About our Research Group...
我々の研究グループでは室内環境と健康影響の関係について，特に環境工学と公衆衛生学の視点から研究を行っている.室内環境は物理的，化学的，生物的な環境要素より構成され，その評価には人体側の心理的，生理的，医学的要素が複雑に且つ相互浸透的に関連するため，その良否や健康影響程度を定量的に評価することは困難な課題である．室内環境のスケールは地球環境スケールと比較して大変小さな領域と云えるが，扱う問題・課題，予測や解決の為に必要となる技術は広範であり，直接的な人体影響を扱う身近な空間スケールを対象とするため相対的に研究成果の社会的なフィードバックが実感出来る研究分野と云える．
室内物理環境に関しては，計算流体力学の技術を応用し，室内での空気流動から温度分布，湿度分布，各種の汚染物質の濃度分布の為の予測モデルの開発に取り組んでいる．室内化学環境では，特に建築材料から室内空気への揮発性有機化合物，エアロゾルの輸送現象予測と評価モデルの構築，室内微生物環境では，特に反応-拡散系のモデルを用いた真菌増殖予測手法の開発を行っている．またSIRモデルとCFDの連成解析による空気感染性のウィルス，細菌の移流拡散に伴う感染リスク予測・評価法の開発も行っている．人体側として，人体周辺微気象と皮膚表面温度，曝露濃度の高精度予測のための数値人体モデルVirtual Manikinの開発と実態調査，アンケートによるDose-Responseモデルの作成を進めている．

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The major field of Ito research group is architectural environmental engineering and public health engineering for indoor environment based on both experimental and numerical simulation methods.

現在は海外の研究機関とも連携を図りながら，以下のプロジェクトを推進している.

Indoor Aerosol Project
室内空間にて九割以上の時間を過ごすといわれる現代社会において，建築により形成される室内空間の良否がQOLに与える影響は甚大である．重量比に換算した体内摂取物質量は定常的な呼吸による室内空気成分が支配要素となるため室内空気環境の制御は特に重要な課題である．室内空気環境に関する問題は，様々な汚染物質が相互に影響し合う複合的な環境問題であるが，近年では気中分散粒子系汚染物質による空気汚染問題が顕在化しており，呼吸器疾患を始めとする各種のアレルギー症状を誘発する要因物質として対策が求められている．室内空気環境の改善のためには正確な濃度分布予測と濃度制御に関する対策技術の確立が急務である．本研究プロジェクトでは不均一濃度分布予測を可能とする工学的なミクロ−マクロ評価と疫学的調査をベースとする公衆衛生学分野の健康リスク評価を結合させた統合予測手法の開発を目指す.

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The “quality” problem regarding the overall indoor environment is called IEQ (Indoor Environmental Quality) and this area has been attracting increasing attention with the increasing health consciousness of residents. The research project ‘Prediction and control of human exposure of indoor aerosol based on public health engineering approach’ is based on the methods both environmental engineering and the public health science, and deals with prediction and control of IEQ and health risk totally.

[1] 気中分散粒子系汚染物質による室内空気汚染問題に対する工学的予測手法の確立
[2] 気中分散粒子系汚染物質による室内空気汚染問題に対する公衆衛生学的 詳細調査
[3] 工学−公衆衛生学を統合した健康リスク評価とPublic Health Engineering分野の開拓

Numerical Prediction of Indoor Environment
計算流体力学(Computational Fluid Dynamics)をベースとして総合的な環境解析技術の開発を目指す．特に人体モデルを用いた人体周辺微気象解析手法の開発，ガス状物質・エアロゾルを中心とした各種汚染物質の濃度分布予測モデルの確立，微生物増殖シミュレーション等，居住環境予測の高精度化と健康影響評価に必要となる基礎技術の研究開発に取り組む．

またエネルギーシミュレーションBESの高精度化を目指し，CFDとの連成解析手法の開発と多様な室内空間への適用を試みる．

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The overarching objective of this project is to develop comprehensive numerical prediction method/ procedure for infoor environmental quality. This is a muti-disciplinary research topics comprising engineering, mathematical modeliing, chemistry and microbiology, and so on.

[1] CFD-マクロシミュレーションの連成解析(CFD-BES integrated simulation)
[2] 数値解析用人体モデルVirtual Manikinの開発とライブラリ整理

[3] Virtual Manikinを用いた人体各部位の対流熱伝達率解析とデータベース
[4] 大規模空間･極限環境を対象とした室内環境解析
[5] 対流･放射連成解析
[6] 電磁流体解析
[7] ガス状物質･エアロゾルの各種輸送モデル開発
[8] 反応−拡散系モデルによる微生物増殖シミュレーション

Productivity Project
人類の社会・経済システムの発展を簡単にモデル化すれば，農業社会，工業社会，知識社会となるが，それぞれの社会における主なる生産現場は，農場，工場から知的生産のためのワークプレイスへと変遷したこととなる．知識社会の下ではナレッジ・ワーカーの知的生産性が経済競争力を左右するため，この新しい形態の生産性を向上させることは国家的重要課題といえる．本プロジェクトでは各種の室内環境における物理環境要素と知的生産性の関係を介入調査，実験室実験により明らかにする．

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In the field of human resource management, humans are considered not only as members of a workforce but also as the constituents and resources of a nation, a company, and an organization. In terms of the effective use of human resources, the development and creation of a productive indoor environment is important because of the long periods spent in indoor environments. A significant number of papers and reports have shown the qualitative and quantitative effects of indoor environmental conditions on productivity and that indoor temperature, indoor air quality, ventilation and other factors affect human performance. Although indoor environmental quality (IEQ) affects productivity, the existing results of research on quantitative relationships between human performance and indoor environmental factors are insufficient for the development of a future design method for indoor environments. The development of an indoor environmental design method that contributes to the improvement and advancement of human productivity is an important topic in the design of indoor and architectural environments.

[1] 教室環境を対象とした学習効率の介入調査
[2] 学習効率の各種調査手法の開発

[3] 知的生産性−IEQ(Indoor Environmental Quality)評価モデルの開発とROI解析
[4] 知的生産性向上を目指した環境デザイン手法の確立

Coupled Simulation of CFD and SIR Project
空港ロビーや駅舎，ドーム等の大規模空間を有する建築物は人員密度が高く且つ人口が集中するため，生物化学兵器によるテロリズムの攻撃対象となった場合にその被害は甚大となる．特に有害な化学物質，生物体が空気中に放出された場合には，室内気流によって移流･拡散し，人体まで輸送されることになる．即ち，曝露リスクの低減化の為には，その第一段階として有害物質の室内空気中での輸送現象と人体呼吸域までの輸送経路を正確に予測することが重要な技術となる．本プロジェクトは大空間を対象としてCFDによる流体解析とSIRモデルに代表される各種の疫学モデルを連成して解析する手法を開発し，人体曝露経路の高精度予測と曝露濃度低減のための基礎技術開発を目指すものである．

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The indoor environment can play a significant role in the transmission and exposure of various contaminants. In some emerging aerial infections, such as influenza virus, tuberculosis virus, and other biological and chemical contaminants, the airborne route of transmission is thought to be important to evaluate exposure health risk. In this research project, we try to investigate the relationship between epidemiological model, e.g. classic SIR model proposed by Kermack & Mckendrich and Wells-Riley model, and introduce the analytical procedure of coupled analysis of computational fluid dynamics (CFD) based prediction of unsteady contaminant concentration distribution and basic SIR model to predict exposure risk of residents in enclosed space.

[1] Virtula Manikinを中心とするCFD解析とSIR，Wells-Rileyモデルの連成解析手法の開発
[2] 大規模空間を対象とした有害物質拡散と曝露リスクに関する応用解析
[3] 生物化学兵器曝露者からの再放散による2次災害抑制技術の開発

Development of Virtual Manikin and Computational Respiratory Air Tract model for Exposure Analysis
人体と周辺物理環境との相互作用の解明と熱的快適性評価・健康影響予測を目指し，各種の人体生理モデルの開発研究が進められている．特に人体の熱収支に着目した場合，皮膚表面での対流･放射による顕熱･潜熱移動の他，呼吸に伴う顕熱･潜熱損失量を正確に評価することが重要であり，また，健康影響に着目した場合には呼吸器系統へ移流･拡散される汚染物質量の把握が重要となる．この点で，数値人体モデルとシームレスに統合可能なリアルな気道モデルの開発と人体周辺微気象を予測する流体解析との連成解析手法の確立が必要となる．本研究では，人体の気道内表面における顕熱移動や微粒子沈着現象の数値予測に着目し，鼻腔･口腔から気管支第5分岐程度までの詳細幾何形状を再現した数値気道モデルを開発し，室内環境予測と連成した医学−工学分野の知見を統合した高精度の暴露予測シミュレーション手法を確立する．

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Breathing is one of the most essential activities in our lives and we might not realize the significance of these activities. The basic function of breathing is to supply oxygen from ambient air and remove carbon dioxide from the blood stream in our lungs. The air we breathe every moment comprises oxygen as well as a number of suspended particles. As a consequence, human beings experience lifelong exposure to billions of particles via inhalation. The health risk to humans is increasing owing to the amount of hazardous inhaled particles deposited in the respiratory tract. In this study, Computational Fluid Dynamic (CFD) technology has been applied as an alternative approach for providing an un-derstanding of the air flow pattern as well as the aerodynamic deposition of particles in the human respiratory tract.

[1] 数値気道モデルの開発
[2] アクリル製気道モデルを用いた気道内流れ場のPIV計測

[3]室内環境解析−数値人体モデル−数値気道モデルのシームレスな統合解析

Development of Energy Recovery Ventilator Integrated CO2 Demand Controlled System
室内環境制御の観点で換気による空気質維持の重要性は広く認識されている．室内空気質の良否は人体に直接的な影響を与えることも有り，適正な制御が強く求められている．また，外気を室内導入することで発生する換気負荷は主要な空調負荷の一つであり，建物全体の省エネルギー化を図る上でも換気量の最適化は重要な課題である．本研究では，全熱交換型換気システムにCO2デマンド制御を組み込むことで導入外気量の最適化とエネルギー回収を同時に達成する換気システムの開発を目指すものである．

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Ventilation load providing outdoor air intake is one of the dominant heating/cooling loads in buildings and on the other hand, increased ventilation rates play an important role in decreasing the percentage of subjects dissatisfied with IAQ and contribute to improvement of workplace productivity. In order to optimize ventilation rate, application of energy recovery ventilator (ERV) integrated CO2 demand controlled algorithm will be effective measure in indoor environmental design. The overarching objective of this study is to develop optimized ERV with CO2 demand controlled algorithm.

[1] 簡易入退室計測システムの開発
[2] 大学院生室を対象とした長期実測による性能評価

[3]高性能デマンド制御アルゴリズムの開発