2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of thermal-physiological model for blood flow by posture change
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21K04381
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
永野 秀明 東京都市大学, 理工学部, 准教授 (50610044)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 温熱快適性 / 血流 / 血圧 / 姿勢 / 重力 / 人体熱モデル / 実験参加者実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「暑い」「寒い」などの快適性である人体温熱快適性の評価において、姿勢が異なることによる影響を考慮するための被験者実験を行った。被験者実験では、右腕を上げた姿勢を維持したときの右手指先の皮膚温と、下げたほうの左手の指先の皮膚温に際が生じることが確認され、その差は被験者によって1.3～3.4 ℃であった。これは姿勢の変化により血流が変化し、ひいては皮膚温が変化しうるという仮説を裏付ける結果である。この影響を数値モデルにより予測可能とするため、深部－皮膚を1次元の血管とみなし、血液に作用する全駆動力を考慮することで、従来モデルの温熱信号によって定まる血流量が重力の影響をうけるよう定式化した。具体的には、姿勢の変化によって重力の作用する方向が変化することを考慮し、通常時の姿勢である「標準姿勢」とそこからの変化量である「姿勢角度」という概念を導入し、重力が血流の駆動力へ作用するよう従来モデルを改良した。改良した人体熱モデルを用いたシミュレーションの結果は被験者実験の結果とよく一致した。仰臥位では、足で皮膚温が0.54℃の低下、温熱快適性指標 SET* では頭部で0.68 ℃、足で0.46 ℃の上昇が確認された。これは、姿勢による影響が温熱快適性にも影響することを示唆している。姿勢変化による影響が皮膚温に現れる反応速度は、実人体の場合には3秒以下であるのに対し、提案モデルでは数十秒を要した。このことは、当初提案モデルでは重力影響を人体部位の心臓側から末端部側へ順に作用させていたためと考えられたので、修正モデルとして各部位に直接作用させたところ、反応速度も実人体とよく一致する結果となった。
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