Research on thermal comfort evaluation method considering diversity

• Project/Area Number: 19H00797
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 23:Architecture, building engineering, and related fields
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 田邉 新一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30188362)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中川 純 早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (60875293) ; 對馬 聖菜 早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (10801251) ; 尾方 壮行 早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員 (90778002)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥30,030,000 (Direct Cost: ¥23,100,000、Indirect Cost: ¥6,930,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2020: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000); Fiscal Year 2019: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
• Keywords: 温熱環境 / 熱的快適性 / 人体熱モデル / 生理量 / 心理量 / 波長特性 / 快適性 / 生理・心理量 / 健康リスク / 発汗サーマルマネキン / 個人差 / サーマルマネキン / 代謝量

Outline of Research at the Start

近年、多様性を考慮した温熱快適性・健康性を評価する手法の必要性が高まっている。これを実現するには、①体躯、年齢、性別、体質などの個人差や季節差の考慮、②睡眠環境、屋外環境、入浴環境などへの適用範囲の拡張、③生理量のみではなく、総合的な温熱快適性・健康性を評価する手法の確立の3課題の解決が必要になる。
これらの課題に対し、本研究では、1）詳細な生理量調査・測定、2）着衣モデルの開発、3）新たな温熱快適性シミュレータの開発、4）被検者実験データベースの構築、5）非定常環境への応用、の5つの研究項目を進めることで、体温調節数値計算モデルを用いた、総合的な温熱快適性・健康性評価手法を確立する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、人体を取り巻く様々な温熱環境に対する温熱快適性評価や健康性評価を行うことを目的としており、2023年度は主に以下の2課題に取り組んだ。

1）皮膚モデルの開発：2022年度の実験に引き続き、皮膚モデルを様々な温熱環境に適用するために、昨年度までの中立室内環境条件に加え、寒冷室内環境条件で人体各部位に異なる波長帯域放射を照射する被験者実験を行った。実験の結果、寒冷環境条件において、ほぼすべての人体部位において遠赤外放射は近赤外放射に比べより強い暖かさや気持ちよさを与えること、温熱感度は手背部が最も敏感であり下腿部が最も鈍感であることが分かった。また、照射直後は皮膚温が急激に上昇したことにより強い気持ちよさが感じられることが分かり、近年注目されているThermal Alliesthesiaの概念を支持する結果となった。さらに、皮膚モデルを用いて手背部を対象に被験者実験を再現し、遠赤外放射は近赤外放射と比較してより暖かさおよび気持ち良さを与えることを定量的に示した。以上の被験者実験の結果に関して、国際学会に投稿中である。

2）半屋外空間における被験者実験：非定常環境下におけるTATシミュレータの応用を目的として、様々な半屋外環境で被験者28名を対象に実験を行った。本実験で詳細に得られた半屋外環境の物理量および人体の生理量・心理量測定データは、非定常環境下におけるTATシミュレータの予測精度検証および改良に寄与する。新型コロナウイルス感染症環境下で被験者実験の実施が難しい中、検証が可能なデータを取得することができた。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [Int'l Joint Research] シドニー大学(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] デンマーク工科大学(デンマーク)
• [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [Journal Article] Quantitative analysis of wavelength dependence of thermal perception (2024)
  • Author(s): Nomoto Akihisa, Ozeki Yoshiichi, Oiwake Miyoko, Hisayama Ryo, Ogawa Yutaro, Akimoto Mizuho, Tanabe Shin-ichi
  • Journal Title: Indoor Environments Volume: 1 Issue: 1 Pages: 100003-100003
  • DOI: 10.1016/j.indenv.2023.100003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] EFFECTS OF VARIOUS ENVIRONMENTAL GRADES ON THERMAL COMFORT IN SEMI-OUTDOOR SPACES (2023)
  • Author(s): 深和 佑太, 渡邉 侑々子, 小川 裕太郎, 久山 遼, 野元 彬久, 中野 淳太, 中川 純, 田辺 新一
  • Journal Title: Journal of Environmental Engineering (Transactions of AIJ) Volume: 88 Issue: 808 Pages: 489-500
  • DOI: 10.3130/aije.88.489
  • ISSN: 1348-0685, 1881-817X
  • Year and Date: 2023-06-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] MEASUREMENT OF LOCAL CLOTHING INSULATION AND EVAPORATIVE RESISTANCE OF THE HUMAN BODY UNDER FOUR AIR VELOCITY CONDITIONS (2023)
  • Author(s): 依田 柊, 野元 彬久, 久山 遼, 小川 裕太郎, 秋元 瑞穂, 藤井 香菜子, 田辺 新一, 山本 佳嗣, 水谷 国男
  • Journal Title: Journal of Environmental Engineering (Transactions of AIJ) Volume: 88 Issue: 806 Pages: 276-287
  • DOI: 10.3130/aije.88.276
  • ISSN: 1348-0685, 1881-817X
  • Year and Date: 2023-04-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Human Thermal Comfort Modeling (2023)
  • Author(s): Tanabe Shin-ichi、Nomoto Akihisa、Takahashi Yoshito、Ogawa Yutaro
  • Journal Title: Springer Nature Volume: 1 Pages: 61-78
  • DOI: 10.1007/978-981-99-0718-2_4
  • ISBN: 9789819907175, 9789819907182
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Indirect calorimetry of metabolic rate in college-age Japanese subjects during various office activities (2021)
  • Author(s): Nomoto Akihisa、Hisayama Ryo、Yoda Shu、Akimoto Mizuho、Ogata Masayuki、Tsutsumi Hitomi、Tanabe Shin-ichi
  • Journal Title: Building and Environment Volume: 199 Pages: 107909-107909
  • DOI: 10.1016/j.buildenv.2021.107909
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Thermoregulation model JOS-3 with new open source code (2021)
  • Author(s): Takahashi Yoshito、Nomoto Akihisa、Yoda Shu、Hisayama Ryo、Ogata Masayuki、Ozeki Yoshiichi、Tanabe Shin-ichi
  • Journal Title: Energy and Buildings Volume: 231 Pages: 110575-110575
  • DOI: 10.1016/j.enbuild.2020.110575
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Measurement of Local Evaporative Resistance of a Typical Clothing Ensemble Using a Sweating Thermal Manikin (2019)
  • Author(s): Akihisa Nomoto, Yoshito Takahashi, Shu Yoda, Masayuki Ogata, Shin-ichi Tanabe, Shun Ito, Yuki Aono, Yoshihide Yamamoto, Kunio Mizutani
  • Journal Title: Japan Architectural Review Volume: 3 Issue: 1 Pages: 113-120
  • DOI: 10.1002/2475-8876.12124
  • NAID: 210000173261
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] MEASUREMENT OF LOCAL EVAPORATIVE RESISTANCE OF TYPICAL CLOTHING ENSEMBLE USING A SWEATING THERMAL MANIKIN (2019)
  • Author(s): 野元彬久、高橋好斗、依田柊、尾方壮行、田辺新一、伊藤駿、青野友紀、山本佳嗣、水谷国男
  • Journal Title: Journal of Environmental Engineering (Transactions of AIJ) Volume: 84 Issue: 761 Pages: 653-660
  • DOI: 10.3130/aije.84.653
  • NAID: 130007684647
  • ISSN: 1348-0685, 1881-817X
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Evaluation of Thermal Comfort Considering Spatial Characteristics in Semi-Outdoor Environments (2023)
  • Author(s): Yuyuko Watanabe, Yuta Fukawa, Yutaro Ogawa, Ryo Hisayama, Akihisa Nomoto, Mizuho Akimoto, Junta Nakano, Shin-ichi Tanabe
  • Organizer: Healthy Buildings
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 夏季半屋外空間における温熱・視環境が熱的快適性に与える影響 (2023)
  • Author(s): 龍崎 輝、小川 裕太郎、渡邉 侑々子、深和 佑太、竹原 大暉、青野 和輝、仲西 亮、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 人間－熱環境系快適性数値シミュレータ（その75） 被験者実験による異なる波長帯赤外放射に対する人体各 部位の温熱感覚の検討 (2023)
  • Author(s): 尾関 義一、野元 彬久、小川 裕太郎、渡邉 侑々子、龍崎 輝、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 半屋外空間における温熱・視環境が熱的快適性に与える複合的影響 (2023)
  • Author(s): 龍崎 輝、小川 裕太郎、渡邉 侑々子、深和 佑太、竹原 大暉、青野 和輝、仲西 亮、田辺 新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その 27） 波長別感覚量数値モデルの拡張に向けた人体各部位の温冷感に関する検討 (2023)
  • Author(s): 尾関 義一、渡邉 侑々子、龍崎 輝、野元 彬久、追分 美代子、田辺 新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Prediction Model for Thermal Sensation Effected by Radiations of Different Wavelengths (2022)
  • Author(s): Akihisa Nomoto, Yoshiichi Ozeki, Miyoko Oiwake, Ryo Hisayama, Yutaro Ogawa, Mizuho Akimoto, Shin-ichi Tanabe
  • Organizer: Indoor Ai
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Indoor Thermal Comfort Evaluation Based on Physiology Considering Thermal History (2022)
  • Author(s): Yutaro Ogawa, Ryo Hisayama, Akihisa Nomoto, Shin-ichi Tanabe
  • Organizer: Indoor Air
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 建築空間における異なる環境グレードが熱的快適性に与える影響 (2022)
  • Author(s): 渡邉 侑々子、久山 遼、小川 裕太郎、野元 彬久、秋元 瑞穂、飯原 康介、松尾 和弥、深和 佑太、中野 淳太、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その 26） 被験者実験による異なる波長帯赤外放射に対する人体各部位の温熱感覚の検討 (2022)
  • Author(s): 尾関 義一、野元 彬久、小川 裕太郎、追分 美代子、秋元 瑞穂、渡邉 侑々子、田辺 新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] 半屋外環境における空間特性を考慮した熱的快適性調査 （第 1 報）空間の印象評価を用いた環境グレード分類 (2022)
  • Author(s): 渡邉 侑々子、深和 佑太、小川 裕太郎、野元 彬久、秋元 瑞穂、飯原 康介、松尾 和弥、中野 淳太 、中川 純、田辺 新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] 半屋外環境における空間特性を考慮した熱的快適性調査 （第 2 報）リアルタイム申告を用いた気流速度が及ぼす快・不快感への影響度の空間別比較 (2022)
  • Author(s): 深和 佑太、渡邉 侑々子、小川 裕太郎、野元 彬久、秋元 瑞穂、飯原 康介、松尾 和弥、中野 淳太 、中川 純、田辺 新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] Estimation Method of Metabolic Rate for Thermal Comfort Considering Individual Attributes (2022)
  • Author(s): Ryo Hisayama, Akihisa Nomoto, Shu Yoda, Mizuho Akimoto, Masayuki Ogata, Hitomi Tsutsumi, Shin-ichi Tanabe, Yoshiichi Ozeki
  • Organizer: Healthy Building
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 人間－熱環境系快適性数値シミュレータ（その70）姿勢の違いが人体部位別着衣熱抵抗・蒸発熱抵抗に与える影響 (2021)
  • Author(s): 依田 柊、野元 彬久、久山 遼、小川 裕太郎、秋元 瑞穂、藤井 香菜子、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人間－熱環境系快適性数値シミュレータ（その71）3D-CAD上における体温調節モデルJOS-3と環境シミュレーションの連成手法の開発 (2021)
  • Author(s): 小川 裕太郎、依田 柊、久山 遼、野元 彬久、秋元 瑞穂、藤井 香菜子、新藤 幹、中川 純、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人間－熱環境系快適性数値シミュレータ（その72）人体生理シミュレーションに基づいた熱的快適性評価を目的とした連成モデルの精度検証 (2021)
  • Author(s): 久山 遼、小川 裕太郎、依田 柊、野元 彬久、秋元 瑞穂、藤井 香菜子、中川 純、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人間－熱環境系快適性数値シミュレータ（その73）波長別赤外放射に対する皮膚温熱感に関する被験者実験 (2021)
  • Author(s): 野元 彬久、尾関義一、久山 遼、小川 裕太郎、秋元 瑞穂、藤井 香菜子、依田 柊、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人間－熱環境系快適性数値シミュレータ（その74）感覚量数値モデルを用いた波長別皮膚温熱感に関する理論的考察 (2021)
  • Author(s): 尾関義一、野元 彬久、久山 遼、小川 裕太郎、秋元 瑞穂、藤井 香菜子、依田 柊、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その22）個人属性に応じた代謝量推定手法が熱的快適性評価に与える影響 (2021)
  • Author(s): 久山 遼、野元 彬久、小川 裕太郎、依田 柊、田辺 新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その23）3D-CAD上における体温調節モデルJOS-3と環境シミュレーションの連成手法の開発 (2021)
  • Author(s): 小川 裕太郎、依田 柊、久山 遼、野元 彬久、秋元 瑞穂、藤井 香菜子、新藤 幹、高橋好斗、中川 純、田辺 新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その24）異なる波長帯赤外放射に対する手背の皮膚温熱感覚 (2021)
  • Author(s): 野元彬久、尾関義一、久山遼、小川裕太郎、秋元瑞穂、藤井香菜子、依田柊、追分美代子、田辺新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その25）皮膚光学特性を考慮した感覚量数値モデルによる波長別皮膚温熱感の理論的考察 (2021)
  • Author(s): 尾関義一、野元彬久、追分美代子、久山遼、小川裕太郎、秋元瑞穂、藤井香菜子、依田柊、田辺新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] Measurement of Metabolic Rate in Japanese Subjects for Different Activities using Indirect Calorimetry (2021)
  • Author(s): Akihisa Nomoto, Ryo Hisayama, Yoshito Takahashi, Shu Yoda, Mizuho Akimoto, Masayuki Ogata, Shin-ichi Tanabe, Hitomi Tsutsumi
  • Organizer: Roomvent 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Heatstroke Risk Evaluation using Thermoregulation Model JOS-2 (2021)
  • Author(s): Shu Yoda, Akihisa Nomoto, Yoshito Takahashi, Masayuki Ogata, Shin-ichi Tanabe
  • Organizer: Roomvent 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 人体暑熱ストレス・ストレイン評価に関するISO評価のレビューと人体生理シミュレーションの活用 (2020)
  • Author(s): 依田 柊、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人間－熱環境系快適性数値シミュレータ（その68）体表面積推定式の選定が代謝量に与える影響 (2020)
  • Author(s): 久山 遼、野元 彬久、依田 柊、秋元 瑞穂、尾方 壮行、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人間－熱環境系快適性数値シミュレータ（その69）体温調節モデルJOS-3の開発 (2020)
  • Author(s): 田辺 新一、尾関 義一、久山 遼、依田 柊、野元 彬久、尾方 壮行
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その19）人体体温調節モデルJOS-2を用いたWBGT指標の特性把握 (2020)
  • Author(s): 依田 柊、野元 彬久、久山 遼、尾方 壮行、田辺 新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その20）個人属性を考慮した代謝量推定式の精度検証 (2020)
  • Author(s): 久山 遼、野元 彬久、依田 柊、秋元 瑞穂、尾方 壮行、田辺 新一、堤 仁美、尾関 義一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その21）人体体温調節モデルJOS-3の開発および予測精度の検証 (2020)
  • Author(s): 尾関 義一、依田 柊、野元 彬久、久山 遼、尾方 壮行、田辺 新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] Coupling of a Cardiovascular Model with a Thermoregulation Model to Predict Human Blood Pressure under Unsteady Environmental Conditions (2019)
  • Author(s): Yoshito Takahashi, Masayuki Ogata, Jun-ichi Asaka, Akihisa Nomoto, Shin-ichi Tanabe
  • Organizer: CLIMA 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Prediction of Physiological Exertion in Hot Environments Using the JOS-2 Thermoregulation Model (2019)
  • Author(s): Akihisa Nomoto, Yoshito Takahashi, Yoshiichi Ozeki , Masayuki Ogata , Shin-ichi Tanabe
  • Organizer: CLIMA 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Measurement of Local Clothing Properties for Human Thermal Comfort Evaluation (2019)
  • Author(s): Akihisa Nomoto, Yoshito Takahashi, Shu Yoda, Masayuki Ogata, Shin-ichi Tanabe, Shun Ito, Yuki Aono, Yoshihide Yamamoto, Kunio Mizutani
  • Organizer: ISES ISIAQ 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 人間―熱環境系快適性数値シミュレータ（その 64）間接熱量計を用いた季節別・性別・活動量別代謝量の測定 (2019)
  • Author(s): 野元 彬久、高橋 好斗、依田 柊、尾方 壮行、田辺 新一、石井 雅久
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人体－熱環境系快適性数値シミュレータ（その 65）部位別着衣蒸発熱抵抗および透湿係数の測定 (2019)
  • Author(s): 高橋 好斗、野元 彬久、依田 柊、尾方 壮行、田辺 新一、伊藤 空駿、青野 友紀、山本 佳嗣、水谷 国男
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人間―熱環境系快適性数値シミュレータ（その 66）代謝量および着衣透湿係数が体温調節モデルJOS-2の予測値に与える影響 (2019)
  • Author(s): 尾関 義一、 野元 彬久、高橋 好斗、依田 柊、尾方 壮行、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人体－熱環境系快適性数値シミュレータ（その 67）屋外放射環境が人体生理量に与える影響分析のための被験者実験 (2019)
  • Author(s): 依田 柊、野元 彬久、高橋 好斗、尾方 壮行、田辺 新一
  • Organizer: 日本建築学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その 15）間接熱量計による日本人の活動量別代謝量の測定 (2019)
  • Author(s): 野元彬久、高橋好斗、依田柊、尾方壮行、田辺新一、石井雅久
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その 16）部位別着衣蒸発熱抵抗および透湿係数の分析 (2019)
  • Author(s): 高橋好斗、野元彬久、依田柊、尾方壮行、田辺新一、伊藤駿、青野友紀、 山本佳嗣、水谷国男
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その 17）代謝量および着衣透湿係数が体温調節モデルJOS-2および定常温冷感予測モデルOTnの予測値に与える影響 (2019)
  • Author(s): 尾関義一、野元彬久、高橋好斗、依田柊、尾方壮行、田辺新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Presentation] 人体温冷感・快適感予測モデルに関する研究（その 18）人体体温調節モデルJOS-2を用いた暑熱環境適応策による熱中症リスク低減効果の検討 (2019)
  • Author(s): 依田柊、野元彬久、高橋好斗、尾方壮行、田辺新一
  • Organizer: 空気調和・衛生工学会
• [Remarks] Joint system thermoregulation model (JOS-3)
  • URL: https://pythermalcomfort.readthedocs.io/en/latest/reference/pythermalcomfort.html#joint-system-thermoregulation-model-jos-3