報告
最新知見に基づく室内の飛沫感染対策

通常の飛沫には「マスク着用」
エアロゾルには「換気 」
で対応を
「富岳」
による高精度・大規模シミュレーションから編集部

理化学研究所は文部科学省と連携し、スーパーコンピュータ「富岳」の計算資源するのかを見たのが図１だ。

フィルタを透過する飛沫数（青マスクの効果について坪倉教授ら数（赤色）が最多、つまり、もっとた結果、マスク・顔に付着する飛沫色）が最少で、フィルタに捕集されのチームは、飛沫飛散抑制（飛沫のも高い飛沫飛散抑制効果を示したの布マスクでも飛沫飛散を抑える効果は十分にある飛散を抑える）効果と気流抑制（飛は、不織布マスクである。

ただ、飛沫の粒径別のマスク透過沫が気流に乗り遠くまで飛散するのを防ぐ）効果が確認されたことを６㎛よ

マスクの素材による飛沫飛散抑制効のの、隙間から放出されるエアロゾ

り大きな飛沫はほぼ全数捕集するも率を見ると、不織布マスクは果の違いに関するシミュレーション

月に発表している。８月には新たに、

来 年 の 共 用 開 始 に 向 け 開 発・ 整 備 中 だ が、 今 般 の 国 難 と も い え る 状 況 を 踏 ま え、を、新型コロナウイルス対策に資する５つの研究課題に供出している。「富岳」は、いち早く成果を出すことをめざしての取り組みだ。

ル（緑色）は多い。不織布は、フィ感染の予測とその対策」は、理化学「室内環境におけるウイルス飛沫など感染リスク低減策を、具体的か転条件やパーティション配置の仕方クの定量的評価と、空調の効果的運るところだ。めざすのは、感染リス規模なシミュレーションを行っていの飛散経路に関する、高精度かつ大重ねていない。

た。ポリエステルと綿は１枚構造で、者は最低性能のケースとして設定し前者は手作りとしては最高性能、後シャツを素材とした綿相当のもので、たポリエステル相当と、着古したＴ

布マスク２種は、シーツを素材としクと手作り布マスク２種の計３種。

比較したのは、市販の不織布マスは、不織布マスクより少ない。トー分、隙間から放出されるエアロゾル

る飛沫は多くなってしまうが、その通りやすいため、フィルタを透過す

一方、布マスクは目が粗く空気がくが、隙間から放出されてしまう。

え、逃げ場を失ったエアロゾルの多め多くの飛沫を捕集するが、それゆルタの目が密で空気を通しにくいた析ソフト・ＣＵＢＥを使用、従来の理研が開発した超大規模熱流体解られている。

ン工業など産学共同のチームで進め大学と大王製紙、鹿島建設、ダイキ

技術科学大学、九州大学、東京工業

ら本稿では、マスクの性能評価とオオンラインで開催した。その内容かディアに公表する「記者勉強会」を６月と８月に、最新の研究成果をメ

ム情報学研究科の坪倉誠教授らは、ムリーダーで神戸大学大学院システ

理研計算科学研究センター チー即したシミュレーションである。

る状態で着用しているという現実にの場合、息苦しさなどから隙間があて着用するのが理想だが、ほとんど設定した。マスクは、顔と密着させマスクと顔の間に隙間がある状態をマスクは、どちらも数十㎛以下の比

不織布マスクとポリエステル相当布があることが、図１からわかる。

ぼ同等の飛沫の捕集・飛散抑制効果

当の布マスクは、不織布マスクとほ感染リスクの定量的評価と具体的対策を示す研究所（理研）のほか、神戸大学、つ定量的に示すことである。

スーパーコンピュータでは処理に膨フィスにおけるエアロゾル対策を取タルで見ると、特にポリエステル相大な時間がかかる飛沫、およびごくり上げる。のくらいの飛沫が、どのように飛散こうした条件で咳をした場合、どを捕集し、やはり同等の性能を示す。

較的小さな飛沫に対しても８割程度

飛沫の数ではなく体積比で見ても、微小な飛沫（以下、エアロアゾル）

マスクのサイズは３種とも同一で、大阪大学、京都工芸繊維大学、豊橋とその対策」の最新知見の一部を報告する。職場における対策の一助としてほしい。

本稿では、５つの研究課題のうち、「 室内 環 境 に お け る ウ イ ル ス 飛 沫 感 染 の 予 測結果を公表した。

5010

地方公務員 安全と健康 フォーラム 2020.10

Special Issue

坪倉教授によれば、体積の大きな飛沫ほど含んでいるウイルス量が多い（逆に、エアロゾルに含まれるウイルス量は少ない）ことを考えれば、飛沫数より体積比のほうが、付着透過 放･ 出されるウイルス量を、より正確に反映しているという。

気候や体調に応じたマスクの使い分けをこれらを総合すると、全体的に飛沫飛散抑制効果が高いのは不織布マスクだが、ポリエステル相当の布マスクにも、十分な飛散抑制効果がある。綿相当の布マスクも、大きな飛沫に限れば、かなりの割合を捕集しており、飛散抑制効果は決して低くはない。

この結果を踏まえ坪倉教授は、「気候や体調などに応じ、性能優先で不織布マスクにするか、呼吸のしやすさを優先させてポリエステルや綿の布マスクにするか、使い分けると良い」とする。

マスクの素材による飛沫飛散抑制効果の違い

そして、「最悪の選択は、マスクを着用しなかったり、外してしまったりすること」と述べ、できるだけせる）リスクの低減に努めてほしい

マスクを着用することで、感染（さと訴えた。
図１･

マスク・顔付着

マスク透過

隙間から放出◆空気を通しにくいた
め、マスクを透過する
粒 子 は 少 なく、捕 集される粒子は多い

粒径別のマスク透過率

不織布マスク100（%）
80
粒子数比率◆特に、粒径50μm以
上 の 大きな 粒 子は、ほぼ全数捕集される

60
402000.30.5

1.02.05.010.0

20.0

50.0 100.0 large◆隙間から放出される
飛 沫 、特 にエアロゾ
ルは、布マスク2種より多い→粒径（μm）

粒径別のマスク透過率

80
粒子数比率

ポリエステル相当

100（%）

60◆空気を通しやすいため、マスクを透過する粒子は多く、捕集される粒子は少ない

4020

布マスク

00.30.5

1.02.05.010.020.050.0 100.0 large→粒径（μm）

粒径別のマスク透過率100（%）◆隙間から放出される
飛 沫 、特 にエアロゾ
ルは、不織布マスクより少ない◆粒子の体積比で見ると、ポリエステル相当の 布 マスクは 、不 織
布 マスクと同じく全体の8割程度の飛沫を捕集する

80
粒子数比率

綿相当

60402000.30.51.0→粒径（μm）

2.05.010.0

20.0

50.0 100.0 large

提供：理研・豊橋技科大・神戸大, 協力：京都工繊大・大王製紙

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次に紹介するのは、マスクの「被いう、これまでの通説を覆す結果とクを除き、ほとんど期待できないと←せ、ほぼブロックする。マスクの主な効果は飛沫飛散抑制効果であり、マス感染防御効果」、つまり人から飛沫いえる。

被感染防御効果は医療用のＮを受けない、自分を守る効果につい飛沫侵入を防ぐ効果も確認された不織布マスクてのシミュレーションである。図２

エアロゾル対策キーワードは「換気」

顔に密着

3500

は、人の上気道モデルを用いて、さただ、マスクに隙間がある状態で500

まざまな大きさの飛沫を顔の周囲に均等に配置、深呼吸６秒後に付着ししい。では、エアロゾルにはどう対はエアロゾルの侵入を防ぐことは難

マスク無しでは、吸引する飛沫の応すれば良いのか。そのキーワードた飛沫の分布を見たものだ。
㎛以上の大きな飛沫（赤色、うち気」だ。
図３は、・５㎥の病室に４つの緑色）のほとんどは顔の表面や鼻腔、 と し て 坪 倉 教 授 が 挙 げ る の が 「 換
口腔に付着するが、エアロゾルは気㎛以下の飛沫（青色）

口腔

1000

不織布マスク

alllarge

100.0

50.0

20.0

10.0

5.0

2.01.0

道に入り、喉頭ベッドを配置。換気能力がないエアコンを設置し、新鮮空気供給口及び気管奥2500

粒子数︵個︶

3000

alllarge

100.0

50.0

20.0

10.0

5.02.0は、上気道奥まで到達する。
不織布マスクを隙間がある状態で1000

大きい飛沫が、主に頬付近に付着するだけ→粒径（μm）

室内空気排出口が設置されていると鼻腔1500

着用すると、上気道まで浸入する飛坪倉教授によると、病室に限定せず、

咽頭

粒子数︵個︶

喉頭

2000

マスク無し

咽頭

2000

沫数はマスク無しの３分の１となり、 いう設定のシミュレーションである。
大きな飛沫の侵入をブロックする効「小さな部屋」ととらえても差し支えないという。
この部屋を仮想的に汚染空気（エ鼻腔1500

1.00.50.30.50.30

隙間から侵入したエアロゾル（ 青 色 ）が 上 気 道 奥まで到達果は高い。ただ、隙間から侵入する㎛以下のエアロゾルは、マスク無しと同様、上気道奥にまで達する。に比べ、より早く部屋全体の空気がアロゾル）で満たした後、エアコンまう。

エアロゾルはその小ささゆえ、さら清浄化されることを、図３は示してをＯＮにすると、エアコンＯＦＦ時

一方、不織布マスクを密着させている。供給口から入る新鮮空気の量に下気道、そして肺にまで達してし着用した場合は、エアロゾルは隙間＊モデル図の中の、赤・緑は大きな飛沫、青は小さな飛沫（エアロゾル）を表すはエアコンＯＮ／ＯＦＦ時で変わり

3500

95

からも侵入せず、大きな飛沫と合わ

呼吸 6 秒後の飛沫付着数↓不織布マスク（顔に密着）◦ほとんどの飛沫・エアロゾル
は、ブロック→粒径（μm）

エアロゾル（青色）
が上気道奥まで到達

口腔

気管奥

82

不織布マスク（顔隙間あり）◦マスク無しに比べ、上気道に入る飛沫数は3分の１◦20μmより小さい飛沫に対する効果は限定的0←マスク無し◦大きな飛沫は鼻腔や口腔に付着◦20μmより小さい飛沫は、気管奥まで到達
2500

20

マスクの被感染防御効果

3000

50

図2

呼吸 6 秒後の飛沫付着数

顔隙間あり

20500

提供：理研・豊橋技科大・神戸大, 協力：京都工繊大・大王製紙

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Special Issue●❶●❶

新鮮空気の流入量が同じであっても、エアコンをつけて空気を循環させることで、室内の換気は進む
提供：理研・神戸大, 協力：鹿島建設・阪大
図4はないが、エアコンにより空気を循500秒後パーティションが起こす「換気ムラ」に注意●❷環させるだけで、エアロゾルの排出●❷が促されるのだ。

●❶

続いて紹介するのは、デスク間の●❶エアロゾルは非常に軽いため、通230秒後パーティションが、空気の汚染度に●❷常の飛沫よりも長い時間、空気中をや空気供給・排出口も設置されてい●❷

及ぼす影響を見たシミュレーション

エアコンでも運転させること、またるオフィスという設定だ（図４）。

エアコンON時

漂い、より広く拡散してしまう。そ可能であれば（空気供給・排出口がこのオフィス内の空気が一様に汚エアコンOFF時である。換気能力があるエアコン等ない部屋では必ず）、定期的に窓をれた状態から換気を始めると、全体①新鮮空気供給口 ②室内空気排出口れを防ぐためには、換気能力がない

開けて換気することが、エアロゾル的な汚染量は、パーティションの有

赤：汚染空気／緑→青の順に清浄による感染リスクを下げることにつ

仮想的に汚染空気で部屋を満たした後に換気を行った場合の比較。床から160㎝の高さを上から見たもの。

無で大きく変わることはない。

エアコンON時とOFF時の換気効果の比較ながる。

図3

パーティションの有無による換気ムラ（オフィス）

オフィス（18人、269㎥）を対象にした、飛沫及びエアロゾル感染のリスクを評価
各種法令により、一定基準（20〜30㎥／h／人）を満たした外部空気との換気がなされているオフィスを想定◦室内の空気が一様に汚れた状態で換気を開始し、710秒後の様子。赤→緑→青の順で空気が清浄◦室内では局所的に換気の悪い場所ができ、パーティションありの場合は、空気が清浄な場所との差が大きい◦こういった換気ムラをできるだけ少なくすることが、エアロゾル感染リスクの低減において重要

パーティション
（床上160㎝）
あり

デスク周辺は、「パーティションあり」のほうが、「無し」よりも、空気が清浄になっている。

パーティション無し

右上と左下は、「パーティションあり」のほうが、汚れた空気がたまっている。
提供：理研・神戸大, 協力：鹿島建設・阪大

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パーティションありでは、デスク周一に空気がきれいになるのに対し、ただ、パーティション無しでは均気が澱まないような対策」を勧める。 ティションだが、これを１４０㎝にるエリアには扇風機等を設置し、空説明。そのうえで「汚染空気がたま下げるだけでも、換気ムラによる局ミュレーションは１６０㎝のパーという結果を得ている。図４のシ

計算科学研究センターのサイト「記者勉強会の資料と動画は、理研せてくれたメッセージを紹介したい。

最後に、坪倉教授が本誌読者に寄ホールでのシミュレーションもご覧（※）でも公開されており、（本稿

坪倉教授は、「パーティションをになれます。これらは、地域の病院所的な空気の汚染を抑えることがで辺の空気は清浄化される半面、左下のコピー機などが置かれるようなエ

高くするほど、特に正面への飛沫飛や介護施設、学校、音楽ホール等でで触れられなかった）教室や多目的散抑制効果は高まるが、エアロゾルの飛沫感染対策に必ず役立つものときるという。

パーティションは床上１４０㎝が適切

図５のシミュレーションからは、による感染リスクが高いエリアもで思います。併せて、民間の事業者やリア、右上の上司が着席するようなパーティションは床上１４０㎝以上きてしまう」とし、そのバランスを19.5(Time,sec)

パーティション：なし

19.5(Time,sec)

パーティション：床上120㎝
口より少し高い※
正面へのリスク低減効果は限定的

19.5(Time,sec)

パーティション：床上140㎝
目線の上、頭の高さ※
正面へのリスク：「無し」の1/10

19.5(Time,sec)

パーティション：床上160㎝
頭が隠れる高さ※
140㎝とほとんど変わらない効果

ロゾルによる感染が懸念される。

換気ムラには、パーティションのなぜ、こうした換気ムラが起こる

でないと正面へのリスク低減効果は地域住民の方々にも、この知見を広エリアに汚染が目立つ。これらのエ

坪倉教授は「パーティショ

とるうえでも、パーティションの高く周知していただけば幸いです」。

◦パーティションの高さは、床上120㎝では不十分であり、140㎝程度の高さは必要◦140㎝と160㎝では、ほとんど効果は変わらない◦空中に飛散するエアロゾルについては、別の対策が必要となる（本文参照）

高さも影響する。のか？

限定的である一方、１６０㎝以上にさ＝床上１４０㎝を勧める。

リアでは、マスクを着用してもエアンは、部屋全体に行き渡ろうとするしても、効果はほとんど変わらない

提供：理研・神戸大, 協力：鹿島建設・阪大※ 身長170cmの人を想定

空気の流れを妨げてしまうため」とパーティションの高さによる飛沫飛散への影響
図5※ https://www.r-ccs.riken.jp/jp/fugaku/corona/projects/tsubokura.html

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