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» 2021年06月25日 09時00分 公開

室内のコロナ感染リスク分布を可視化する新システム、清水建設と順天堂大学COVID-19

清水建設と順天堂大学 教授 堀賢氏は、日常生活や業務の場面に感染対策があらかじめ織り込まれた建築「Pandemic Ready」の実現に向けた研究開発の一環で、マイクロ飛沫感染と飛沫感染を統合した室内感染リスク分布の可視化システムを開発した。

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 清水建設は、順天堂大学 大学院医学研究科 感染制御科学 教授 堀賢氏と共同で、室内のCO2濃度分布と在室者の位置情報を基に、マイクロ飛沫※1感染と飛沫感染の両面から室内における新型コロナウイルス感染症の感染リスクを評価し、建物空間内でのリスク分布をモニター画面上で可視化するシステムを共同開発したことを2021年4月22日に発表した。

※1 マイクロ飛沫:咳やくしゃみから出た飛沫のうち、5ミクロン以上の径のものは、水分を含み重いので1〜2メートル程度しか飛散しないが、5ミクロン未満のものは空中でしばらくの間漂うと考えられている。空気感染のもととなる飛沫核(1〜2ミクロン相当)よりやや大きく5ミクロン未満のものをマイクロ飛沫といい、これが2メートルを超えた距離にまで広がる可能性が指摘されている

室内のCO2濃度分布を基にマイクロ飛沫感染リスクを評価

 新型コロナウイルス感染症の感染経路は、飛沫、マイクロ飛沫、接触とされている。うち、飛沫とマイクロ飛沫の代表的な発生源は、人の呼吸や発話、咳などであり、感染リスクの大きさは室内のCO2濃度と相関関係にあると考えられている。一方、CO2濃度が低く換気状態が良好であっても、在室者が密集・密接していれば飛沫感染のリスクが生じる。

 上記のような新型コロナウイルス感染症の特性を踏まえて、清水建設と堀氏は、マイクロ飛沫感染と飛沫感染を統合した室内感染リスク分布の可視化システムを開発した。

新システムによる感染リスク算出プロセス 出典:清水建設

 新システムは、室内のCO2濃度分布を基にマイクロ飛沫感染リスクを評し、在室者の位置情報から飛沫感染リスクを評価する。マイクロ飛沫感染のリスク評価では、CO2センサーが検知した室内複数点のCO2濃度から空間補間手法※2を用いて室内全体の濃度分布を推定した後、新たに開発した計算手法により、在室者が吸引する可能性がある感染性粒子量の分布に変える。

※2 空間補間手法:センサーなどを用いて計測した実測値などの既知のデータを用いて、周辺のデータを予測する手法

 一方、飛沫感染のリスク評価では、近距離無線通信を利用した高精度測位システムで取得した在室者の位置情報を基に、人からの距離に応じて減少する飛沫の到達率を勘案して、飛沫由来の感染性粒子吸引量を算出する。最終的に、マイクロ飛沫、飛沫それぞれに起因する感染性粒子吸引量をベースに室内各所の感染リスクを総合的に評価し、リスクレベルを色分けした分布図をモニター画面に映す。

 新システムを室内感染リスクのモニタリングに利用することで、例えば、フリーアドレスオフィスの利用者が入口のディスプレイや個人のスマートフォンで室内の状況を事前に確認し、リスクの小さい座席を選んで執務できるようになる。また、施設管理者も、空調を用いた外気導入量の調整や窓開けのタイミングを適切に判断することが可能になる。さらに、モニタリングデータと空調機器を連携させることで、リスクの高い空間を局所的に換気する自動制御機能の構築も後押しする。

 モニタリングを目的とした常設利用のみならず、1〜2日程度の利用で、感染リスクの高い場所を特定し、感染症対策の改善も図れる。

 共同開発に当たっては、堀氏の医学的知見と助言を基に、清水建設が感染リスク算出手法や空間補間手法による濃度分布の作成技術を開発した。清水建設と堀氏は、日常生活や業務の場面に感染対策があらかじめ織り込まれた建築「Pandemic Ready」の共同研究も推進している他、マイクロ飛沫の挙動解明にも取り組んでおり、その成果を今回のシステムにフィードバックすることで、リスク評価のさらなる精度向上につなげていく方針を示している。

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