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 百聞は一見にしかずの言葉通り、目で見せられるとなるほど非常に分かりやすい。理化学研究所が開発主体となって開発・整備を進めている世界最高レベルのスーパーコンピューター「富岳」を使った新型コロナウイルスの飛沫(ひまつ)感染のシミュレーションの結果だ。

 理研は2021年度からの供用開始を目指して整備中の富岳について、社会課題である新型コロナウイルス対策にいち早く貢献する観点で、この4月から幾つかの研究テーマに提供を開始してきた。新型コロナウイルスの治療薬の研究や、遺伝的に重症化しやすい人を予測する研究などがその対象だが、そのテーマの1つである室内環境におけるウイルス飛沫シミュレーションに関する記者勉強会が11月26日に開催された。研究の代表者を務める理化学研究所計算科学研究センターのチームリーダーで、神戸大学大学院システム情報学研究科教授の坪倉誠氏が説明を行った。

 タクシーや電車、航空機などの内部で飛沫がどのように広がっていくのかをスパコンでシミュレーションした模様は、テレビなどでも報じられているのでご覧になった方もいるだろう。会話をしたときや歌を歌っているとき、咳(せき)をしたとき、マスクを着用したときなどの実測に基づいて、さまざまな場面を想定したシミュレーションが行われた。乗り物内の他、カラオケボックス内や飲食店、屋外でのバーベキューシーンなどでも、それぞれ飛沫がどのように飛散するかをシミュレーションしている。

 坪倉氏が指摘したポイントの1つは、「落ちる飛沫と漂うエアロゾルの2つに対策をしなければならない」ということだ。写真は咳をしたときの飛沫の様子だ。飛沫は直径1マイクロ(マイクロは100万分の1)メートルから1mm程度の間に分布し、10マイクロメートルがピークとなる。写真のシミュレーションでは、飛沫は直径に応じて5マイクロメートル程度までが青から水色、それ以上大きくなるにつれて、緑から黄色、赤で表現されている。

咳をした直後は大きな飛沫が飛んでいる
エアロゾルは20秒たっても空中に漂う(いずれも提供:理研・豊橋技科大・神戸大、協力:京工繊大・阪大)

 2枚の写真を見比べていただければ分かるように、咳をした直後は大きな飛沫が1m程度の範囲で飛ぶが、数秒で下に落ち、一方で青いエアロゾルは20秒たっても空中に漂っている。会話や歌、咳で飛沫のサイズに変化はないが、量には影響し、3分間会話を続けると咳1回と同じ3万個ぐらいの飛沫・エアロゾルが生じ、歌だと1分間で咳1回分が飛散するのだという。

 シチュエーションごとのシミュレーションで、坪倉氏が意外だったと挙げたのは、タクシー内で窓を5cm程度開けても換気の上乗せ効果がほとんどなかったことだ。逆に、外気を取り込む設定でエアコンをつけておけば、風量を大きくしなくても換気ができるという。「無理に窓を開けなくても、窓を閉めてエアコンを作動しておけば、十分な換気が達成できることが分かった。対角線状に窓を開けても、風が吹き抜けるわけではなく、ドアの近くの空気しか入れ替わっていない」と坪倉氏は説明した。

 また、野外でバーベキューを行うことを想定したシミュレーションでは、近い距離にいると飛沫を浴び、風速や風の方向によってはリスクが高まる可能性があることを示した。そのうえで「野外だと安全と考えるのは危険。無風や微風では方向によってはリスクが高まることも理解すべきだ。野外活動でもマスク着用で飛沫を減らす効果は高いし、マウスガードでもマスクに比べると小さいけれど効果は期待できる」(坪倉氏)などと語った。