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    ├── 空気感染防止の考え方
    ├── 空調・換気についての 基礎知識
    ├── 換気量による感染防止
    ├── 気流の性質と一方向流の形成方法
    ├── 一方向流による感染防止~気流アレンジメント
    ├── 適用例~住宅その他全般
    ├── 適用例~ファーストフード店・カフェ
    ├── 適用例~飲食店・居酒屋
    ├── 適用例~事務室
    ├── 適用例~学校
    ├── 適用例~避難所
    └── 適用例~乗り物

~ PDF概要説明資料はこちら ~

概要説明資料さらっと考え方が理解できる資料です。まずはこちらをご覧ください!(スライム級)
一般説明資料もう少し詳しく説明しています。(ホイミスライム級)
避難所の感染防止・空調換気システム資料避難所の感染防止と空調換気を両立するシステムの提案資料です避難所の感染防止と空調換気を両立するシステムの提案資料です。

もくじ




はじめに


 現在、多くの国でワクチン開発が急がれています。

 しかしなら、空調換気により一定程度以上の対策を図れたなら、ワクチンに勝るとも劣らない感染防止効果が得られるものと考えます。

 ワクチン開発はいたちごっことなりますが、空調換気による方法は病原体や対象者を問わず有効で、将来にわたり健康的で安心できる社会を守っていくことができます。

いたちごっこ、それはイタチプレイ

※ 尚、ここで提案する技術や方法については、一般論や既に行われている方法もありますが、多くはみじんこ総研独自の勝手な推論や対策の提案・提起であり、感染防止効果が確認されたものではありません。また、機能・法規への適合や他者の特許等知的財産権の不侵害を保証するものでもありませんので、ご了承下さい。


もっと能書きが読みたい!

 ロックダウンの場合、一律、外出自粛が求められてきましたが、実際に感染が起きるのは、風通しが良く閑散とした屋外空間ではなく、ほとんどが屋内空間においてなのではないでしょうか。また、夏になれば、感染は一旦終息するという話を聞きますが、果たしてそうでしょうか。

 インフルエンザ等の一部のウィルスは、温暖になると流行が終息しますが、これは、喉や鼻の粘膜が潤いウィルスの浸入を防止しやすくなる、ウィルスが多湿環境では水分を吸収して落下し浮遊し続けない、そもそも高温多湿環境ではウィルスは生きられない、といった理由が挙げられるようです。

 しかしながら、コロナウィルスの場合は、高温多湿なブラジル等の地域でも感染が拡大しています。
コロナウィルスは、太陽に晒されると数分で死滅するそうで、湿度が十分にあればインフルエンザ等と同様の理由で感染しにくくなることは考えられますが、人体がキャリアとなり、主に飛沫感染により拡大を続けていることを考えると、感染を広げているのは主に屋内であり、夏になり屋外の気温が上がり日差しが強くなっても、あまり関係ないのではないでしょうか。

 それどころか、涼しい春の間は窓を開けての換気が可能でしたが、梅雨になると雨が降りこむため、また、盛夏にはクーラーを作動させることになるため、窓を締め切ることが多くなり、室内空気も乾燥し、感染防止の観点からは、より不利な状況になるのではないかと考えております。
夏を問題なく乗り切ったとしても、秋・冬になると再流行すると言われています。

 このため、みじんこ総研では、屋内(室内)での感染防止を可能とする空調換気方法の確立が喫緊の課題であるものと捉えており、たたき台となる解決案を、当ページにて提起させて頂きました。
感染防止のための基本的な考え方や原理、具体的な構成例等について提案しております。

 皆様が希望を取り戻し、安心して安全に事業や活動を再開するお手伝いになりましたら何よりです。

 また、現在のところ、場当たり的に記事を追加していますが、間違い等修正し、より有益でわかりやすい情報にアップデートを続けていければ、と思います。

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基本的な考え方

 みじんこ総研が提案する、空調換気によるコロナウィルス等感染防止方法基本的な考え方について解説します。

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換気により感染防止...できるの!?

 先日、WHOにより、エアロゾルによる感染の可能性が示唆されましたが、以前から換気の重要性は認識されており、積極的に換気が行われてきました。

換気による感染防止方法(換気量不十分)

 しかしながら、気流には、拡散対流といった性質があります。
このため、基本的に、感染者の呼気は広がってしまいます。

 換気しても、お互いの息を吸い込むこととなる! 


なら一体、どうすれば良いのですか...!!

 みじんこ総研では、飛沫の他、一定以上の濃度となるエアロゾルに強い感染力があるものと仮定し、これらを避けることにより感染防止を図れるものと考えております。具体的な方法としては、

  1. 換気量を大きくして呼気を薄める

  2. 換気量を大きくして感染防止(エアロゾルを希釈し濃度低下)

  3. 飛沫や高濃度のエアロゾルを遮断

  4. スクリーンやパーティションにより飛沫や高濃度のエアロゾルを遮断

    ※ソーシャルディスタンスを確保することにも同様の効果があるものと考えますが、気流により、希釈される前のエアロゾルが他者に到達する可能性を考えると、このように遮断する方法がより安全と考えます。スペースの有効利用という意味においても、遮断する方法が合理的と考えます。



  5. 1と2を組み合わせる

※換気による感染防止の詳細については、「換気量による感染防止方法」のページをご参照下さい。



しかし、色々問題がある...!!

~換気による感染防止の課題~

  • 必要換気量がわからない!
  • そんなに換気できないYO!
  • 窓を開けて換気すると雨風が入る!
  • 空調エネルギーがきっとすごいことに!
無理や...

※一般的な省エネ対策としては、熱交換器を導入する方法があります。事業者向けですが、環境省からの助成事業(令和2年度)が実施されています。
 → ほじょきん!? ウホッ! だ、大好きだっちゃ!

~ 熱交換器について ~

 春・秋は中間期と呼ばれ、外気が適温に近いため、換気を十分行うことで冷暖房に代えることができますが、冷暖房が必要な夏や冬は、換気により室内の涼しさや温かさを排出してしまい、エネルギーのロスになってしまいます。 省エネルギー化の為には、換気設備に熱交換器を設置し、排気中の温熱または冷熱(熱や冷たさ)を、吸い込んだ外気により回収させることが効果的です。

省エネに効果のある置換空調システムの構成

省エネルギー上効果的な置換空調の構成例

※一般的な空調換気設備の基礎知識をまとめています。「空調換気の基礎知識」のページをご参照下さい。



それなら、呼気を拡散させずに排出しよう! ~ 一方向流の形成 ~


 従来の換気方法がウィルスを拡散させるのに対し、
「一方向流」を形成すると、ウィルスを含む呼気をごっそり排気できます!


一方向流によりウィルスを含む呼気を排気し、感染防止を図る

一方向流の気流中、互いに風下とならないよう座席配置することで、
理論上、空気感染を防止することができます!


一方向流による気流の風上・風下に立たないことにより、エアロゾルによる空気感染を防止

このような計画方法を、便宜上、「気流アレンジメント」と呼んでいます。



一方向流と気流アレンジメントについて

 一方向流は、気流の性質を踏まえて形成させます。一方向流と在室者の座席等滞在位置を組合せ、気流アレンジメントを計画します。

一方向流とは?

 簡単に言うと、ざっくり一方通行となる気流のことです。
 一方向流は、完全に平行する気流に限らず、放射方向や、屈曲する流れとすることもできます。


一方向流いろいろ

一方向流は、鉛直・水平・斜め・放射方向や、屈曲など、色々計画できます!

感染防止のための一方向流のバリエーション 水平、放射方向

置換空調や局所排気も一方向流

 サーバールーム、手術室、クリーンルームに用いられる置換空調・換気システムや、キッチン・ドラフトチャンバーに用いられる局所排気システムも、一方向流を形成し、利用しています。
 これらでは、室内で排出した空気や熱をごっそり排気し、また、逆流による汚染を防止します。

サーバールームや手術室、クリーンルームの置換空調や、キッチン、ドラフトチャンバーの局所排気も一方向流を作り出します


気流の性質と一方向流の形成方法

 気流は、同じ風量であっても、吹出口(給気口)周囲と吸込口(排気口)周囲とで性質が異なります。

吹出口(給気口)周囲と吸込口(排気口)周囲とでは、気流の性質が異なります。噴流と到達距離、一方向流の範囲

※空調用語では、吹出口から、風速が秒速20㎝になる位置までの距離を、「到達距離」と言います


 吹出気流は、噴流により、大きな到達距離を実現できますが、汚染空気に当たると、これを拡散させてしまいます。
 これに対し、吸込気流は、影響範囲は大変小さいですが、一定範囲では汚染空気を確実に排出することができます。

吹出口(給気口)周囲と吸込口(排気口)周囲の気流の性質を把握します。

 これらの性質をふまえて、吹出口と吸込口を適切に配置し、一方向流の形成を図ります。


気流アレンジメント

 気流アレンジメントは、このように、吹出口から在室者周囲を通過し吸込口へ到達する、連続的でスムーズな流れを誘導し、乱れにくい一方向流を形成させ、汚染空気による交差感染を防止する方法です。

※気流の性質や一方向流の形成についての詳細は、「気流の性質と一方向流の形成」のページをご参照下さい。

※さらに、一方向流の形成と気流アレンジメントの計画方法の詳細は、「一方向流による感染防止~気流アレンジメント」のページをご参照下さい。


計画方法

 条件により、換気、遮断、気流アレンジメントを、適宜組み合わせて計画します。

換気、遮断、気流アレンジメントを組合せます

※ウィルス放出メカニズムと感染防止条件の設定・方法について、「空気感染防止の考え方」のページにて詳細に解説しています。併せてご参照下さい。



施設や用途ごとの適用例


施設や用途による感染防止の適用例

 具体的に、施設や用途ごとの適用例を示します。

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住宅その他居室全般住宅その他居室全般ダクト・制気口は、造作により間接照明と組み合わせることなどにより、感染防止効果と高い意匠性とを両立することができます。
ファーストフード店・カフェファーストフード店・カフェ高密度の座席配置でありながら、効果的に感染防止を図る計画方法の提案です。
飲食店・居酒屋飲食店・居酒屋非常に感染力が高いと思われる居酒屋等においても確実に感染防止を図ることができる計画方法の提案です。
オフィス・事務室オフィス・事務室一般的な事務室における、気流アレンジメントによる感染防止方法の提案です。
学校学校の教室内での感染防止を図る方法の提案です個別の遮断スクリーンや換気方法についての提案です。
避難所避難所の空調換気による感染防止避難所内の空調換気と空気感染防止を両立するシステムです。
構成によっては、ブース内の個別温度調整も可能となります。
病院・診療所、体育館、競技場、その他施設

その他の施設での空気感染防止方法の提案です。
通路

長い通路は十分な換気が行われないことがあり、注意が必要です。
乗り物乗り物自動車、鉄道、バス等の車内の空気感染防止方法提案です。

やり過ぎに関する自省及び開き直り

 これらのほとんどは、コロナウィルスの感染力がほとんど不明だった緊急事態宣言中に考えたものであるため、やり過ぎ感が滲み出ています。
しかし、実際の導入にあたっては、これらを適宜ソフトにして適用すれば良いのではないか、と考えております。

~ 実際の導入イメージ ~

× 何もしない(アカンでしょうな) <  ◎ 実施(適宜アレンジ)  <   上の適用例(やり過ぎかも)


そのうち、程々の適用例もUPしていきたいと思います。

※コロナウィルスは、国により感染力が異なっているという見方もあります。以前は「〇〇国の政策・対策が正しかった」という意見が踊っていましたが、俯瞰してみると、東アジア・ヨーロッパといった広い地域ごとに感染状況は異なっています。
 人種、民族、慣習、自然環境等による要因や、これら要因へのウィルスの対応・進化もまた要因となってるかも知れません。COVID-19は、既に30種類以上の変容が確認されているそうです。多民族国家にて人類のDNAの多様性に対応した株が、ほぼ単一民族国家の日本に入ってきた時に、感染力や重症化率が変わらないとは言い切れません。また、国内のみならず、海外では、非常に感染拡大が深刻な地域もあります。このため、より安全な対策方法も準備しておくことは、社会のレジリエンスの為に有効ではないかと思います。
 ということで、やりすぎ適用例も、とりあえず残しておこうと思います。

病院・診療所、体育館、競技場、その他施設

 (記事作成中)


通路

従来、通路部分は、換気を計画する(または換気経路とする)場合と、そうではない場合とがあります。

室内通路

 客席間通路等、居室内の通路については、単位時間・単位面積あたりに通路上に位置している人は、在席している人と比較して少なくなるため、当該室全体で十分換気ができていれば、相対的に感染のリスクは小さいものと考えます。

階段

 階段部分では、感染しやすい条件が揃いやすいのではないかと考えます。

 一般に、階段部分には専用の換気設備は計画されません。一定以上の階数の、中~高層建築物の場合、避難階段・特別避難階段が設置されますが、屋外階段を除いて、これらの階段室や附室(前室)は区画されており、内部には空気が長時間滞留してしまいます(正確には、煙突効果により、上部階の扉の隙間からゆっくりと廊下に吸い出されて換気されます)。
 階段部分(階段室)は、長時間滞在する空間ではありませんが、利用時は昇降の運動により呼気量が大きくなってしまうため、複数の利用者が連なって昇降する場合などは、先行者の呼気を吸い続けることになってしまい、感染の恐れが高くなるのではないかと考えます。

 とはいえ、階段室の構造は、火災発生時の火炎や煙の遮断のため、出入口の扉(防火戸)は通常時閉鎖させておき、通過時のみ手で開ける計画とすることが一般的であるため(常時開放し火災時に自動閉鎖させる場合もあります)、扉を開放して換気することが困難(違法)です。
煙感知器を設置し、扉を常時開放・火災時自動閉鎖式にしたり、煙感知器連動防火ダンパーを有する換気設備を新たに設置するといった方法も考えられますが、簡単ではありません。

 このため、常時閉鎖式の防火戸により区画された階段室は極力利用せず、また、利用の際は、他の利用者と時間・距離を空けて利用する、といった運用が現実的なのではないでしょうか。

廊下

 専用の給排気口を持たない細長い廊下では、歩行中の感染者の呼気による高濃度エアロゾルのホットスポットが維持されやすいのではないかと考えます。
また、廊下空間の容積に対する換気回数は小さくなりがちのため、感染しやすい空間であるものと考えられます。

一定以内の間隔ごとに制気口(給気口・排気口)を配置し、換気することで、局所的に汚染した空気を排出し、高濃度エアロゾルによる感染のリスクを抑制できるのではないかと考えます。

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設計・検証および検査・確認方法

 具体的な事案ごとの設計や、効果の検証、検査・確認方法について解説します。(新築工事・改修工事共)

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従来の気流のシミュレーション方法

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 従来の気流のシミュレーション方法には、一般に、風洞実験と、気流解析(CFD:Computational Fluid Dynamics / 数値流体力学)によるものがあります。

  • 風洞実験
  •  縮小した模型を作成し、実験室内で実際に風を起こし、風の影響を検証します。
    大掛かりとなりますが、得られるデータに信頼性が高く、条件を変更しながらの多角的な検証が可能となります。

  • 気流解析
  •  コンピューターを用いて解析を行うものですが、計算方法自体が完全に確立されておらず、近似的なシミュレーションとなります。
    風洞実験ほど正確ではありませんが、コンピューター上の計算で完結できるため、より低コストで簡易にシミュレーションを行うことができます。
    とはいえ、建築分野では超高層ビルの気流解析等に用いられるものであり、特殊なケースを除き、小規模な建築物や内装工事に用いられることはほとんどありません。

 風洞実験と気流解析は、それぞれ一長一短のため、多くの場合、組み合わせて行われます。
 しかしながら、気流解析の建築分野での利用は、主に強風による構造や周囲への影響等を評価するものであり、人体の発熱や自然対流等、変動する多くの要因が重要となる室内の繊細な気流解析は、そもそも条件の仮定自体が困難で信頼性が低くなるものと考えられます。
 さらに、ほとんどの場合において、室内空間におけるコロナウィルスの空気感染防止の為の検証には、いずれの方法も高コストとなり過ぎるかと思います。(中国の建築設計事務所がCFDによる気流感染シミュレーションを行っているそうですが)
 また、最初から実験・検証しながら計画・設計を進めていくのは合理的ではないため、次項に示すような手法により、設計や検証・検査を行うことを薦めます。


設計および検証・検査手法の提案

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 決まった方法があるわけではありませんが、具体的に設計・計画や検証・検査を行う方法について紹介します。

現在の技術やリソースで実施可能な方法


  1. 設計・計画段階
  2.  既設の条件を調査・整理し(改修の場合)、気流アレンジメント等の視点を活用し、適切な構成を採用または構築することにより、効果的かつ合理的に感染防止が可能となる設計を行います。

     気流は、後述する方法により可視化することで、振る舞いを検証することができます。
    しかしながら、設計段階においては、室内の構成や設備等の条件による気流の振る舞いを予測する、設計者の能力やセンスが重要となります。
     空調換気設備や気流に関して勉強・研究することにより、必要な見識を習得し、しょくにん的なカンを手に入れることで、手戻りのない、効果的な設計が可能となります。このため、設備や気流についての勉強会や研修の開催も有効かと考えております。

     さらに、計算や数値基準等を示すことにより、一定程度の有効性を担保する方法も考えられます。

     このように、設計者の技量により設計し、そのまま施工することもできますが、大規模な空間などの場合は、CFDによる検証を併用することで、リスクを抑えて合理的に設計することができるかも知れません。

     いずれの場合も、設計段階では、正確に気流を予測できないため、また、使用時の条件は変化するため、余裕を見込んだり安全側に考えることが必要と考えます。

     尚、感染防止対策は当然重要ですが、冷暖房効果等を発揮できないと、空調自体が意味を成しませんので、これらを両立させる効果的な設計を心掛けることが大切です。
    また、省エネ上、多くの場合で従来より条件が厳しくなるため、熱交換器を導入する等の配慮をすることが重要です。

     その他、建築基準法による内装制限・消防法・条例等、法令への適合が必要となります。行政機関への届出や立会検査等が必要となる場合もありますので、ご注意下さい。

  3. 検査・確認段階
  4.  気流アレンジメントや置換空調とした場合、水蒸気発生装置や線香等を用いて気流をトレースすることができます。
    これらにより水蒸気や煙を発生させ、気流を可視化し、逆流したり拡散して空気感染を起こさないことを確認します。

     計画通りの必要な気流を得られない場合、パーティション等の調整や風量の調整等、条件を修正し、フィードバックを繰り返します。

    巻き返した気流により空気感染を引き起こす可能性がある場合

     さらに、当該施設の運用時には、物品、使用人員、室内のPC等による発熱、窓際ペリメーターゾーンの外皮負荷等、検査・確認時とは条件が変化します。このため、一定程度の条件の変化を吸収可能な余裕を見込むことが肝要となります。
    気流の検査・確認時は、人の位置や動作等、複合的に条件を変化させながら気流を確認することも大切です。

     尚、煙感知器が設置された室での検査・確認の際は、いずれを用いた場合も、あらかじめ養生しておくなど、発報しないように対策をしておく必要があります。また、煙を用いる場合、火気に注意しましょう。

    ※現在、CO2センサーを用いて炭酸ガスの濃度を測定することにより、呼気の濃度を予測する方法が提示されています。
    呼気の濃度は、換気量の不足のバロメーターとなりますが、気流アレンジメントにおいても、気流による汚染空気の排出状況の確認に用いることができます。

IoT技術の一般化により可能となる方法

 CFD(コンピュータによる気流解析)の導入が容易になった場合、計画対象となる屋内空間の家具や什器等の配置を含めた3Dデータ化と併せることにより、容易に気流のシミュレーションや設計・計画の検討ができるようになるものと考えられます。

 上述のように、現在のところ、CFDは気楽に利用できるほど一般化しておりませんが、コロナウィルス感染防止という非常に強い社会的ニーズを背景に開発が促進されると、個人レベルであっても容易に導入可能となるかも知れません。

 既存の室内空間を3Dデータ化する方法については、現在、既にiPad等を用いて室内空間の形状をスキャンするアプリや技術が存在しています。

空間スキャナ参考

 これらにより、室内空間の形状をスキャンし得られた3Dデータに新たにパーティション等を追加するなど加工し、さらに人や熱の発生源を配置し、シミュレーションする対象の条件を設定します。
 個人レベルでこれらのシステムが導入可能となることにより、複合的に条件を変更しながら検証し、シミュレーション結果のフィードバックを繰り返すことができるようになり、一定程度の信頼性の高いシミュレーションが可能となるものと思われます。
 しかしながら、それでもやはり室内環境においては、対流等の多数の要因が相対的に大きな影響を及ぼすため、適用は、空調換気により大きな風量や風速を作り出す場合などに限られるのではないかと想像します。

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既設空調設備の改変

 ルームエアコンやPAC(パッケージエアコン)等、既設の空調設備は、吹出の噴流が強く、感染者の呼気および含まれるウィルスを拡散させてしまいます。 このため、これらの吹出口をカバーしつつ吹出空気を必要な個所に送り込む方法や、室内のウィルスを含む還気を再供給させないよう、簡易な仮設ダクトを設置する方法等を提案・提起します。

既設空調換気設備の改造・改変

鉄道車両の空調換気設備の改変例

 (記事作成中)

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 (記事作成中)

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スクリーン、ビニルカーテン、パーティション、什器等について

 感染防止の為に設置するスクリーン等の材質や火災予防、除菌についての考察および解説です。

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材質

 カーテン等は、ビニル等、表面が平滑な材質を使用すると、清掃が容易となります。
厚手のシート・パネルは、音もほとんど遮断してしまうため、会話によるやり取りを必要とする部分には、かつての有人切符売り場のように、ピンホール状の小さな開口を多数設けるか、一定の大きさの開口を設け薄いシートを張るなどとすると良いかと思われます。
教室の机を囲うスクリーンは、黒板の文字が見やすいよう、平滑な樹脂板を用いると良さそうです。

火災予防

建築物の規模等の条件により、消防法や条例にて煙感知器の設置義務や消防等の検査義務が発生します。
また、そうでない場合も、コロナウィルス感染防止の為のビニルカーテンによるボヤ事件が早速発生しているそうですので、設置にあたっては、感染のみならず、火災予防上も安全となる運用を心掛けて下さい。

除菌方法

 ブース内等は、特定の人物のみが使用する場合は高頻度の除菌は不要であると考えますが、不特定多数の客が利用する客席などは、客が変わる度に消毒することが好ましいと考えます。この場合、ノズルからミストを噴出させる除菌システムを導入することにより、従業員等の清掃時の感染のリスクを低減しつつ、作業量をも低減することができます。


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終わりに

 本ページで紹介した感染防止方法は、記事を書き起こしながら、自らも「大げさだな」「ここまでする必要あるかな」と自問自答を繰り返していました。
コロナウィルスの感染が終息し、何事もなかったかのように日常を取り戻せたなら、それは何よりですし、ここに紹介した方法は、大仰過ぎだよ、と笑って頂ければ結構です。

 しかしながら、再び感染拡大の火種が残る社会となった場合や、予想されたように「Withコロナ」と言われる状況が継続することになった場合に、多くの事業や活動が再開できず、立ち行かなくなるケースがこれからも後を絶たなくなるのではないかと考えられます。
その時に、立ち行かなくなった方々にとっては、決して「大げさ」などではないのではないでしょうか。

 事業者の皆様は、現在必要ないと判断したとしても、このような対策方法が存在することを覚えておいて頂き、最悪のケースを回避して頂ければ、と思います。

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設計・コンサルティングのご依頼やお問合せについて

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 一級建築士事務所みじんこ総研合同会社では、当ページで解説した気流アレンジメント等の手法による空調換気方法や感染防止の為の内装計画について、設計・コンサルティング等のご業務を受け付けております。

 その他、みじんこ総研では、オープンイノベーションによる提携や共同研究開発等に積極的に取り組んでおります。詳細は「みじんこ牧場」をご覧ください。
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