| 研究課題/領域番号 |
21K03856
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
山川 勝史 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (90346114)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
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| キーワード | 新型コロナウイルス / 飛沫感染 / 計算流体力学 / 感染シミュレーション / マスク / マスク変形 / 非構造格子 / 動的シミュレーション / エスカレーター / 非構造格子有限体積法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，スパコン富岳で実施した数多くの感染シミュレーション研究で獲得したネットワークも活用し2003年に提案した非構造移動格子有限体積法を深化させて，新型コロナ感染に対する『動的』シミュレーション技術を構築し，新たな感染防止策の提案に繋げることを目的としている．具体的には「不織布マスクの動的解析による飛沫飛翔範囲の特定」「満員電車乗降時における乗客の動的計算による車内上部における換気量推定」など３年の研究期間に４つの『動的』テーマに取り組み， その研究結果を用いて定義した新しいSocial distancingによる「３密」の克服など実用的な社会実装を目指す．
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| 研究成果の概要 |
Afterコロナにおける新たな生活様式を，人等の動きまで考慮して実態をより反映した科学的根拠に基づいて提案・社会実装するために，新型コロナ疾患のウイルス飛沫拡散に対する『動的』シミュレーション技術を構築した。特に咳により変形する不織布マスクに対する動的シミュレーションでは、変形しない静的シミュレーションと比較して、咳の流速が抑えられるため、飛沫の拡散範囲が小さくなると予測していた。しかしシミュレーションの結果は全く逆の結論であった。動的マスクでは咳の後の呼吸過程において拡散後の飛沫の吸い込みが減少するのが原因であった。よってより高精度な計算においては動的が必要であることが判明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
飛沫シミュレーションにおいて、従来の静的モデルに対して動的モデルを導入することで、ウイルス飛沫の挙動をより正確に解析できるようになった。特に、マスクの動的変形が飛沫拡散に与える影響を精緻に評価することが可能となり、呼吸過程における飛沫吸い込みの減少など新たな発見をもたらし、エアロゾル科学の分野における理解を深化させた。またこの研究により得られた知見により、飛沫拡散の実態をより正確に把握することで、効果的なマスクの設計や公共空間での適切な行動指針の策定が可能となる。結果として、感染拡大の防止や公衆衛生の向上に寄与し、社会全体の健康と安全を守るための科学的基盤の提供につながる。
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