着衣における水分蓄積が人体の非定常温熱生理に及ぼす影響

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750528
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 高田 暁 京都大学, 工学研究科, 助手 (20301244)
• Keywords: 非定常状態 / 被験者実験 / 発汗 / 熱水分同時移動 / 人体熱モデル / 血流 / 深部温 / 着衣

Research Abstract

汗をかいた状態で冷房された室に移行する場合など、体温調節系の非定常過程が空調の設計に対し重要な要素と考えられる状況は多い。そこで、人体に適合した非定常空調制御法を提案することを目的として、発汗とその蒸発過程を想定した被験者実験、およびモデルによる数値解析を行った。検討した項目、および得られた結果は以下の通りである。
1.皮膚-着衣間の熱・水分移動係数の推定
皮膚-着衣間の熱・水分の移動は、発汗量の変動という生理的要素のほか、着衣と皮膚の問に存在する空気層の形状など人間行動の影響を受ける要素や、着衣の熱・水分物性などに関係する。生理的要素については人体熱モデルを用い、皮膚と着衣の間の空気層については皮膚・着衣問の熱・湿気コンダクタンスとしてモデル化し、着衣については熱水分同時移動モデルを適用し、数値解析を行った。被験者実験により得られた皮膚・着衣温の測定結果を用いて、皮膚-着衣間の熱・湿気コンダクタンスを同定することができた。また、発汗とその蒸発を含めた一連の過程での人体・着衣における熱水分移動が、このモデルにより大略予測できることを示した。
2.人体温熱生理モデルの検討
人体の体温調節モデルには調節の目標値が組み込まれている。その温度として通常、唯一の値が与えられているが、複数の被験者のデータを検討すると、熱的中立状態における深部温について、1℃程度の幅でばらつきが見られる。これを深部温の調節目標値におけるばらつきであると仮定し、深部温の調節目標値を変えた場合の解析結果を比較・検討した。深部温の調節目標値における1℃の差が、体温および発汗量の予測値に与える影響は大きい。一方、各被験者実験との対応を検討すると、各被験者の熱的中立時の深部温(測定値)を調節目標値として設定した場合に、モデルの予測精度が高くなることが示された。

Research Products

• [Publications] T.Umeno: "Prediction of Skin and Clothing Temperatures under Thermal Transient Considering Moisture Accumulation in Clothing"ASHRAE Transactions. 107. (2001)
• [Publications] 高田暁: "着衣における熱・水分の移動と蓄積を考慮した人体の非定常温熱生理応答-被験者実験とTwo-node modelを用いた解析-"日本建築学会計画系論文集. 549. 23-30 (2001)
• [Publications] 高田暁: "人体熱モデルによる非定常温熱生理応答の予測(その1)深部温のセットポイントが解に及ぼす影響"第25回人間-生活環境系シンポジウム報告集. 167-170 (2001)
• [Publications] 高田暁: "人体熱モデルによる非定常温熱生理応答の予測(その2)血流モデルの同定"第25回人間-生活環境系シンポジウム報告集. 171-174 (2001)
• [Publications] 高田暁: "人体熱モデルを用いた非定常状態における体温予測-発汗とその蒸発過程について-"日本生気象学会雑誌. 38・2. S12 (2001)
• [Publications] S.Takada: "Adaptability of Thermophysiological Model of Human Body to Non-Steady State in Sweating and Evaporation"7th REHVA World Congress CLIMA 2000/Napoli 2001, Napoli, Italy. (2001)