新型コロナ環境下の身体運動における感染リスク評価システムの開発とその展開

• 研究課題/領域番号: 21K19695
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分59:スポーツ科学、体育、健康科学およびその関連分野
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 浅井 武 筑波大学, 体育系(名誉教授), 名誉教授 (00167868)
• 研究分担者: 洪 性賛 筑波大学, 体育系, 研究員 (10638547) ; 中山 雅雄 筑波大学, 体育系, 教授 (70217941) ; 丸山 剛生 東京工業大学, リベラルアーツ研究教育院, 准教授 (90181833) ; 中村 純 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (30130876)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: コロナ / 空気 / エアロゾル / ウイルス / 流体 / 可視化 / 暴露リスク / 感染 / 身体運動 / スポーツ / 換気 / 感染リスク / 空気感染 / 運動

研究開始時の研究の概要

教育現場やスポーツ現場では，手洗い，消毒，マスク着用等の日常生活におけるリスクヘッジは奨励されているものの，肝心の身体運動下における呼吸気や外気の流れ，その相互作用，感染リスク等が明らかでなく，手探り状態で運動を実施しているのが実態である．
本研究では，筑波大学スポーツ実験棟，PTV（Particle Tracking Velocimetry）可視化システム，高解像度高速カメラシステム，ウォータースプレイ噴霧装置，感水紙，スモークトレーサーを組み合わせて，実世界同様の実座標系での広区域における身体運動と流れ場の動態を，高精度に可視化，計測する，身体運動下感染評価システムの開発に挑戦する．

研究成果の概要

本研究では、移動型フルスケールマネキンと粒子追跡流速測定システムを用いて、対面通過時における呼気（噴流）由来のエアロゾル粒子の流れ場を可視化、計測し、ウイルス暴露リスクを検討した。その結果、換気の有無に関わらず、対面通過時のエアロゾル粒子数のピークは、歩行時、ジョギング時、ランニング時、スプリント時ともに、通過後5秒以内に発現し、その後急速に低下することが明らかになった。また、通過速度が大きいほど、このピークは小さくなり、これは、呼気と外気の相対速度が増大して粒子の拡散が促進されるためと考えられた。さらに、換気条件におけるエアロゾル粒子数は、無換気条件に比べて、顕著に少ないことが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

空気感染の原因となるエアロゾル粒子の挙動は、空気の主流や換気の流れ場の影響を受けるために、極めて複雑で不明な点が多く、その動態とウイルス暴露リスクの関係を明らかにすることが求められている。本研究により、対面通過時のウイルス感染リスクを低下させるためには、吸気を中断する、少なくとも1ｍ以上の物理的距離を確保する、風上の方に位置する等の対策を、対面通過後5秒以内に行うことが、特に効果的であることが示唆された。これらの知見は、さまざまなウイルスに適用可能と考えられた。