DEVELOPMENT OF 65-NODE THERMOREGULATION-MODEL FOR EVALUATION OF THERMAL ENVIRONMENT

Abstract

The 65�Node Thermoregulation Model was developed, based on Stolwijk modeL The f!} , Wisslerモデル 4> , Gaggeらの2 node-model 2> , Stolwijk & Hard 文 のモデル 5 \ Stolwijkのモデル 6)7) などが提案されて いる。また，最近ではSmithによるモデル 8) が提案されている。 Smith のモデルでは，生体内伝熱を有限要素法を用いて解いている。Smithの モデルを 発展させたものが，竹森らのモデル 9) で ， 体温調節において重 要性が指摘されている動静脈吻合血管(AVA)を考慮している。 また， Fuのモデル 10) はSmithのモデルを改良し，着衣の非定常熱伝達を考 慮したものである。カンサス州立大学のJonesはSET ＊ の2 node modelを元に人体を分割した trans mod 11)モデルを 提案し，焙衣の非 定常熱伝達を取り扱っている。日本では，川島による 人体制御モデル 研究 12) ，横山による生体内熱移動に関する研究 13)が行われている。 我々の研究グル ー プは， Stolwijkのモデルをもととして，皮膚温可 変型サ ー ヤルマネキン 1 4)と同様に人体を16 部位分割した「6 5分割 体温 調節モデル 6 5 MN (Multi'Nodes)」を開発した。本モデルでは，サ ー マルマネキン測定 による人体各部位別着衣量 ，代謝量 ，及び各部位別 の温熱環境4要素と ， 各環境条件下の曝露時間を入力することによっ て ， 生理 ・ 心理量を数値計算により推定する。本論文では，＇ 本モデル について定 数 ・ 係数を含めて示すと共に ，本モデルとSET ＊ の2 node model, Stolwijkモデルとの計算結果の比較，· 及び既存の被験者実験結 果との比較を行った。 2.計算モデル 6 5分割モデルでは，体重7 4. 430kg，体表面積1. 870m 加） の男性を想定 し， 部位分割は皮膚温可変型サーマルマネ 、 キン 14)と同様な1'6 部位分割 (Head, Chest, Back, Pelvis, Left Shoulder, Right Shoulder, Left Arm, Right An;n, Left Hand, Right Hand, Left Thigh, Right Thigh, Left Leg, Right.Leg, Left Foot, Right Foot) とした。 表 1に分割 部位及び部位表面積Aou (i) [m 2 ぶ部位重量を示す注 2) 。以下の式中で 分割部位はi (1 ~ 1 6)で示す。各部位はCore, 、 Muscle, Fat, Skinの 4層に分割されている。層方向の分割をj(l ~4) で表す。 計6 4Nodes となるが，6 5番目の Nodeとして中央血液溜まりを考える。モデルの概 念図を図1に示す。同じ部位内の4層は伝導によって 熱交換し， Skin 層は外部環境 と対流，放射，蒸発によって熱交換を行う。また，すべ てのNodeは中央血液溜まりと血液輸送による熱交換を行う 。 3.各部の熱平衡式 各部における熱 平 衡式は式(1)~ （5) のように表される 注3) 。熱乎衡式中 の各々の項に関 しては， 3-1から順に述べる。 · Core層における熱平衡式 ＊早稲田大学理工学部建築学科 助教授・エ博 ＊＊早稲田大学大学院理工学研究科 博士後期課程・エ修 ＊＊＊ 早稲田大学大学院理工学研究科 修士課程