭発表（招待・特別）, 日本衛生学会

• Development of measurement techniques of physical and chemical characteristics of atmospheric aerosols related to their adverse health effect

  Okuda, T.

  Frontiers of Atmospheric Aerosol Studies: Toward the Understanding of Their Health and Climatic Effects （Nagoya, Japan） , 

  2018年01月

  , 

  口頭発表（招待・特別）

• Numerical simulation of a parallel plate particle separator for measurement of charging state of PM2.5

  Yonemichi, T., Fukagata, K., Fujioka, K., Okuda, T.

  9th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference （Okinawa, Japan） , 

  2017年10月

  , 

  ポスター発表, JSME

• PM2.5を集めて測る ～捕集と特性解明の技術～

  奥田知明

  第7回CSJ化学フェスタ （タワーホール船堀、東京都江戸川区） , 

  2017年10月

  , 

  口頭発表（招待・特別）, 日本化学会

• 黄砂・PM2.5の健康乳幼児の目・鼻・呼吸器症状への影響 - エコチル調査追加調査『黄砂と子どもの健康調査（パート２）』より -

  金谷久美子、亀田貴之、大久保綾乃、森育子、増本年男、黒沢洋一、大西一成、奥田知明、中山健夫

  第58回大気環境学会年会 （兵庫医療大学、兵庫県神戸市） , 

  2017年09月

  , 

  ポスター発表, 大気環境学会

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

• エンドトキシンを鍵とした大気エアロゾル粒子の有害性の環境化学的新規解析手法の確立

  2024年04月

  -

  2027年03月

  奥田 知明, 基盤研究(B), 補助金,  研究代表者

• 中央アジア地域における特徴的な粒子状物質の健康影響評価システムの構築

  2023年09月

  -

  2027年03月

  奥田 知明, 国際共同研究加速基金（海外連携研究）, 補助金,  研究代表者

• 大気粒子の有害性評価研究の化学・生物分野連携を促進する新規フィルターの開発実用化

  2022年06月

  -

  2025年03月

  文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奥田 知明, 挑戦的研究（萌芽）, 補助金,  研究代表者

• 実環境大気エアロゾルの帯電状態が生体および地表面への粒子沈着へ及ぼす影響評価

  2020年04月

  -

  2024年03月

  文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奥田 知明, 基盤研究(A), 補助金,  研究代表者

• PM2.5の有害性の新たな指標としての粒子表面積の多角的解析

  2018年06月

  -

  2021年03月

  文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 奥田　知明, 挑戦的研究(萌芽), 補助金,  研究代表者

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知的財産権等 【 表示 ／ 非表示 】

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• 微小粒子の捕集装置

  出願日： 特願2017-132547  2017年07月 

  公開日： 特開2018-023970  2018年02月 

  特許権, 共同

• 自動オープンクロマトグラフィー装置

  出願日：   2007年07月 

  公開日：   2007年09月 

  発行日： 3135990 

  実用新案権, 共同

受賞 【 表示 ／ 非表示 】

受賞 【 表示 ／ 非表示 】

• 2015 Asian Young Aerosol Scientist Award

  Tomoaki OKUDA, 2015年06月, The Asian Aerosol Research Assembly, Outstanding contribution to aerosol science and technology in Asia

  受賞区分： 国内外の国際的学術賞

• 令和5年度 科学技術分野の文部科学大臣表彰　科学技術賞（科学技術振興部門）

  奥田知明, 他4名, 2023年04月, 文部科学省, 「COVID-19禍における大規模集会の開催に関する貢献」による

  受賞区分： 国内外の国際的学術賞

• 大気環境学会論文賞

  奥田知明、坂出壮伸、岩田歩、藤原基, 2020年09月, 公益社団法人大気環境学会, 地下鉄構内空気中粒子状物質の特性調査

  受賞区分： 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

• 日本エアロゾル学会2015年度奨励賞

  奥田知明, 2015年06月, 日本エアロゾル学会, 生体有害性に関連するエアロゾルの物理化学特性の解析

• 大気環境学会進歩賞

  奥田知明, 2014年09月, 公益社団法人大気環境学会, 東アジアにおけるエアロゾルのフィールド観測を中心とした研究業績

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

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• 応用化学輪講

  2025年度

• 総合知演習（環境サステナビリティ）

  2025年度

• 学外実習

  2025年度

• 応用化学実験Ｃ

  2025年度

• 環境化学概論

  2025年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

• 自然科学実験（化学）

  慶應義塾

  2018年04月

  -

  2019年03月

  , 

  春学期, 実習・実験, 専任

• 大気環境科学

  慶應義塾

  2018年04月

  -

  2019年03月

  , 

  秋学期, 講義

• 化学B

  慶應義塾

  2018年04月

  -

  2019年03月

  , 

  秋学期, 講義

• 環境化学２

  慶應義塾

  2018年04月

  -

  2019年03月

  , 

  秋学期, 講義

• 応用化学実験CD

  慶應義塾

  2018年04月

  -

  2019年03月

  , 

  秋学期, 実習・実験, 専任

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

• 日本化学会, 

  2015年06月

  -

  継続中

• 日本エアロゾル学会, 

  2006年04月

  -

  継続中

• 日本分析化学会, 

  2004年04月

  -

  継続中

• 日本大気化学会, 

  2002年04月

  -

  継続中

• 大気環境学会, 

  2002年04月

  -

  継続中

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委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

• 2022年08月

  -

  継続中

  常任理事, 日本エアロゾル学会

• 2020年09月

  -

  継続中

  常任理事, 大気環境学会

• 2020年06月

  -

  2021年03月

  新型コロナウイルス対策専門家会議委員, 内閣府

• 2019年04月

  -

  継続中

  環境安全推進委員会委員長, 日本化学会

• 2019年04月

  -

  2020年03月

  PM2.5対策総合推進委員会委員, 環境省

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