飛沫・エアロゾルの可視化とは

撮影協力：慶應義塾大学 理工学部 応用化学科 環境化学研究室 奥田 知明 教授
研究室URL： https://www.applc.keio.ac.jp/~okuda/

・一般環境での発音時の可視化
・清浄度の高い環境で発音・息を吐いた時で可視化
・清浄度の高い環境でマスク着用時に漏れ出る呼気

一般環境で、発音時に発生する飛沫・エアロゾルを可視化した事例です。微粒子可視化システムは、微小な粒子を高感度に捉えられるため、飛沫・エアロゾルだけでなく、室内に滞留しているほこりや微粒子も同時に可視化される場合があります。

そのため、一般環境では、発音によって発生した粒子と、もともと空間中に存在していた粒子を判別しにくくなることがあります。飛沫・エアロゾルの挙動を確認するには、撮影環境の清浄度、背景粒子の少なさ、照明条件、画像処理条件を整えることが重要です。

粒子数のカウント機能を使用する場合も、対象粒子だけを評価できるように、撮影前の環境確認やしきい値設定などの調整が必要になります。

• 0.3マイクロの粒子が12個～72個
• 0.5マイクロの粒子が12個～32個

”ぱぴぷぺぽ”の半濁音を発声した時と、ゆっくりと息を吐いた状態の可視化を行っています。外乱となる滞留する粒子が少ないため、飛沫はもとより呼気に含まれる微小なエアロゾルまで判別できるレベルで可視化できています。

マスクを着用した状態で、ゆっくり息を吐いた時のエアロゾルを可視化しています。不織布マスクでは、エアロゾルが漏れ出る様子はほとんど確認できません。一方、ウレタンマスクでは息を吐いた時に漏れ出るエアロゾルが可視化できています。

くしゃみの際に飛散する飛沫を測定しています。PTV（粒子追跡法）で画像から飛沫の速度ベクトル（U,V,W）を算出しました。PTVでは、飛沫が動きをハイスピードカメラで撮影し、撮影されたスーパースロー映像から飛沫の移動量を求めます。くしゃみの際の飛沫を定量的に評価できます。

飛沫・エアロゾルの飛散の仕方、滞留する様子までを可視化。画像処理でよりわかりやすくすることで、条件の違いを比較しやすくなります。

撮影協力：筑波大学 体育専門学群 浅井 武 先生
感染経路として器具されているエアロゾルを可視化して、PIVで解析。ランナーの呼吸を例として残留するエアロゾルの周囲への影響を評価しています。

撮影協力：藤田医科大学 医学部 歯科・口腔外科学講座 小林 義和 先生 金 珉廷 先生
歯科治療中に飛散してしまうミストを見える化しています。歯科治療では、医療従事者や患者の方への飛沫感染によるリスクがあります。飛散してしまうミストは、バキュームを使って吸引をしています。吸引の効果を可視化技術で検証した事例です。

オフィスワークでの人からの呼気が周囲へどのように拡散していくか？検証しました。呼気に含まれるエアロゾルを可視化用レーザーシート光源を使用して見える化しています。