熱環境システム 研究内容
研究内容
(1)コンピュータベースの室内環境評価モデルの開発
室内の空気・熱環境形成と生体反応は密接な関係があり,健康・快適で且つ生産性の高い室内環境を創造するためには,室内環境要素と人体の相互関係を総合的に予測・評価することが必須となります.熱・空気環境に代表される室内環境の質(IEQ)と人体影響を高い精度で予測することは工学的に重要な課題でありますが,特に設計段階において被験者を用いて実験を行うことは費用や時間の観点でほぼ不可能であり,また倫理的な問題より一般的な環境条件を大きく逸脱した環境下での実験は禁止されています.この点で,本研究室では室内環境解析用数値人体モデル(Computer Simulated Person)に着目し,室内環境質を総合的かつ高精度に予測・評価することを目指しています.
1. 人体熱モデルを組み込んだ数値人体モデルによる室内熱環境評価手法の開発
室内に形成される非定常かつ不均一な熱環境による人体への影響を評価するためには,人体熱モデルによる熱収支計算及び人体皮膚温度の予測が必要とされています.本研究室は,今まで提案されている各種の非定常人体熱モデルを数値人体モデルと統合した新たな室内熱環境評価モデルの開発に取り組んでいます.更に,人体形状から呼吸器系詳細形状まで再現した統合数値人体モデル(CSP)を使用し,CFD解析から求まった呼吸による熱損失量予測結果を反映することで人体熱モデルの予測精度改善に貢献したいと思います.
2. 室内―気道内領域を対象とした呼吸空気質及び経気道暴露予測モデルの開発
完全統合型数値人体モデル(Computer Simulated Person)は,室内空間から鼻腔,口腔を介して気道内まで連続した解析領域を再現しており,室内汚染物質濃度分布及び呼吸により流入された気道内汚染物質濃度分布までを高精度に予測することが可能となります.本研究室では,室内汚染物質の不均一濃度場の性状や,気道内汚染物質濃度分布,気道内汚染物質吸着量まで総合的予測が可能な暴露評価に関する研究を行っています.最終的には,汚染物質の体内吸収メカニズムを再現するために生理的薬物動態解析モデル(PBPKモデル)との連成解析を行い,経気道暴露リスクの定量的評価モデルを構築します.
(2)数値人体モデルの開発研究
室内環境評価のために,呼吸し生理発熱する数値人体モデルの開発に取り組んでいる.また,鼻腔・口腔から気管支第5分岐程度までの詳細幾何形状を再現した数値気道モデルの開発にも取り組んでおり,室内環境予測と連成した医学-工学分野の知見を統合した高精度の暴露予測シミュレーション手法の開発を進めている
(3)室内環境を対象とした各種除染技術の開発研究
オゾンや過酸化水素等を用いた各種の室内環境の除染技術の開発に取り組んでいる.光触媒技術やフィルター等のパッシブ・アクティブ技術を用いることで,室内空気質を適性に維持管理する環境設計法に関する研究を推進している.
(4)室内環境解析技術の開発研究
室内流れ場,温度場,汚染物質濃度場等の高精度な数値予測手法の開発に取り組んでいる.特に計算流体力学CFDを中心とした各種の連成解析手法の開発を進めている