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Study on prevention measures for infection of COVID-19 by means of ventilation and control of indoor air distribution

Research Project

Project/Area Number 21H01492
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 23020:Architectural environment and building equipment-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Yamanaka Toshio  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (80182575)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 崔 ナレ  東洋大学, 理工学部, 助教 (10826481)
小林 典彰  大阪大学, 大学院工学研究科, 技術職員 (60880656)
小林 知広  大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90580952)
山澤 春菜  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (80982305)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Keywords感染防止 / 飛沫核 / 診察室 / 置換換気 / 呼吸域給気 / 実験室実験 / CFD解析 / 事務室 / 局所排気 / 全面床吹出し空調 / 旋回流型床吹き出し空調 / 置換換気型床吹き出し空調 / トレーサーガス / 実大室実験 / 新型コロナウイルス / 感染症予防 / 床吹出し空調 / 感染症感染防止 / 呼吸域吸気 / 呼吸域吸気型置換換気 / 診療室 / 局所排気フード / 全面床吹き出し空調 / 感染モデル / 室内気流
Outline of Research at the Start

感染リスクを予測するモデルとして有名なWells-Riley感染確率モデルは、一定の実用性もあるものと考えられるが、(1)ウイルスなどの微生物の寿命が考慮されていない。(2)室内気流によって決まる室内での飛沫核濃度の分布と時系列変化が考慮されていない、という2つの大きな問題点がある。本研究はこれらの問題点を、パルス応答関数と寿命関数の導入により解決することを目的しており、CFD解析と実験データにより、応答関数解析を行い、置換換気をはじめとする高効率換気を行う室内での感染リスクを行う。本研究により、感染者を収容する病院や、飲食店などでの、感染者数を劇的に減少させることができると考えられる。

Outline of Final Research Achievements

This study has shown that in hospital examination rooms where face-to-face conversations take place, the risk of infection of doctors and health care workers from infectious droplet nuclei caused by patient conversations can be maintained at a very low level by using a full floor-supply air conditioning system in combination with a local exhaust system, and in addition, a flange-type local exhaust hood can be installed above the patient's head. It has been found that a transparent acrylic partition directly below the local exhaust system is effective as a protective measure against coughing, with the flange-type local exhaust system placed above the patient's head. In addition to displacement ventilation, occupant air supply that supplies clean air to the breathing zone of the occupants is effective in general office rooms, and it was confirmed that it is more energy-efficient than ordinary displacement ventilation and can cope with changes in the number of occupants.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によって、病院の診察室において、新型コロナ感染症やインフルエンザなどに感染している可能性のある患者と対面で会話を行う医者や看護師などの医療技術者の感染リスクを低減し、エセッシャルワーカーを守ることが可能となる。また、一般の事務室においても、通常の置換換気に感染リスク低下に加えて、在室者の呼吸域に安定して清浄な空気を供給でき、かつ省エネルギーにも貢献できる手法として呼吸域給気型置換換気の特性を明らかにすることができ、今後の事務室空調の一つの空調換気手法としての有用性を明らかにすることができた。以上の成果により、本研究は学術的かつ社会的に大きな貢献ができるものと言える。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (36 results)

  • [Journal Article] Performance of Combination of Local Exhaust System and Floor-Supply Displacement Ventilation System as Prevention Measure of Infection in Consulting Room2023

    • Author(s)
      Jun Yoshihara, Toshio Yamanaka, Tomohiro Kobayashi, Narae Choi, Noriaki Kobayashi
    • Journal Title

      Japan Architectural Review

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 1-19

    • DOI

      10.1002/2475-8876.12413

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    • Peer Reviewed / Open Access
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    • Author(s)
      藤原碧海,山中俊夫,崔ナレ,小林知広,山澤春菜, 小林典彰,永田久子,岡本茂,安井さおり,杉田雄希, 吉原隼
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      藤原碧海,山中俊夫,崔ナレ,小林知広,小林典彰, 吉原隼
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  • [Presentation] 診察室における感染予防対策としての局所換気システムの性能評価 その5 トレーサーガスによる給気方式ごとの飛沫核感染リスク評価2023

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      藤原碧海・山中俊夫・崔ナレ・ 小林知広・小林典彰・吉原隼
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      吉原隼・山中俊夫・崔ナレ・ 小林知広・小林典彰・藤原碧海
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  • [Presentation] 診察室における感染予防対策としての局所換気システムの性能評価に関する研究 (その 8)異なる床給気方式におけるトレーサーガスを用いた飛沫核感染リスク評価2023

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      藤原碧海,山中俊夫,崔ナレ,小林知広,小林典彰,吉原隼
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  • [Presentation] 診察室における感染予防対策としての局所換気システムの性能評価に関する研究 (その 9)異なる床給気方式における模擬唾液飛沫を用いた感染リスク評価2023

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      吉原隼,山中俊夫,崔ナレ,小林知広,小林典彰,藤原碧海
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      令和5年度空気調和・衛生工学会大会学術講演会
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  • [Presentation] Measurement of Breath Velocity and Volume on Speaking, and Performance of Local Exhaust System as Prevention Measure of Infection2023

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      Jun YOSHIHARA, Toshio YAMANAKA, Tomohiro KOBAYASHI, Narae CHOI, Noriaki KOBAYASHI and Ren ZHANG
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      IAQVEC2023 (the 11th international conference on indoor air quality, ventilation & energy conservation in buildings)
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      Jun Yoshihara, Toshio Yamanaka, Narae Choi, Tomohiro Kobayashi, Noriaki Kobayashi, Aoi Fujiwara
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      43rd AIVC -11th TightVent & 9th venticool Conference
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  • [Presentation] 診察室における感染予防対策としての局所換気システムの性能評価に関する研究(その5)各給気方式におけるトレーサーガスによる飛沫核感染リスク評価2023

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      藤原碧海,山中俊夫,小林知広,崔ナレ,小林典彰, 吉原隼,張靭
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      令和4年度(第52回)空気調和・衛生工学会近畿支部学術研究発表会論文集
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  • [Presentation] 診察室における感染予防対策としての局所換気システムの性能評価に関する研究 (その7)咳による飛沫の拡散特性とその対策の検討2023

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      張靱,山中俊夫,小林知広,崔ナレ,小林典彰,吉原隼,藤原碧海
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      令和4年度(第52回)空気調和・衛生工学会近畿支部学術研究発表会論文集
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  • [Presentation] オフィスにおける感染症対策のための呼吸域給気併用置換換気に関する研究(その4)呼吸域給気条件が飛沫核分布に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      鹿野奈々,山中俊夫,崔ナレ,小林知広,小林典彰,難波和佳子
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      令和4年度(第52回)空気調和・衛生工学会近畿支部学術研究発表会論文集
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  • [Presentation] ヒト由来飛沫・飛沫核を対象とした診療室の局所排気システムに関する研究 (その1)非定常 CFD 解析に基づく会話・咳飛沫核の捕集性能に関する検討2022

    • Author(s)
      張靱,山中俊夫,小林知広,崔ナレ,小林典彰,吉原隼
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      吉原隼,山中俊夫,小林知広,崔ナレ,小林典彰,張靭日
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      難波和佳子,山中俊夫,崔ナレ,小林知広,小林典彰,鹿野奈々
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      鹿野奈々,山中俊夫,崔ナレ,小林知広,難波和佳子
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  • [Presentation] 診察室における感染予防対策としての局所換気システムの性能評価 その 1 CFD 解析によるヒト由来飛沫核の拡散挙動と換気による除去性能の検討2022

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      張靭・ 山中俊夫・小林知広・ 崔ナレ・小林典彰・吉原隼
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      鹿野奈々・山中俊夫・崔ナレ・ 小林知広・小林典彰・難波和佳子
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      難波和佳子,山中俊夫,崔ナレ,小林知広,小林典彰,鹿野奈々
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      鹿野奈々,山中俊夫,崔ナレ,小林知広,難波和佳子
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      難波和佳子,山中俊夫,崔ナレ,小林知広,小林典彰,鹿野奈々
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      難波 和佳子,山中 俊夫,崔 ナレ,小林 知広,小林 典彰,鹿野 奈々
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    • Author(s)
      張 靱,山中 俊夫,小林 知宏,崔 ナレ,小林 典彰,吉原 隼
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 診察室における感染予防対策としての局所換気システムの性能評価に関する研究 (その2)対面者からの飛沫核暴露による在室者の感染リスクに関する検討2022

    • Author(s)
      吉原 隼,山中 俊夫,小林 知宏,崔 ナレ,小林 典彰,張 靱
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      令和3年度空気調和・衛生工学会近畿支部学術研究発表会
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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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