| Project/Area Number |
23K17332
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 23:Architecture, building engineering, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大岡 龍三 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90251470)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊本 英紀 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (80708082)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥25,870,000 (Direct Cost: ¥19,900,000、Indirect Cost: ¥5,970,000)
Fiscal Year 2025: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2024: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
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| Keywords | 呼吸活動 / 飛沫 / CFD / 蒸発モデル / 粒径分布 / 飛沫核 / 蒸発特性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，人の呼吸活動により噴出する飛沫・飛沫核の動的な運動特性と蒸発特性を実測
により明確にすることを目的とする．感染リスクの評価には，感染源から噴出した飛沫・
飛沫核の飛散および拡散による感染経路を再現する数値解析手法（CFD）が多く活用されている．しかし，多くの既往研究では想定値に依存して境界条件を決定しており，標準的に活用できるデータベースが存在しない課題が残されている．そこで本研究では，人の呼吸活動による3次元気流の特性と飛沫の蒸発特性を実測によって明確にし，CFDを用いた飛沫・飛沫核の拡散解析をより高精度化する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，人の呼吸活動により噴出する飛沫・飛沫核の動的な運動特性と蒸発特性を実測により明確にすることを目的とする。室内環境における感染リスクの評価には，感染源から噴出した飛沫・飛沫核の飛散および拡散による感染経路を再現する数値解析手法（CFD）が多く活用されている．
しかし，CFD解析には，呼吸気流の方向と速度，飛沫の構成成分比，種類，噴出量，粒径分布などの境界条件を設定する必要がある。そこで本研究では，CFDを用いた飛沫・飛沫核の拡散解析をより高精度化する目的で、人の呼吸活動による3次元気流の特性と飛沫の蒸発特性の実測を行い、CFDの検証に利用可能なデータベースの構築を行った。
具体的には3D-PIV技術を用いて数多い呼吸気流の特性を実測するとともに、光学的パーティクルカウンター並びに、干渉縞画像（interferometric Mie imaging: IMI）技術を用いて飛沫の粒径分布とその変化の測定を行った。さらに飛沫の蒸発モデルのプロトタイプの開発を行い、粒径変化の測定結果と比較することにより、その有効性を検証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
CFDを用いた飛沫・飛沫核の拡散解析をより高精度化する目的で、人の呼吸活動による3次元気流の特性と飛沫の蒸発特性の実測を行い、CFDの検証に利用可能なデータベースの構築を行った。具体的には3D-PIV技術を用いて数多い呼吸気流の特性を実測し、それをCFD解析により再現した。さらに光学的パーティクルカウンター並びに、干渉縞画像（interferometric Mie imaging: IMI）技術を用いて飛沫の粒径分布とその変化の測定を行った。また飛沫は浮遊中に蒸発によりその粒径が変化するので、蒸発モデルのプロトタイプの開発を行い、粒径変化の測定結果と比較することにより、その有効性を検証した。
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| Strategy for Future Research Activity |
CFDの境界条件となる人の呼吸活動に伴う口から噴出される飛沫の粒径分布並びにその量のデータベースの構築を行う。具体的には、計測された飛沫の粒径分布を初期条件としてCFDと開発した蒸発モデルの逆解析により口から噴出直後の粒径分布の同定を行う。飛沫の総量については、実験においてすべての粒径範囲を計測できているわけではないので、その同定は難しい。そのため計測範囲外の粒径については文献等を調査し補間を行う。
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