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 】

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• 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 】

• Ferruginous components of particulate matters in subway environments, α-Fe<inf>2</inf>O<inf>3</inf> or Fe<inf>3</inf>O<inf>4</inf>, exacerbates allergies

  Watanabe H., Honda A., Ichinose T., Ishikawa R., Miyasaka N., Nagao M., Wang Z., Owokoniran O.H., Qiu B., Higaki Y., Liu W., Okuda T., Matsuda T., Takano H.

  Environmental Pollution （Environmental Pollution)  355 2024年08月

  ISSN  02697491

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  The respiratory effects of particulate matter (PM) in subway station platforms or tunnels have attracted considerable research attention. However, no studies have characterized the effects of subway PM on allergic immune responses. In this study, iron oxide (α-Fe2O3 and Fe3O4) particles—the main components of subway PM—were intratracheally administered to BALB/c mice where ovalbumin (OVA) induced allergic pulmonary inflammation. Iron oxide particles enhanced OVA-induced eosinophil recruitment around the bronchi and mucus production from airway epithelium. The concentrations of type 2 cytokines, namely, interleukin (IL)-5 and IL-13, in bronchial alveolar lavage fluids were increased by iron oxide particles. Iron oxide particles also increased the number of type 2 innate lymphoid cells and CD86+ cells in the lung. Moreover, phagocytosis of particles in lung cells was confirmed by Raman spectroscopy. In a subsequent in vitro study, bone marrow-derived antigen-presenting cells (APCs) isolated from NC/Nga mice were exposed to iron oxide particles and OVA. They were also exposed to outdoor ambient PM: Vehicle Exhaust Particulates (VEP) and Urban Aerosols (UA) as references. Iron oxide particles promoted the release of lactate dehydrogenase, C-X-C motif chemokine ligand 1 and IL-1α from APCs, which tended to be stronger than those of VEP. These results suggest that iron oxide particles enhance antigen presentation in the lungs, promoting allergic immune response in mice; iron oxide particles-induced death and inflammatory response of APCs can contribute to allergy exacerbation. Although iron oxide particles do not contain various compounds like VEP, iron oxide alone may have sufficient influence.

  • Access to Document (DOI)

• Atmospheric Aerosol and Gas Measurements at the Westernmost Large City, Fukuoka, Japan—Transboundary/Local Air Pollution and Health Effects—

  Takashima H., Hara K., Nishita-Hara C., Shiraishi K., Hayashi M., Irei S., Kaneyasu N., Ko R., Kobayashi H., Marumoto K., Okuda T., Osada K., Otobe N., Takami A., Uchio E., Ueda K., Yamazaki A., Yoshino A.

  Earozoru Kenkyu （Earozoru Kenkyu)  39 （ 2 ） 129 - 144 2024年06月

  ISSN  09122834

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  Long-term observations of atmospheric aerosols and gaseous species have been conducted in Fukuoka, located in westernmost Japan, to understand the atmospheric environment of the region and to elucidate their health effects. Fukuoka represents an ideal site for studying interaction between urban air pollution originating from local urban areas in Japan and transboundary air masses from the Asian continent. Fukuoka air quality is strongly affected by transboundary transport from the Asian continent. Diurnal variations of atmospheric composition in Fukuoka are also affected by local emissions, atmospheric reactions, and local circulation. The health effects of aerosols have been investigated through epidemiological and toxicological studies. This report presents comprehensive summary of research findings obtained from studies conducted in the Fukuoka region.

  • Access to Document (DOI)

• Seasonal charge distributions of submicron atmospheric particles in Yokohama, Japan

  Mori T., Ishii Y., Iwata A., Okuda T.

  Atmospheric Environment （Atmospheric Environment)  324 2024年05月

  ISSN  13522310

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  Charge distribution measurements are required to understand the spatiotemporal distribution of the number concentrations of submicron atmospheric particles that affect radiative forcing and particle deposition in human airways. The number concentrations of non-charged and charged particles within the 0.3–0.5 μm diameter (D) range were measured at Keio University in Yokohama, Japan, from June 2022 to January 2023 by combining a parallel-pate particle separator and optical particle counters to investigate critical parameters controlling the charging state of submicron atmospheric particles. The measurement uncertainties in the average charge number per particle (pave) and the standard deviation (1σ), derived from the charge distribution of the submicron particles, were within 15%. The monthly median values of 1σ increased in summer and decreased in winter and correlated with the water vapor amount and wind speed. The 1σ values in summer and winter, derived from the seasonally averaged charge distributions of particles, were close to those from the theoretically calculated charge distribution of particles within 0.387–0.5 μm D range and with D = 0.3 μm, respectively, suggesting that the observed particle charge distributions approached the stationary charge distribution for the effective D. In summer, the frequent transport of water molecules and ions from the Pacific Ocean causes efficient collisions between multiple ions and submicron particles with a larger effective D, which may expand the charge distribution of particles. The polarity ratio, the concentration of positively charged particles relative to that of negatively charged particles, was almost unity, indicating the well-balanced charge polarity of the submicron atmospheric particles. The polarity ratio and pave changed significantly during lightning events, indicating that the atmospheric particle charge balance broke. Our findings show that the charge distribution of submicron atmospheric particles can be partly controlled by meteorological parameters (e.g., absolute humidity) and the microphysical properties of the particles.

  • Access to Document (DOI)

• Key Factors Controlling Number Concentrations of Non-charged Particles: An Experimental Study

  Mori T., Iwata A., Tabata R., Okuda T.

  Aerosol and Air Quality Research （Aerosol and Air Quality Research)  24 （ 4 ）  2024年04月

  ISSN  16808584

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  The charging state of submicron particles strongly affects the number of particles deposited on the inner surface of human airways during inhalation, and an increase in this number leads to adverse effects on human health. However, the key factors controlling the charging state of particles are poorly understood because of the limited measurements of the number concentrations of charged submicron particles. In order to experimentally investigate the key factors controlling the number concentration of charged particles, the technique for accurately measuring the number concentration of non-charged particles (Nnon-charge) was improved based on a system consisting of optical particle counters and a parallel-plate particle separator to which a high voltage (1.0–1.5 kV) was applied. The ratio of the Nnon-charge to the total number concentration of particles (Ntotal), with diameters 0.3–0.5 µm, was used as a metric of the number fraction of non-charged particles. A decrease in the Nnon-charge/Ntotal ratio with an increase in the negative ion concentration (nion–) and the nion–/Ntotal ratio under stable meteorological conditions showed an increase in the number of charged particles by collisions between aerosols and ions. Under fluctuating humidity conditions, the Nnon-charge/Ntotal ratio also decreased with an increase in the nion– and the nion–/Ntotal ratio. Particularly, the decrease rate in the Nnon-charge/Ntotal ratio was greater at higher nion– and nion–/Ntotal ratio values than that under stable meteorological conditions. This suggests that the generation of water vapor drives an increase in ion concentration, leading to frequent collisions between excessive negative ions and aerosols. A quantitative understanding of the changes in the number fraction of charged particles with increasing humidity and nion– can assist in estimating the number of particles deposited on the inner surface of human airways.

  • Access to Document (DOI)

• Characteristic Fe and Cu Compounds in Particulate Matter from Subway Premises in Japan and their Potential Biological Effects

  Okamoto T., Iwata A., Yamanaka H., Ogane K., Mori T., Honda A., Takano H., Okuda T.

  Aerosol and Air Quality Research （Aerosol and Air Quality Research)  24 （ 3 ）  2024年03月

  ISSN  16808584

  　概要を見る

  Suspended particulate matter (PM) in subway premises contain high concentrations of metal components and distinctive compounds owing to their unique emission processes. However, little is known regarding the detailed chemical states of airborne PM and their biological effects. Therefore, to demonstrate the unique chemical states of the PM collected from subway premises and outdoors, this study compared the chemical speciation of iron (Fe) and copper (Cu) components using X-ray absorption fine structure analysis. The potential biological effects of these chemical states on humans were also investigated in vitro by assessing cell damage and its pathways in cells after exposure to several compounds. Compared with a reference outdoor PM sample, Fe was enhanced by at least 10 times in subway PM and the concentrations of several metal components, including Cu, contained in railway bodies, rail, overhead wires, and tunnel walls, also increased. In these chemical speciations, the compounds derived from wear processes with relatively high-temperature oxidation (Fe3O4, γ-Fe2O3, and monovalent Cu compounds) were detected among the Fe and Cu components in subway PM. Our cell-based bioassay suggested that the contribution of the Fe component to cell damage can be enhanced by the predominance of Fe3O4 in subway PM. In contrast to typical bivalent Cu compounds in the atmosphere, monovalent Cu compounds, which are characteristically identified in subway PM, exacerbate cell damage via different cell death pathways. Our results indicate that the chemical states of the distinctive compounds in the PM of subway premises differ from those in the typical atmosphere, thus exerting different biological effects. These findings suggest that the detailed chemical speciation is an important factor in accurately understanding their PM toxicities.

  • 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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• 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

• エアロゾル表面積濃度と化学成分の集中観測による越境大気汚染の生体有害性評価

  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)  2017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

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  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 】

• 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

• 独自型サイクロン装置により大量捕集されたPM2.5の化学組成と化学形態の簡便迅速非破壊分析法の開発

  2017年11月

  -

  2018年10月

  （公財）鉄鋼環境基金, 一般研究助成, 受託研究,  研究代表者

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知的財産権等 【 表示 ／ 非表示 】

知的財産権等 【 表示 ／ 非表示 】

• 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 】

担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

• 応用化学輪講

  2024年度

• 総合知演習（環境サステナビリティ）

  2024年度

• 応用化学実験Ｃ

  2024年度

• 環境化学概論

  2024年度

• 開放環境科学課題研究

  2024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 】

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• 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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