病室における全空気式誘引放射空調の熱的快適感評価に関する研究 （第 1 報）冬期着座姿勢と就寝姿勢における検討 A Study on the Evaluation of Thermal Comfort under All-air Induction Radiant Air-conditioning System in a Hospital Room, Part1 the Examination of Seating and Sleeping Position in Winter 正 会 員 ○丸 山 茜（名古屋大学） 技術ﾌｪﾛｰ 1 Akane MARUYAMA* 齋 藤 輝 幸（名古屋大学） 1 Teruyuki SAITO* *1 Nagoya University We investigated physiological and psychological responses in a hospital room with all-air induction radiant air-conditioning system in winter. Four subjects of patient role sat on a bed with futon over waist for the first 60 minutes. After that, they lay down on a bed with futon over shoulder for 30 minutes. Two subjects of attendant role sat on a chair through 90 minutes. The result shows that there is the possibility both patient and attendant persons can stay at the hospital room comfortably if the room temperature is regulated from 22 to 25℃ in daytime and is regulated to 20℃ at night. 研究目的・背景 近年医療施設では、温度ムラができにくく気流を感じ にくいという利点から、天井放射空調の導入が進められ ている。夏期天井放射冷房を用いた病室における実験で は、糸魚川ら 1)は 23 時から 2 時までは 26℃、2 時から起 床までは 28℃で制御した天井放射冷房を病室に用いる 可能性を示唆し、長野ら 2)は仰臥安静人体が中立温感を 示す SET*は 27.0℃、好感度が最大となるのは 27.3℃で あり、平均皮膚が 34.4～34.5℃で温冷感が中立となり、 好感度も最大となったことを示している。また冬期エア コンを用いた住宅における実験では、金澤ら 3)は室温変 動よりも寝床内気候が温冷感や快適感に影響しているこ とを示している。 筆者らは、これまで隣室や屋外から全空気式誘引放射 空調(以下、誘引放射ユニット)の設置された執務室へ移 5) 動した後の心理反応に関する調査 4), を行ってきた。し かし、冬期に天井放射空調を用いた病室における研究が 少ないことから、病室に誘引放射ユニットを設置した場 合の適切な設定温度について検討することを目的とし、 被験者を患者役及び付添役として設定した心理申告実験 を行った。本報ではその結果について報告する。 2. 実験概要 2014 年 2 月 19～25 日に、大阪にあるモデルルーム(以 下、実験室)において実験を行った。図 1 に本実験で用い 1. た実験室の平面図を示す。温度条件は誘引放射ユニット 20、22、23.5、25℃の 4 条件で実験を行った。 実験時における被験者の移動スケジュール及び心理申 告のタイミングを表 1 に示す。被験者はまず前室に集合 し、実験説明や着替え、皮膚温計の装着(患者役のみ)を 含めて 30 分間前室に滞在した。その後実験室へ移動し、 患者役は、前半 60 分間は昼間を想定して、ベッド上で下 半身のみに布団を掛け座った状態、 後半 30 分間は夜間を 想定して、ベッド上で足先から肩まで布団をかけて横た わった状態をとった。付添役は前半・後半を通して椅座 安静状態をとった。また、被験者は健康な男女とし、各 条件とも患者役は男女 2 人ずつ、付添役は女性 2 人の計 6 人が実験に参加した。表 2 に患者役、付添役の被験者 の身体的特徴を示す。 ◇ ◆ ③ ○ □ ◆ ◆ ◇ ① ○ □ ◆ ◆ ★ ◆ ◆ ④□ ◆ ②□ ○ ◇ ◇ ★PMV計 ◆温度測定位置 ◇温湿度測定位置 ○ダウンライト照明 □メイン照明 誘引放射空調 椅子 ○ ◆ 図 1 実験室平面図 表 2 被験者の身体的特徴 患者役 付添役 被験者人数(人/条件) 4 2 年代 20～70 20～40 身長(cm) 166.9±7.1 161.3±3.1 体重(kg) 60.9±7.5 51.1±3.5 表 1 実験フロー 前半 時間 心理申告 0分 30分 0分 移動 10分 20分 30分 後半 40分 50分 60分 患者役 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 着座姿勢(ベッド) ※布団は腰までかけている 付添役 着座姿勢(椅子) ※患者役 のみ姿勢を 変える 0分 10分 20分 30分 ○ ○ ○ ○ 就寝姿勢(ベッド) ※布団は肩までかけている 着座姿勢(椅子) 相対湿度(%RH) 60 23.5 ℃条件 20℃条件 55 50 25℃条件 22℃条件 45 19 20 21 22 23 室温(℃) 24 25 26 平均皮膚温の変化量(℃) 図 2 室内温熱環境計測結果 20℃条件(前半) 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 22℃条件(前半) 23.5℃条件(前半) 25℃条件(前半) 20℃条件(後半) 22℃条件(後半) 19 20 21 22 23 室温(℃) 24 25 23.5℃条件(後半) 26 25℃条件(後半) 図 3 入室直後からの平均皮膚温の変化量 額 胸 前腕 手甲 腹 37 31 29 27 25 37 下腿 足甲 35 35 皮膚温(℃) 37 35 33 31 0 29 10 27 25 後半 前半 後半 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 37 前半 0 25 22℃条件 35 10 20 30 40 33 50 60 70 80 90 29 25 29 20℃条件 31 27 31 20 30 40 50 60 70 80 90 0 33 33 27 前半 皮膚温(℃) 33 大腿 37 皮膚温(℃) 皮膚温(℃) 35 皮膚温(℃) 3. 実験結果 3.1. 物理量 図 2 に被験者近傍における各条件の室内温熱環境計測 結果を示す。条件別に各ベッド横 4 点の平均値を示して いる。なお、23.5℃条件において、図 1 中の②、④の温 度、②の一部の湿度が欠測していたため、他の実験日に おける各点の傾向を確認した上で、②は①、④は③の測 定値を用いることとした。 相対湿度は 4 条件間でおおよそ 48～56%RH 付近とや や差はあるが、条件別にみると、室温は 1～1.5℃、相対 湿度は 2～4%RH と大きな差は生じておらず、また風速 も 0.01～0.03m/s であり、ほぼ無風であった。各条件とも に安定した室内温熱環境であったことが分かる。 3.2. 生理量 図 3 は入室直後を基準とした場合の平均皮膚温 3)の変 化量を示しており、 条件別に患者役 3～4 名の平均値を示 している。20℃条件のみ、被験者の一人の温度センサー が外れていたため分析から除外した。各条件とも前半 60 分間の平均皮膚温の変化量は同程度であるが、後半開始 から 30 分経つと 22、25℃条件は約 0.5℃上昇し、他の 2 条件は約 1℃上昇したことが分かる。 図 4 は部位別皮膚温の経時変化を示しており、条件別 に患者役 4 名(20℃条件のみ 3 名)の部位ごとの平均値を 示している。4 条件とも、額は前半・後半を通してあま り変化していないが、 他の部位は前半開始 20 分で皮膚温 が上昇した。特に手甲や足甲は皮膚温が 1.5～4℃近く上 昇している。前半 20～60 分では足甲の皮膚温は 1～3℃ 近く上昇し、 他の部位は皮膚温が安定した状態となった。 後半になると、後半開始～10 分で額を除く部位の皮膚温 が上昇した。また 25℃条件の後半では最も皮膚温が高か った腹部と最も皮膚温が低かった足甲との温度差は約 1.4℃、20℃条件の後半では約 4.9℃も差が生じているこ とから、室温が高い程、各部位間の皮膚温の差が小さく なっていることが分かる。 3.3. 心理量 3.3.1. 心理申告の経時変化 各心理申告(寒暑感、涼暖感、室温希望)の経時変化に ついて、各条件別に患者役 4 名の平均値を図 5～7、付添 役 2 名の平均値を図 8～10 に示す。 図 5 の患者役の寒暑感について、25℃条件がやや暑い 側、20℃条件が中立側になる傾向はあるが、4 条件の間 で前半・後半を通して大きな差は生じていない。また図 は載せていないが、涼暖感では 25℃条件が前半・後半を 通して「暖かい～やや暖かい」で推移しており、他の 3 条件は前半が中立側、後半がやや暖かい側になった。図 6 の患者役の快適感について、22℃条件を除く 3 条件間 で大きな差は生じていない。22℃条件については、参加 した被験者の一人がのどの渇きによる不快を訴えていた 後半 10 20 30 40 50 60 70 80 90 31 29 27 25 前半 後半 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 23.5℃条件 25℃条件 図 4 部位別皮膚温の経時変化 が、この被験者を除く 3 人の平均値を他の 3 条件と比べ ても、4 名の平均値と同様に中立側にあることが分かる。 したがって、22℃条件では他の 3 条件と比べると快適に 感じにくかったと考えられる。図 7 に示す患者役の室温 希望は、前半 60 分間は 20℃条件が常に「上げてほしい」 側で推移しており、他の 3 条件はほぼ「変えなくてよい ～下げてほしい」付近となっている。しかし後半になる と 20℃条件が「変えなくてよい」に、それ以外の 3 条件 は「下げてほしい」側に移行することが分かる。 図 8 の付添役の寒暑感について、20℃条件では前半開 始 30 分以降から 「やや寒い」 と申告しているのに対して、 他の3条件は前半開始50～60分まではやや変動はあるが 大きな差は生じず中立側である。図は載せていないが涼 暖感も寒暑感と同様に 20℃条件のみ涼しい側、他の 3 条 件は中立側となっている。図 9 の付添役の快適感を見る と、前半開始直後は 25℃条件を除いた他の 3 条件は不快 非常に 7 暑い 6 22℃条件 25℃条件 5 寒暑感(付添役) 寒暑感(患者役) 非常に 7 暑い 4 3 20℃条件 2 非常に 寒い 1 23.5℃条件 前半 0 10 20 40 50 60 70 80 4 3 22℃条件 2 90 前半 0 10 20 図 5 寒暑感(患者役) 25℃条件 6 非常に 7 快適 23.5℃条件 5 4 20℃条件 3 22℃条件(4人平均) 2 非常に 不快 1 22℃条件(3人平均) 前半 0 10 20 30 後半 40 50 60 70 80 90 20℃条件 2 前半 0 10 20 30 後半 40 50 70 80 90 20℃条件 4 3 23.5℃条件 2 非常に 不快 1 前半 0 下げて ほしい 23.5℃条件 22℃条件 1 60 25℃条件 5 10 20 30 後半 40 50 60 70 80 90 60 70 80 3 前半 室温希望(付添役) 室温希望(患者役) 上げて ほしい 50 図 9 快適感(付添役) 3 25℃条件 後半 40 22℃条件 6 図 6 快適感(患者役) 下げて ほしい 30 図 8 寒暑感(付添役) 快適感(付添役) 快適感(患者役) 非常に 7 快適 20℃条件 23.5℃条件 5 非常に 寒い 1 後半 30 25℃条件 6 2 上げて ほしい 1 25℃条件 20℃条件 90 0 10 20 22℃条件 30 40 50 60 70 80 90 図 10 室温希望(付添役) 非常に 暑い 7 20℃条件(前半) 部位別寒暑感(頭) 図 7 室温希望(患者役) 6 22℃条件(前半) 5 23.5℃条件(前半) 4 25℃条件(前半) 3 20℃条件(後半) 2 22℃条件(後半) 非常に 寒い 1 34 34.5 35 35.5 部位別皮膚温(額)(℃) 36 23.5℃条件(後半) 25℃条件(後半) 非常に 暑い 7 20℃条件(前半) 部位別寒暑感(手) 図 11 部位別皮膚温(額)×部位別寒暑感(頭) 6 22℃条件(前半) 5 23.5℃条件(前半) 4 25℃条件(前半) 3 20℃条件(後半) 2 22℃条件(後半) 非常に 寒い 1 27 29 31 33 35 部位別皮膚温(手甲)(℃) 37 23.5℃条件(後半) 25℃条件(後半) 図 12 部位別皮膚温(手甲)×部位別寒暑感(手) 非常に 暑い 7 20℃条件(前半) 部位別寒暑感(足) 側にあるが、22℃、23.5℃条件は徐々に快適側に移行し ている。一方、25℃条件は前半開始後 30 分が経過すると やや不快側に変化している。また、20℃条件では、前半 開始 40 分以降から不快に感じやすくなっており、 これは 寒暑感の変化と対応している。 また図 10 の付添役の室温 希望も、寒暑感の申告結果とよく対応していることが分 かる。 3.3.2. 部位別皮膚温と部位別寒暑感との関係 図 11～13 は部位別皮膚温(額、手甲、足甲)と部位別寒 暑感(頭、手、足)の関係であり、条件別に患者役 4 名(20℃ 条件のみ 3 名)の平均値をそれぞれ示す。 図 11 の額×頭の関係について、 前半は皮膚温が約 34.3 ～35℃付近であれば「どちらでもない」 、皮膚温が 35.5℃ を超えると「やや暑い」側となった。後半は皮膚温が約 34.3～34.8℃付近でも「どちらでもない～やや暑い」と申 告結果にややばらつきが見られるが、25℃条件では額の 皮膚温が上昇しやすく、 「やや暑い」側に申告されやすい と言える。 図 12 の手甲×手の関係について、前半は皮膚温に関 係なく「どちらでもない」であるが、後半は寒暑感が皮 膚温と比例していることが分かる。後半では手全体も布 団の中に入れていたことで皮膚温が急に上昇したため寒 暑感も「やや暑い」側に変化した。 図 13 の足甲×足の関係について、前半・後半ともに 寒暑感が皮膚温と比例している。後半に就寝姿勢となり 肩まで布団をかけても、足先は前半・後半を通して常に 後半 23.5℃条件 6 22℃条件(前半) 5 23.5℃条件(前半) 4 25℃条件(前半) 3 20℃条件(後半) 2 22℃条件(後半) 非常に 寒い 1 27 29 31 33 35 部位別皮膚温(足甲)(℃) 37 23.5℃条件(後半) 25℃条件(後半) 図 13 部位別皮膚温(足甲)×部位別寒暑感(足) 布団の中に入っていたため、前半と後半との間で明確な 違いが生じなかったと思われる。 謝 辞 本研究の実施にあたり木村工機株式会社より大きな協 力を得た。また被験者として多くの方に実験に参加して 頂いた。記して感謝の意を表す。 寒暑感 非常に 暑い 7 20℃条件(前半) 6 22℃条件(前半) 5 23.5℃条件(前半) 4 25℃条件(前半) 3 20℃条件(後半) 2 22℃条件(後半) 1 非常に 寒い 31 32 33 34 平均皮膚温(℃) 35 23.5℃条件(後半) 36 25℃条件(後半) 図 14 平均皮膚温×寒暑感 快適感 非常に 快適 7 20℃条件(前半) 6 22℃条件(前半) 5 23.5℃条件(前半) 4 25℃条件(前半) 3 20℃条件(後半) 2 22℃条件(後半) 1 非常に 不快 31 32 33 34 平均皮膚温(℃) 35 23.5℃条件(後半) 36 25℃条件(後半) 図 15 平均皮膚温×快適感 下げて ほしい 20℃条件(前半) 3 室温希望 22℃条件(前半) 23.5℃条件(前半) 2 25℃条件(前半) 20℃条件(後半) 22℃条件(後半) 1 上げて ほしい 31 32 33 34 平均皮膚温(℃) 35 23.5℃条件(後半) 36 25℃条件(後半) 図 16 平均皮膚温×室温希望 下げて ほしい 20℃条件(前半) 3 22℃条件(前半) 室温希望 3.3.3. 平均皮膚温と心理申告との関係 図 14～16 は、それぞれ平均皮膚温と寒暑感、快適感、 室温希望の関係であり、条件別に患者役 4 名(20℃条件の み 3 名)の平均値をそれぞれ示す。 図 14 の平均皮膚温×寒暑感との関係を見ると、前半・ 後半ともに寒暑感が平均皮膚温に比例していることが分 かる。次に図 15 の平均皮膚温×快適感との関係を見る と、平均皮膚温に関係なく、快適感は「どちらでもない ～快適」となっている。図 16 の平均皮膚温×室温希望 との関係を見ると、平均皮膚温が 34℃までは「下げてほ しい～上げてほしい」とばらつきが生じているが、約 34℃を境に「変えなくてよい～下げてほしい」となり、 平均皮膚温が上がるにつれて「下げてほしい」側となる ことが分かる。平均皮膚温が低くても室温を「下げてほ しい」側にあるのは入室直後であったためである。 3.3.4. SET*と室温希望との関係 図 17 は SET*と室温希望の関係であり、条件別に患者 役4名(20℃条件のみ3名)の平均値をそれぞれ示す。 SET* の計算にあたり男性は 0.71clo、女性は 0.98clo、代謝量は 0.9met とした。前半は SET*と室温希望が全体的に比例 しており、 SET*が 22.5～24.5℃でほぼ 「変えなくてよい」 、 後半は SET*が 21℃以下で「変えなくてよい」 、22℃以上 で「下げてほしい」側となった。 まとめ 本報では、病室に誘引放射ユニットを設置した場合の 適切な設定温度について検討するために被験者実験を行 い、以下の結果を得た。 (1) 室温が高くなるほど各部位間の皮膚温の差が小さく なり、25℃条件では約 1.4℃まで差が縮まった。 (2) 着座姿勢では患者役は 23.5℃条件で快適かつ室温希 望も「変えなくてよい」であるが、付添役は 25℃条 件で室温希望が「変えなくてよい」となった。就寝 姿勢では患者役は 20℃条件で快適かつ室温希望が 「変えなくてよい」となった。 (3) 手甲や足甲など衣服から出ている箇所は、布団の中 に入ると皮膚温上昇に伴って暑い側に申告された。 (4) 平均皮膚温が 34℃以上になると快適側であっても室 温を「下げてほしい」側の申告が見られた。 (5) 患者役は着座姿勢では SET*が 22.5～24.5℃において 室温を「変えなくてよい」と申告した。 また、患者役の快適感の申告結果より、22℃条件では 他の条件に比べて快適に感じにくい結果となったが、こ れは温湿度環境の影響によるものかどうか判断できてい ないため、引き続き検討が必要である。 23.5℃条件(前半) 2 25℃条件(前半) 20℃条件(後半) 22℃条件(後半) 上げて ほしい 1 20 21 22 23 SET*(℃) 24 25 26 23.5℃条件(後半) 25℃条件(後半) 図 17 SET*×室温希望 参考 文 献 1) 糸井川 高穂, 羽山 広文, 絵内 正道, 菊田 弘輝：病室にお ける睡眠時の天井放射冷房に関する実験的研究, 人間と生 活環境,13(2),87-93,2006 2) 長野 克則, 持田 徹, 嶋倉 一實, 吉野 博：仰臥安静人体を 対象とした天井放射冷房システムの温熱環境設計に関す る実験的検討, 空気調和・衛生工学会論文集(81),59-69,2001 3) 金沢 麻梨子, 久保 博子：G-5 冬期に自宅でのエアコン利用 による室温変化が終夜睡眠に及ぼす影響, 人間-生活環境系 シンポジウム報告集 34,159-162,2010 4) 闫 寒月, 齋藤 輝幸, 久野 覚：夏期における全空気式誘引 放射空調の評価に関する研究, 空気調和・衛生工学会中部 支部学術研究発表会論文集, 第 14 号, pp.9-12, 2013 5) 丸山 茜, 齋藤 輝幸：夏期屋外から入室後における全空気 式誘引放射空調の熱的快適性評価に関する研究 その 1,そ の 2, 日本建築学会大会学術研究発表会論文集, 2014 6) Hardy, J. D. and E. F. DuBois：The technique of measuring radiation and convention, J. Nutr., 15(5), pp.461-475, 1938
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