2016 Fiscal Year Annual Research Report
噴霧脱臭・除菌と置換換気の複合による快適・安全な病室換気システムの開発研究
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15H02279
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山中 俊夫 大阪大学, 工学研究科, 教授 (80182575)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
甲谷 寿史 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (20243173)
桃井 良尚 大阪大学, 工学研究科, 助教 (40506870)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 次亜水噴霧 / メチルメルカプタン / 咳マシン / 咳飛沫 / 咳飛沫核 / 一流体ノズル / 人工気候室 / 相当換気量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2016年度は、主として以下の二つの目的を持って研究を進めた。
（１）病室内において、消・脱臭剤を噴霧することによって、病室内での便ゆ患者の発するにおいを制御し、より快適で健康的な病室環境の実現を目的として、一流体ノズルを用いた噴霧による消・脱臭効果の把握を目的とした研究
（２）患者の咳によって発生する飛沫・飛沫核の室内での挙動を定量的に把握し、室内での相互の感染を防止することを目的として、飛沫核の室内濃度分布の把握を目的とした研究
（１）については、一流体ノズルによる鉛直下向き噴霧を対象として、これまで用いていたものとは異なるより微細なミストが噴霧されるノズルを用いて、ノズルから噴霧される微細ミストの粒径分布、速度分布などをPDAを用いた測定によって明らかにした。また、その上で、メチルメルカプタンを臭気物質、次亜水を消・脱臭物質として有限の体積の室内に噴霧し、次亜水の濃度、初期相対湿度などによってメチルメルカプタンの消・脱臭速度を測定し、各条件における次亜水噴霧の相当換気量を同定した。その結果、用いたノズルによる下向き噴霧では、相当換気量は30～40m3/h程度であり、換気に比較すると、消臭効果は大きくないことがわかった。
（２）については、人間の咳を模擬した咳マシンを用いて、側面下部給気の人工気候室内で咳飛沫を発生させ、その吹出し口近傍での発生飛沫ミストの粒径分布及び速度の空間分布をPDAによる測定によって明らかにすると共に、食塩水の咳噴霧によって発生する微細な飛沫核の分布をパーティクルカウンターによる測定によって明らかにした。その結果、咳噴霧飛沫の乾燥により、3m離れた点においても、大量の飛沫核が発生し、その粒径は3μm以下のものが多く、高濃度が出現するが、完全混合を仮定した減衰よりも早い減衰が観察された。
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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
現在までのところ、噴霧ミストの挙動解析を行うのに必要な、噴霧ミストの粒径と速度、個数分布などの必要なデータはPDAを用いた測定によって明らかにすることができ、既往研究をベースにしたモデル解析によって、消・脱臭効果の予測を行える様になった。ただし、その予測に当たっては、ミスト内での化学反応特性の解明が不可欠であるが、その点については、実験値を基にしたデータから、実用的な精度で予測を行うことができる補正係数の導入によって一定の解決の目処は立った。
置換換気室内での臭気濃度予測方法については、当初27年度に行う計画であったが、置換換気については、29年度に実験室を整備することにしており、今後検討を進める予定である。
一方、当初は平成29年度からスタートする計画であった、咳による発生する飛沫と飛沫核の挙動解析手法に関しては、前倒しで28年度に行い、この検討については、予定より早く進んでいる。
以上のことから、予定より早く進んでいる項目と、遅れている項目とがあることから、全体としての自己評価として、概ね順調に進んでいると言うことができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、まず４床病室を再現した置換換気室の作成を行い、置換換気が成り立つ状況において、咳マシンにより飛沫と飛沫核を発生させ、病室による飛沫感染、飛沫核感染がどの様なメカニズムで生じるのかについて、検討を行う予定である。
一方、消・脱臭性能に関しては、現在の噴霧ノズルを用いた方法では、実用的に成り立たないことが明らかになったことから、計画を変更し、より効果的な噴霧方法についての検討を進める。その場合、ミストの噴霧モデルを活用し、どの様な噴霧方法が消・脱臭に効果的であるのかを事前計算を行い、効果の高いと思われる方法から試験を行うこととする。
２年間の研究において、研究を進めるに当たって最低限必要な測定機器関係は揃えることができ、その測定技術も確立できたことから、今後は様々なパラメータを設定した実験や、CFD（計算流体力学）を用いた予測解析などを進め、初期の研究目的が達成できるようにしていく所存である。
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