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人体温熱生理応答への微気象の影響解明とモデル化

計画研究

研究領域微気象制御学:微気象の調和的予測と能動的観測の融合による自律制御型社会基盤の創成
研究課題/領域番号 20H05753
研究種目

学術変革領域研究(B)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

平田 晃正  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00335374)

研究分担者 小寺 紗千子  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40874219)
Rashed Essam (Essam Rashed)  兵庫県立大学, 情報科学研究科, 教授 (60837590)
ゴメスタメス ホセデビツト  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60772902)
研究期間 (年度) 2020-10-02 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード熱中症リスク / 温熱生理応答 / 複合物理計算 / 深部温度 / 機械学習 / 温熱応答 / 大規模計算 / 生体温熱シミュレーション / 生理応答モデル
研究開始時の研究の概要

従来、熱中症リスクに関しては、どこで誰が倒れたかという時空間的に1点での評価が行われてきた。しかし、実際は、刻々と変化する熱環境の中で移動していく中で、熱中症で倒れ
る人がいる。そのような場合には、人が受けてきた熱によるストレスの履歴が重要な役割を果たす。本研究は、そもそも倫理的にも技術的にも定量化することが難しい熱ストレスを数
値シミュレーションにより評価しながら、刻々と変化する周囲の熱環境(微気象)を考慮した熱中症リスクを予測し、低減する未来社会サービスを実現するための基盤モデル技術を開
発する。

研究成果の概要

各人の熱中症リスクの指標として深部体温や発汗量が有効であるが,それらを直接計測することは困難である.本研究では,歩行者の熱ストレスを推定,リスクを低減させるサービスへの応用を目的とし,微気象に対する人体の温熱生理応答を定量的に明らかにする.また,得られた結果に基づき,影響・応答を超高速に算出する技術を実現する.具体的には,スパコンで数時間を要する評価と同等のものを,汎用パソコンを使ってミリ秒単位で実施できる低次元モデルを開発した.微気象予測情報を用いて計算した温熱応答を学習することにより,現実的な環境下での熱ストレスを算出することに成功した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

熱中症リスクは年齢,活動など個人によって大きく異なる.また,現実の都市環境では,環境は時々刻々と変化しており,それを考慮することができれば,屋外での熱中症対策に資するデータができる.本研究では,微気象予測情報を用いて計算した温熱応答を機械学習することにより,現実的な環境下での熱ストレスを算出した.従来技術に比べて,簡易に評価でき,周辺環境が変化しやすい場面での利用が期待される.

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Estimation of the number of heat illness patients in eight metropolitan prefectures of Japan: Correlation with ambient temperature and computed thermophysiological responses2023

    • 著者名/発表者名
      Takada Akito、Kodera Sachiko、Suzuki Koji、Nemoto Mio、Egawa Ryusuke、Takizawa Hiroyuki、Hirata Akimasa
    • 雑誌名

      Frontiers in Public Health

      巻: 11 ページ: 1061135-1061135

    • DOI

      10.3389/fpubh.2023.1061135

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Computed and Measured Core Temperature of Patients With Heatstroke Transported From Their Homes via Ambulance2022

    • 著者名/発表者名
      Takada Akito、Kodera Sachiko、Togo Hiroyoshi、Shimizu Masashi、Niwa Hideyuki、Ishikura Takayuki、Tanaka Hideto、Kawahara Takashi、Hirata Akimasa
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 41839-41851

    • DOI

      10.1109/access.2022.3167520

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Social implementation and intervention with estimated morbidity of heat-related illnesses from weather data: A case study from Nagoya City, Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Taku、Rashed Essam A.、Kodera Sachiko、Shirakami Hidenobu、Kawaguchi Ryotetsu、Watanabe Kazuhiro、Nemoto Mio、Hirata Akimasa
    • 雑誌名

      Sustainable Cities and Society

      巻: 74 ページ: 103203-103203

    • DOI

      10.1016/j.scs.2021.103203

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of Number of Heat-Related Illness Patients Transported in Eight Prefectures2022

    • 著者名/発表者名
      A. Takada, S. Kodera, R. Egawa, H. Takizawa, A. Hirata
    • 学会等名
      BioEM 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 8都道府県における熱中症搬送者数予測2022

    • 著者名/発表者名
      高田旭登, 平田 晃正
    • 学会等名
      日本生気象学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 8 都道府県における熱中症搬送人員数予測2022

    • 著者名/発表者名
      高田旭登,江川隆輔,滝沢寛之,平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] データ同化によるリアルタイム熱中症リスク評価に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      上松涼太,平田晃正,宮澤太機
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 複合物理解析と救急搬送データに基づく高齢者熱中症リスク評価2021

    • 著者名/発表者名
      高田旭登,小寺紗千子,平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] データ同化による簡易体温推定手法のパーソナライゼーション2021

    • 著者名/発表者名
      上松涼太,平田晃正
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 名古屋市における熱中症搬送者予測―ニューラルネットワークと非線形回帰によるアプローチ-2021

    • 著者名/発表者名
      平田晃正,小寺紗千子,Essam Rashed
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-10-30   更新日: 2024-01-30  

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