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2021 年度 実績報告書

ヒトの神経系姿勢制御モデルに基づく超巨大地震時の転倒による死傷メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H02399
研究機関茨城大学

研究代表者

肥田 剛典  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (60598598)

研究分担者 高田 毅士  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 安全研究・防災支援部門 リスク情報活用推進室, 室長 (10302762)
糸井 達哉  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60393625)
永野 正行  東京理科大学, 理工学部建築学科, 教授 (60416865)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード振動台搭乗実験 / 地震 / 人的被害 / 人体モデル / フィードバック制御 / 倒立振子
研究実績の概要

本研究では,振動台搭乗実験における2人の被験者の地震時挙動の差異を分析し,個人差を考慮した人体の地震応答解析モデル(以降,人体モデル)を構築した.これにより,人体モデルのフィードバック制御時のフィードバックゲインを調整することで,個々人の地震時挙動の違いを良好な精度で再現可能であることを示した.さらに,そのモデルに地震動の強震観測記録を入力して地震応答解析を行い,構築したモデルの解析結果の安定性およびモデル構築時に考慮した個人差が人体の地震時応答解析結果に与える影響について検討した.
次に,パルス性地震動入力時の超高層建物内における人間の負傷評価を行うため,パルス性地震動として振幅レベルと卓越周期を簡便に調整できるRicker波を用いた建物の地震応答解析を行い,それにより得られた各階の床応答を人体モデルに入力した.これにより,建物への入力波となるパルス波の応答スペクトルの最大値および卓越周期と建物の1次固有周期から,建物内の人間の負傷を簡便に評価する手法を提案した.さらに,超高層建物内の揺れの指標として公開されている気象庁地震動階級や,人間の頭部がモノに衝突した際に生じる負傷を評価する指標である頭部障害基準値(HIC)と床応答との対応関係について検討した.
最後に,振動台搭乗実験において被験者を歩行させた実験により得られた人体挙動データに基づき,地震時における避難行動等による人間の歩行および転倒を再現する人体モデルを構築した.さらに,構築された人体モデルと室内の家具の挙動を再現可能なモデルを物理演算シミュレータ上で再現して地震波加振を行い,人間の地震時負傷評価を行った.
以上の一連の検討により,地震時における室内での人間の負傷発生メカニズムを解明し,今後の発生が危惧される超巨大地震時における人的被害低減対策策定に向け,本研究で構築した人体モデルが有用となり得ることを示した.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] EVALUATION OF HUMAN RESPONSES TOWARD INJURY PREDICTION IN SUPER HIGH-RISE RESIDENTIAL BUILDINGS EXCITED BY PULSE-LIKE GROUND MOTIONS2021

    • 著者名/発表者名
      KARATSU Hiroki、HIDA Takenori、NAGANO Masayuki
    • 雑誌名

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      巻: 86 ページ: 1056~1067

    • DOI

      10.3130/aijs.86.1056

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] FUNDAMENTAL STUDY ON DEVELOPMENT OF SEISMIC RESPONSE ANALYSIS MODEL OF HUMAN BODIES CONSIDERING INDIVIDUAL DIFFERENCES2021

    • 著者名/発表者名
      MATSUMOTO Yuma、HIDA Takenori、TAKADA Tsuyoshi、ITOI Tatsuya
    • 雑誌名

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      巻: 86 ページ: 1144~1155

    • DOI

      10.3130/aijs.86.1144

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 人体の地震応答解析モデルに基づく建物内の地震時人間転倒評価2021

    • 著者名/発表者名
      連 惇,肥田剛典,松本雄馬,糸井達哉,高田毅士
    • 学会等名
      日本建築学会
  • [学会発表] パルス性地震動入力時の超高層集合住宅における負傷予測に向けた人体応答の簡易評価法2021

    • 著者名/発表者名
      唐津啓樹,肥田剛典,永野正行
    • 学会等名
      日本建築学会
  • [備考] 茨城大学大学院理工学研究科都市システム工学専攻 建築構造・防災研究室HP

    • URL

      http://dprl.civil.ibaraki.ac.jp/index.html

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公開日: 2022-12-28  

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