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Development of Seismic Response Analysis Model of Human Body for Prediction of Human Injury during Huge Earthquake

Research Project

Project/Area Number 16K21011
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Building structures/Materials
Natural disaster / Disaster prevention science
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Hida Takenori  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60598598)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords人体 / 地震 / 人的被害 / 振動台実験 / 姿勢制御 / 倒立振子 / フィードバック制御 / 頭部傷害基準 / 地震動 / バイオメカニクス / 立位姿勢保持 / システム同定 / フラジリティカーブ / 固有振動数 / 減衰定数 / 姿勢維持方略 / 地震時人的被害 / 振動台搭乗実験 / モーションキャプチャ
Outline of Final Research Achievements

In order to predict human injury during a huge earthquake, an analysis model of human body that can predict the human behavior during earthquakes is necessary. In this study, we conducted shaking table tests with a human subject. Then, we analyzed the behavior of the human subject during the earthquake shaking. Based on the data obtained by the tests, an earthquake response analysis model of the human body was constructed by a cart-type double inverted pendulum. With this model, it is possible to evaluate not only the displacement and velocity of the human head but also the foot stepping length. In addition, head injury criterion were used to evaluate human injuries during the shaking. Furthermore, we also considered the action difficulty level during the earthquake and the overturning ratio of furniture that proposed in previous studies, and constructed a method for evaluation of the possibility of human injury during earthquakes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

既往の研究において、地震動のような不規則かつ大振幅の振動にも適用可能で、足の踏み出しも考慮可能な人体の地震応答解析モデルは提案されていなかった。本研究で構築した人体の地震応答解析モデルは、実際の地震時に観測された強震記録を用いた実験に基づいており、人体の頭部の挙動や足の踏み出しも考慮可能である。これによって、地震時の頭部の負傷や転倒の危険性も評価可能である。
本研究の成果は、極大地震時における人的被害予測のみならず、人間の負傷を考慮した建物の耐震設計法の構築に向けた展開も期待できる。その他、例えば昇降機や遊戯施設の安全性評価や、電車の衝突時等の緊急事態における人間の安全性評価にも展開できる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 地震時人的被害予測に向けた人体の地震応答解析モデルの構築 振動台搭乗実験に基づく台車型倒立振子モデルによるシミュレーション解析2019

    • Author(s)
      肥田剛典, 大野敦史, 糸井達哉, 高田毅士
    • Journal Title

      日本建築学会構造系論文集

      Volume: 第87巻, 第755号 Pages: 17-27

    • NAID

      130007584551

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 振動台搭乗実験に基づく人体の水平2方向の地震応答解析モデルの構築2018

    • Author(s)
      肥田剛典, 大野敦史, 糸井達哉, 高田毅士
    • Organizer
      第15回日本地震工学シンポジウム
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 振動台搭乗実験に基づく人体の地震応答解析モデルの構築 -その2 人体の地震応答解析モデル-2018

    • Author(s)
      肥田剛典, 大野敦史, 糸井達哉, 高田毅士
    • Organizer
      日本建築学会大会
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  • [Presentation] 振動台搭乗実験に基づく人体の地震応答解析モデルの構築 -その1 人体挙動の再現性と床反力中心との関係性の考察-2018

    • Author(s)
      大野敦史, 肥田剛典, 糸井達哉, 高田毅士
    • Organizer
      日本建築学会大会
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  • [Presentation] 2007年新潟県中越沖地震時における柏崎刈羽原子力発電所運転員のインタビュー調査に基づく行動阻害要因に関する分析2018

    • Author(s)
      伊東一輝, 肥田剛典, 高田毅士
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      大野敦史, 肥田剛典, 糸井達哉, 高田毅士
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      伊東一輝, 肥田剛典, 高田毅士
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      日本建築学会
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  • [Presentation] Development of seismic countermeasures against cliff edges for enhancement of comprehensive safety of nuclear power plants - part 5: experimental analysis of human body against seismic motions2017

    • Author(s)
      Takenori Hida, Tatsuya Itoi, Tsuyoshi Takada
    • Organizer
      24th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on Seismic Safety Assessment of Human Based on Shaking Table Tests2017

    • Author(s)
      Takenori Hida, Seiyo Warita, Tatsuya Itoi, Tsuyoshi Takada
    • Organizer
      PSAM Topical Conference 2017
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地震体験実験に基づく人間の揺れの体感と時変振動特性に関する研究2016

    • Author(s)
      肥田剛典、割田聖洋、糸井達哉、高田毅士
    • Organizer
      日本地震工学会
    • Place of Presentation
      高知工科大学
    • Year and Date
      2016-09-26
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  • [Presentation] 原子力プラントの包括的安全性向上のための地震時クリフエッジ回避技術の開発 その5:地震時人間挙動の検討2016

    • Author(s)
      肥田剛典、高田毅士、糸井達哉
    • Organizer
      日本原子力学会
    • Place of Presentation
      久留米シティプラザ
    • Year and Date
      2016-09-07
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  • [Presentation] 地震体験実験に基づく人体の地震応答解析モデルの構築に向けた基礎的検討 その1 実験概要2016

    • Author(s)
      肥田剛典、割田聖洋、糸井達哉、高田毅士
    • Organizer
      日本建築学会
    • Place of Presentation
      福岡大学
    • Year and Date
      2016-08-24
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  • [Presentation] 地震体験実験に基づく人体の地震応答解析モデルの構築に向けた基礎的検討 その2 人体の時変応答特性2016

    • Author(s)
      割田聖洋、肥田剛典、糸井達哉、高田毅士
    • Organizer
      日本建築学会
    • Place of Presentation
      福岡大学
    • Year and Date
      2016-08-24
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Remarks] 東京大学 高田・糸井研究室 Research

    • URL

      http://risk.arch.t.u-tokyo.ac.jp/research.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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