奥田 知明 (オクダ トモアキ)

Okuda, Tomoaki

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所属(所属キャンパス)

理工学部 応用化学科 (矢上)

職名

教授

HP

外部リンク

総合紹介 【 表示 / 非表示

  • 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

  • 2020年04月
    -
    継続中

    理工学部応用化学科, 大学教授

  • 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

  • 2002年04月
    -
    2007年03月

    理工学部応用化学科, 大学助手

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学歴 【 表示 / 非表示

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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

  • 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

  • Contribution of Physical and Chemical Properties to Dithiothreitol-Measured Oxidative Potentials of Atmospheric Aerosol Particles at Urban and Rural Sites in Japan

    Kurihara K., Iwata A., Horwitz S.G.M., Ogane K., Sugioka T., Matsuki A., Okuda T.

    Atmosphere (Atmosphere)  13 ( 2 )  2022年02月

     概要を見る

    Dithiothreitol-measured oxidative potential (OPDTT) can chemically quantify the adverse health effects of atmospheric aerosols. Some chemical species are characterized with DTT activities, and the particle diameter and surface area control DTT oxidizability; however, the physical contribution to OPDTT by atmospheric aerosols is controversial. Therefore, we performed field observations and aerosol sampling at urban and rural sites in Japan to investigate the effect of both physical and chemical properties on the variation in OPDTT of atmospheric aerosols. The shifting degree of the representative diameter to the ultrafine range (i.e., the predominance degree of ultrafine parti-cles) was retrieved from the ratio between the lung-deposited surface area and mass concentrations. The chemical components and OPDTT were also elucidated. We discerned strong positive correlations of K, Mn, Pb, NH4+, SO42−, and pyrolyzable organic carbon with OPDTT. Hence, anthropogenic combustion, the iron–steel industry, and secondary organic aerosols were the major emission sources governing OPDTT variations. The increased specific surface area did not lead to the increase in the OPDTT of atmospheric aerosols, despite the existing relevance of the surface area of water-insoluble particles to DTT oxidizability. Overall, the OPDTT of atmospheric aerosols can be estimated by the mass of chemical components related to OPDTT variation, owing to numerous factors control-ling DTT oxidizability (e.g., strong contribution of water-soluble particles). Our findings can be used to estimate OPDTT via several physicochemical parameters without its direct measurement.

  • Involvement of polycyclic aromatic hydrocarbons and endotoxin in macrophage expression of interleukin-33 induced by exposure to particulate matter

    Ishihara N., Okuda T., Hagino H., Oguro A., Tani Y., Okochi H., Tokoro C., Fujii-Kuriyama Y., Itoh K., Vogel C.F.A., Ishihara Y.

    Journal of Toxicological Sciences (Journal of Toxicological Sciences)  47 ( 5 ) 201 - 210 2022年

    ISSN  18803989

     概要を見る

    Air pollutants are important factors that contribute to the development and/or exacerbation of allergic inflammation accompanied by asthma, but experimental evidence still needs to be collected. Interleukin 33 (IL-33) is closely involved in the onset and progression of asthma. In this study, we examined the effects of particulate matter (PM) on IL-33 expression in macrophages. PM2.5 collected in Yokohama, Japan by the cyclone device significantly induced IL-33 expression in human THP-1 macrophages, and the induction was clearly suppressed by pretreatment with the aryl hydrocarbon receptor (AhR) antagonist CH-223191 or the Toll-like receptor 4 (TLR4) antagonist TAK-242. PM2.5-induced IL-33 expression was significantly attenuated in AhR-knockout or TLR4-mutated macrophages, suggesting an important role of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and endotoxin in IL-33 stimulation. PM samples derived from tunnel dust slightly but significantly induced IL-33 expression, while road dust PM did not affect IL-33 expression. The PAH concentration in tunnel dust was higher than that in road dust. Tunnel dust or road dust PM contained less endotoxin than PM2.5 collected in Yokohama. These data suggest that the potency of IL-33 induction could depend on the concentration of PAHs as well as endotoxin in PMs. Caution regarding PAHs and endotoxin levels in air pollutants should be taken to pre-vent IL-33-induced allergic inflammation.

  • Characterization of Elemental Composition and Valence State of Cyclone-collected Aerosol Particles Using EDXRF and XAFS at Three Sites in Japan

    Jing W., Saito K., Okamoto T., Saito H., Sugimoto K., Nishita-Hara C., Hara K., Hayashi M., Hasegawa S., Okuda T.

    Asian Journal of Atmospheric Environment (Asian Journal of Atmospheric Environment)  16 ( 1 )  2022年

    ISSN  19766912

     概要を見る

    The valence state and concentration of metallic pollutants are important factors contributing to the health effects of respirable particulate matter (PM); however, they have not been well studied. In this study, coarse and fine powder samples of atmospheric PM were collected using a cyclone system at Kanagawa (KO), Saitama (SA), and Fukuoka (FU) in Japan in 2017. Energy dispersive X-ray fluorescence spectroscopy (EDXRF) was used to measure the concentrations of nine metallic elements (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, and Pb), and X-ray absorption fine structure (XAFS) spectroscopy was used to analyze the valence states of target elements (Cr, Mn, Fe, Cu, and Zn). The EDXRF results indicated that the average contents of Fe, Ti, and Zn were much higher than those of the other six elements in all samples. The XAFS results showed that the major valence states of the elements were Cr(III), Mn(II), Fe(III), Cu(II), and Zn(II). The percentages of Mn(IV), Fe(II), and Cu(0) were higher in KO and SA samples than in FU samples. Mn(0) and Zn(0) were detected in some samples only, and Cu(I) was not detected in any samples. Correlation analysis, principal component analysis, and cluster analysis were performed on the EDXRF and XAFS data of the target elements. The source identification results showed that the sources of metal contaminants in the samples varied considerably between sampling sites and depended on the industrial structure and geographical location of the sampling area. Our findings on the different valence states of the elements may be important for determining the toxicity of PM at different locations.

  • COVID-19 risk assessment at the opening ceremony of the Tokyo 2020 Olympic Games

    Murakami M., Miura F., Kitajima M., Fujii K., Yasutaka T., Iwasaki Y., Ono K., Shimazu Y., Sorano S., Okuda T., Ozaki A., Katayama K., Nishikawa Y., Kobashi Y., Sawano T., Abe T., Saito M.M., Tsubokura M., Naito W., Imoto S.

    Microbial Risk Analysis (Microbial Risk Analysis)  19 2021年12月

     概要を見る

    The 2020 Olympic/Paralympic Games have been postponed to 2021, due to the COVID-19 pandemic. We developed a model that integrated source–environment–receptor pathways to evaluate how preventive efforts can reduce the infection risk among spectators at the opening ceremony of Tokyo Olympic Games. We simulated viral loads of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) emitted from infectors through talking/coughing/sneezing and modeled temporal environmental behaviors, including virus inactivation and transfer. We performed Monte Carlo simulations to estimate the expected number of newly infected individuals with and without preventive measures, yielding the crude probability of a spectator being an infector among the 60,000 people expected to attend the opening ceremony. Two indicators, i.e., the expected number of newly infected individuals and the newly infected individuals per infector entry, were proposed to demonstrate the extent of achievable infection risk reduction levels by implementing possible preventive measures. A no-prevention scenario produced 1.5–1.7 newly infected individuals per infector entry, whereas a combination of cooperative preventive measures by organizers and the spectators achieved a 99% risk reduction, corresponding to 0.009–0.012 newly infected individuals per infector entry. The expected number of newly infected individuals was calculated as 0.005 for the combination of cooperative preventive scenarios with the crude probability of a spectator being an infector of 1 × 10−5. Based on our estimates, a combination of cooperative preventions between organizers and spectators is required to prevent a viral spread at the Tokyo Olympic/Paralympic Games. Further, under the assumption that society accepts < 10 newly infected persons traced to events held during the entire Olympic/Paralympic Games, we propose a crude probability of infectors of < 5 × 10−5 as a benchmark for the suppression of the infection. This is the first study to develop a model that can assess the infection risk among spectators due to exposure pathways at a mass gathering event.

  • Simulation of the transition metal-based cumulative oxidative potential in East Asia and its emission sources in Japan

    Kajino M., Hagino H., Fujitani Y., Morikawa T., Fukui T., Onishi K., Okuda T., Igarashi Y.

    Scientific Reports (Scientific Reports)  11 ( 1 )  2021年12月

     概要を見る

    The aerosol oxidative potential (OP) is considered to better represent the acute health hazards of aerosols than the mass concentration of fine particulate matter (PM2.5). The proposed major contributors to OP are water soluble transition metals and organic compounds, but the relative magnitudes of these compounds to the total OP are not yet fully understood. In this study, as the first step toward the numerical prediction of OP, the cumulative OP (OPtm*) based on the top five key transition metals, namely, Cu, Mn, Fe, V, and Ni, was defined. The solubilities of metals were assumed constant over time and space based on measurements. Then, the feasibility of its prediction was verified by comparing OPtm* values based on simulated metals to that based on observed metals in East Asia. PM2.5 typically consists of primary and secondary species, while OPtm* only represents primary species. This disparity caused differences in the domestic contributions of PM2.5 and OPtm*, especially in large cities in western Japan. The annual mean domestic contributions of PM2.5 were 40%, while those of OPtm* ranged from 50 to 55%. Sector contributions to the OPtm* emissions in Japan were also assessed. The main important sectors were the road brake and iron–steel industry sectors, followed by power plants, road exhaust, and railways.

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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

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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

  • 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

  • 我が国におけるPM2.5の現状

    奥田 知明

    航空環境研究 18   3 - 9 2014年04月

    記事・総説・解説・論説等(学術雑誌), 単著

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

  • 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

  • 大流量サイクロン式PM2.5捕集装置のための新規インレットの開発

    2017年07月
    -
    2018年03月

    慶應義塾, 慶應義塾先端科学技術研究センター 指定研究プロジェクト, 補助金,  研究代表者

  • 新規サイクロン式大流量エアロゾル捕集システムのインドおよび中国への展開

    2017年07月
    -
    2018年03月

    慶應義塾, 慶應義塾大学若手研究者育成ものづくり特別事業, 補助金,  研究代表者

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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

  • 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

  • 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

  • ベストポスター賞

    小山 茜、何 雯雯、奥田知明, 2019年09月, 公益社団法人大気環境学会, 突発性環境不耐症対策マスクの開発の試み

    受賞区分: 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 第9回日韓熱流体工学会議 優秀講演表彰

    Yonemichi, T., Fukagata, K., Fujioka, K., Okuda, T., 2017年12月, 日本機械学会流体工学部門, Numerical simulation of a parallel plate particle separator for measurement of charging state of PM2.5

  • ベストポスター賞

    桐谷美穂、山﨑花菜、鳩谷和希、奥田知明、兼保直樹、吉野彩子、高見昭憲、船戸浩二、井上浩三、西田千春、原圭一郎、林政彦、鵜野伊津志、山本重一, 2017年09月, 公益社団法人大気環境学会, 福岡におけるエアロゾル表面積の濃度変動支配要因の検討

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担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • 応用化学輪講

    2022年度

  • 応用化学実験C

    2022年度

  • 環境化学概論

    2022年度

  • 開放環境科学課題研究

    2022年度

  • 開放環境科学特別研究第2

    2022年度

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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

  • 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

  • 2020年09月
    -
    継続中

    常任理事, 大気環境学会

  • 2020年06月
    -
    継続中

    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

  • 2017年08月
    -
    2020年07月

    常任理事, 日本エアロゾル学会

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