屋内での感染拡大の追跡を高速化する手法を開発(Concordia researchers create faster way to trace how diseases spread indoors)

2025-08-26 カナダ・コンコルディア大学

コンコルディア大学の研究チームは、屋内で病原体がどのように拡散するかをリアルタイムで追跡・解析する新手法を開発しました。フォトカメラとセンサーにより感染者の動きを捉え、それに基づく空気や病原体の拡散モデルと組み合わせて、感染リスクを迅速に推定します。本手法では、人を「質量を持たない移動する放出源」と見なすことで、従来モデルより大幅に計算を簡略化しています。研究では、個人が出入りした直後の空気の乱れは約40秒で収まり、影響範囲は1メートル程度と確認されました。これにより、標準的ラップトップ上で1秒間の拡散を3.8秒でシミュレーションでき、病院など複雑な建築環境でもほぼリアルタイムでリスク評価が可能となります。また、この手法は換気システムに警告を出し、空気循環を最適化することも可能です。将来的には、本手法が生成するデータをAIの学習材料として活用し、完全なシミュレーションをせずとも感染拡散予測ができるシステム構築も期待されています。本研究成果は『Building and Environment』誌に掲載されました。

<関連情報>

移動する感染者による病原体拡散パターンのリアルタイム解析 Real-time analysis of pathogen dispersion patterns resulting from a moving infectious person

Zeinab Deldoost, Fuzhan Nasiri, Fariborz Haghighat
Building and Environment  Available online: 9 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2025.113153

Highlights

  • Novel method models pathogen dispersion from moving source with reduced computational costs.
  • Movement affects local airflow; ventilation governs broader dispersion patterns.
  • Real-time simulation integrates with infectious person tracking systems.
  • Enables dynamic modeling for airborne infection risk mitigation indoors.

Abstract

Maintaining indoor air quality is particularly challenging in shared spaces where both healthy and infectious persons may be present. Thus, it is essential to continuously monitor such spaces and take preventive action (ventilating) to mitigate infection transmission among other users. This study proposes a novel method for real-time detection of infectious persons and dynamic modeling of pathogen dispersion during and after their presence. The objective is to inform building operators to take appropriate action such as providing more ventilation. The method must meet two key requirements: 1) It must continuously track the infectious person’s location using real-time data from sensors and cameras without relying on predefined movement paths, and 2) it must provide simulation results with computational times close to real-time, enabling immediate decision making based on pathogen concentration levels. To reduce computation time, the person is modeled as a virtual pathogen-emitting zone. Results show this abstraction only affects airflow within 1-m of the source, with minimal impact beyond, aligning with previous studies. This approach by decoupling of equations significantly speeds up simulations. In the presented case study, the simulation required 3.84 s to model 1 s of real-time pathogen dispersion, with an acceptable error margin of 3.8 %, using a personal computer. This approach offers a practical and efficient solution for real-time infection risk assessment in shared indoor environments.

1104空気調和
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