Một nghiên cứu PK-PD quần thể ở người tình nguyện khỏe mạnh cho thấy mô hình sinh lý kết hợp động học CO2 và bộ điều khiển hô hấp ước tính hiệu lực của fentanyl đối với ức chế hô hấp là khoảng 2,3 ng/mL — thấp hơn đáng kể so với ước tính từ các mô hình đơn giản, với ý nghĩa đối với an toàn opioid trong phẫu thuật và phương pháp mô hình hóa.