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2021.01.29

LINK for Society

大規模集客イベントでの
感染をどう防ぐか?
実地計測からリスクを評価し、安全につなげる
競技場内の写真
KeyPointコロナ禍において安全に大規模なイベントを開催するためには、どのようなことに注意し、どのような対策を立てればよいのだろうか。産総研ではさまざまな分野の研究者が協力し、スタジアムに設置したCO2センサ、画像センサ、音響センサなどの機器で多様な側面から選手やスタッフ、観客の行動を測定し、データを分析することにより、飛沫や飛沫核による感染リスクなどを評価、スポーツイベント会場での感染抑止に向けた指針づくりなどに協力している。
Contents

スタジアムで観客の3密状況を計測

保高新型コロナウイルスの感染拡大が続くなか、スポーツイベントのような大規模な集客イベントは開催しにくい状況が続いています。昨年は、国の定めた指針などに従って、無観客もしくは集客人数や収容率の上限を設定し、感染症対応ガイドラインなどを策定、感染予防を実施して開催していました。集客人数や収容率を限定することで、イベント時の感染リスクは下がることが想定されます。しかしながら、実際にリスクがどの程度下がるのかについて、科学的根拠に基づいた算出はなされていません。スタジアムの中に人を大勢入れたらリスクがどのくらい上がるのか、また、具体的にどのような対策をとれば感染リスクが下げられるのかなどについては、まだまだわかっていないことが多いのが現状です。

 イベントには多様な形態があり、人の動きもそれぞれに違い、当然、感染するリスクも異なってきます。実際にイベントを行う側が知りたいのは、そのイベントを開催する場合に、観客を増やすとどの程度リスクが上がるのか、リスクが高い場所がどこにあるのか、どのような対策を講じればより効果的な感染予防ができるのか、ということです。

 私と内藤は2020年3月から、東京大学医科学研究所の井元教授、福島県立医科大学の村上准教授らの有志研究チーム(MARCO)と連携して大規模マスギャザリングのリスク評価の検討を進めてきました。リスク評価の中では、実際のスタジアムにおける観客の行動や換気率の情報が重要であることから、これらの現実解を求め、2020年10月、日本プロサッカーリーグ(Jリーグ)と協力し、実際の試合会場で3密状況や観客の行動計測、そのリスク評価を行うプロジェクトをスタートさせました。最初に、FC今治、モンテディオ山形、川崎フロンターレ、北海道コンサドーレ札幌などのJリーグのクラブに協力していただき、公式試合の場でデータを測定して分析結果をモデル化し、現在のJリーグの対策がどのくらい効果的なのかということと、安全を維持しながら観客収容率をどの程度まで上げられるのかといったことを評価することにしました。評価に必要なデータとして、場所ごとのCO2濃度の変化とスタジアム内での人々の行動を測定しました。

内藤場所ごとのCO2濃度計測は、主に私と篠原が担当しています。CO2濃度は、密閉密集の状態を知る一つの指標になると考えています。室内の化学物質のリスク評価においても、換気は重要なパラメータであり、CO2濃度は部屋などの換気状況を知る指標としてよく用いられています。地下鉄などの換気実験でもCO2濃度を指標として使用しています。

 ただ、CO2濃度では、人間同士がどのくらい密接しているかはわかりません。このとき頭に浮かんだのが、ステレオカメラ画像を用いて人流計測を行い、そこから混雑状況のモニタリングなどを行う、人工知能研究センターの大西が研究している技術でした。あの技術を使えば密接の状態は計測できると思い、早速、大西に連絡を取りました。Jリーグとの最初の打合せから2日後だったと思います。

大西私はこれまで、花火大会会場やスタジアムの周辺でどのように混雑を回避するか、コンサートホールでは災害時にどのように誘導すればスムーズに避難ができるかなど、ずっと群衆の動きを対象とする研究をしてきました。私が担当する のは、カメラの画像とAIを使い、人がどこに何人いて、それぞれの距離はどのくらいであるかを自動で算出して、人々の密集、密接の度合いを計測することです。コロナ禍以前から、茨城県立カシマサッカースタジアム試合時の混雑解消のための人流計測を行っていましたが、今回は混雑解消ではなく、人と人との距離をどのようにとるかという新しい課題に挑戦することになりました。

保高私自身は、福島第一原子力発電所の事故で放出された放射性Csや土壌汚染、休廃止鉱山のリスク評価/管理やコミュニケーションの研究をしてきました。今回は、各研究者が捉えたデータを束ね、暴露経路ごとにリスクを分類・評価し、どの場所のどのような行動が感染リスクとなっているのか、どのような対策が有効かを検討する役割を担っています。新型コロナウイルスの感染経路は、主に飛沫感染、接触感染、飛沫核(空気)感染です。内藤、篠原のCO2濃度計測によって密閉度・密集度がわかれば空気感染によるリスクもある程度わかりますし、大西の画像解析技術によって人々が近い距離にいるとわかれば飛沫感染のリスクが推定できます。

大西研究チーム長の写真坂東研究員の写真

2万人を超えるイベントのリスクを評価する

保高当初の計画では、観客の感染リスク評価だけを予定していたのですが、選手や審判、スタッフなどのリスクも重要だという話になり、全体を把握するためにスタジアム内のロッカールームや審判室など選手やスタッフが活動する場所も計測することに変更しました。Jリーグのクラブチームの協力のもと、11月、12月には計4スタジアム、6試合で計測し、そこである程度の知見を得ることができました。

篠原屋外スタジアムの場合、スタンドには試合開始前から終了まで長時間大勢の観客がいますが、屋外なので換気は常時できており、CO2濃度の増減があってもノイズ程度の差でしかありません。

 一方、ロッカールームや審判室は試合中のCO2濃度が低く、ハーフタイムには上昇しますが、試合後半が始まると減衰していくことから、室内の換気がなされていることが把握できます。これまでの計測結果から、CO2は人が大勢いるときにより高まり、人数が少ないときには下がることが明らかになっていますから、CO2濃度は換気の指標としてだけではなく、人の 密度の指標としても使えると考えました。正確に人の密集度を測定するにはカメラを用いるのがよいのですが、トイレやロッカールームのように撮影のできない場所もあります。そういう場所ではCO2濃度から判断するなど、状況に応じて複数の技術を併用することで全体を把握することができるわけです。

保高これらの知見をもとに、ルヴァンカップ決勝戦での計測に臨みました。新しくなった国立競技場で行われたこの試合にはこれまでの計測で最大となる2万4000人を超える人が入場しました。

篠原CO2センサはスタジアム各所(メインスタンド階段や通路、トイレ、売店)のほか、ロッカールームや審判室などの室内にも設置しました。試合当日には合計32台のCO2センサを設置しました。

CO2センサ

CO2センサーの写真

客席やコンコース、トイレ、選手や審判の控室などに設置して二酸化炭素濃度を計測する。
濃度の値や上昇の仕方によって密閉や密集の度合いがわかる。

大西人の行動を計測する方法として、3種類のセンサを設置しました。まず、一画面で1000人ほど撮影できるカメラを用いて、応援方法やマスクの着用状況など観戦中の観客の行動はどのようなものかを画像から把握することにしました。次に、距離を計測するセンサを用いて、入場ゲートを入った観客がコンコースでどのような経路で動いているのかも測定し、さらに、ロッカールームや審判室にも別のタイプの距離を計測するセンサを設置しました。

 人々のそれぞれのふるまいについては、撮影した画像からAIが自動で個別に識別していきます。また、試合が盛り上がったときに観客が興奮している様子、声を出している様子などと、各所に設置されたCO2センサの数値を突き合わせて高リスクの状況を抽出していくのも、AIが自動で行います。

 ここで、会話、つまり音のデータもリスクを評価する指標となるのではと考えました。密接であっても会話のありなしで感染リスクは変わりますし、換気のよい屋外であっても近くでマスクなしで会話をすればリスクは高まります。ロッカールームなど狭い空間に人が密集する場所においては、人と人との距離だけでなく音も計測したほうが、飛沫感染のリスクをより正確に測定できるのではないかということで、音響信号処理の研究をしている同じ社会知能研究チームの坂東にも参加してもらうことにしました。

一画面で1000人ほど撮影できるカメラ

カメラの写真

両チームゴール裏の席を撮影して画像認識によって人の位置やマスクの有無、応援方法などを推定する。密集や密接の度合いがわかる。

坂東私はふだん、街中などの騒音の中で複数の人が話している声を、それぞれの人の話し方の特徴や聞こえる方向などに基づいて同定し、分離する研究を行っています。今回は話者の位置や会話量、声の大きさの情報から、その空間に飛ぶ飛沫の量を間接的に把握し、リスクの高低の評価につなげていくために、ロッカールームに音響センサを設置して音イベントデータを取得しました。

 音響センサといっても、個人の会話を録音することに抵抗のある人は多いですし、ロッカールームでの会話は試合の戦術などにかかわることも多く、チーム側も音声の測定を受け入れにくいという事情がありました。そのためここでは会話自体の録音はせず、あくまで音声を音の塊として捉え、どの方向からどの程度の大きさの音イベントが発生しているかという情報だけを取得するようにしています。ロッカールームについては、その音響データと画像データを突き合わせることで、どこにいる人がどの程度話しているのかということも推定することができます。

保高感染リスクは、滞在期間中におけるウイルスの暴露量で評価されます。そのため、CO2濃度などセンサによる測定の結果と、各空間に何人がどの程度の時間滞在するかといった行動測定の結果、呼吸量や会話数などの一般的な暴露パラメータなど、感染にかかわる要素を組み合わせてリスク評価をしていくことになります。

 実際の評価はこれからですが、例えば、屋外は人が大勢いても換気が十分されるので、マスクをして会話量が少なければ感染リスクは低い、トイレは密集状態になりやすくても、一人ひとりの滞在時間が短く、マスクをして会話をしないために感染リスクは高くない、などが評価できることになります。一方、狭い部屋に複数の人がいて会話量が多い場合には、相対的にリスクは高くなります。

 これらの計測結果を、1月12日にJリーグと産総研で発表しました。Jリーグのシーズンは2月下旬に始まるので、測定結果を早めに公表し、今年度のシーズン運営の方向性を検討する情報として活かしていただきたいと考えています。

音響センサ

音響センサーの写真

ロッカールームに取り付けて音のなっている方向と大きさを計測する。
画像センサと統合してどの人がどのくらいの大きさの声で話をしているかを特定することができる。

イベントごとに測定・評価し、考えることが重要

保高今回の測定結果がJリーグの運営の方向性や対策づくりに役立てられたとしても、あらゆる大規模集客イベントがJリーグと同じ方針で実施できるかというと、決してそうではありません。イベントごとに特徴も来場者の属性も異なり、感染リスクが高くなる場所や防止対策もそれぞれ異なるからです。

 例えば、サッカーは屋外競技場がメインで使用され、競技場も広いことから選手と観客の距離が離れていますが、バスケットボールは屋内施設の競技であり、選手と観客の距離は かなり近くなります。

大西同じ大きなスタジアムを使用する競技でもサッカーと野球では異なる点がありました。例えば、サッカーの試合ではトイレはハーフタイムだけ混雑しますが、野球の場合は応援するチームが守備の間やイニング間などバラバラにトイレに行く傾向にあります。今後は、それぞれのスポーツイベントの特徴に合わせた対策につなげていく必要があります。

内藤それぞれイベントごとに特徴が異なるとは言っても、測定を重ねることにより、私たちは今後、どのようなイベントのときに何を計測すればよいかということについて、ある程度助言できるようになるでしょう。

 産総研はスポーツイベントのほか、映画館や地下鉄、神社など、さまざまなところで測定を行ってきているので、それらの結果と合わせることにより、さらに詳細な評価ができるようにな るはずです。

距離計測センサ

距離計測センサの写真

出入り口ゲート付近にコンコースの状態が撮影できるように設置し、各観客の半径2メートルの範囲に何人の人がいるかを計測する。 密集や密接の度合いがわかる。

篠原主任研究員の写真保高研究グループ長の写真内藤研究グループ長の写真

産総研ならではの多彩な技術で社会に貢献したい

保高今回は、研究者それぞれの力を結集することによって課題解決につなげる取り組みができたと感じています。また、この調査はJリーグや各クラブ、スタジアムの皆様に協力いただけたからこそ行うことができました。社会に役立つ技術を開発するには、いろいろな場面で協力していただける方々が必要であり、ここで関係者の皆様に改めて感謝申し上げたいです。

大西コロナ禍で大規模集客イベントはすべて何らかの制限を受けました。そのような中、今回の測定を通して、私たちの技術によって人々が安心して集まれる環境づくりに少しでも貢献できればうれしいです。

坂東今回のプロジェクトの中で、私の音響処理技術の研究がさまざまな計測につながり、今起きている問題の解決に貢献できうることがわかりました。私たちの持っている技術を、社会に少しでも還元していければと考えています。

国立競技場のトイレ、ゲート、観客席でのCO2濃度の変化

国立競技場のトイレ、ゲート、観客席でのCO2濃度の変化を示した図

CO2濃度から、観客席では十分に空気による希釈がなされていること、またトイレやゲートでは一時的に濃度が高まる時間帯・場所があることが明らかになった。

篠原私は今回の測定結果を発表するときに、同時に換気の限界もアピールすることが重要だと考えています。接触・飛沫・空気感染の3つの感染経路のうち、換気によって防げるのは空気感染だけです。CO2濃度が低く、換気が十分な場所であっても、接触感染や飛沫感染は防ぐことはできません。マスク、手指消毒、人との距離を保つことを行ったうえで、さらに換気もするのだということを、しっかり伝えていく必要があるでしょう。

内藤さらに言えば、測っただけでは誤解を与えることもある、ということを忘れてはならないと思っています。測ることの意義はどこにあり、それを測ることでリスク低減にどのぐらい寄与するのか、そして、それをどのように伝えるのか。結果を誤解なく社会に出していくことは、私たちの課題でもあります。

保高研究者ができることは科学的根拠を提示することです。ただし、科学的な根拠を提示したとしても世の中が動くとは限りません。実際に対策を検討し、意思決定する者(例えば、今回はJリーグ)に情報を提供し、意思決定に役立てることも重要と考えています。今回の成果を、世の中をよい方向に動かすために使っていただけたらうれしく思います。

 産総研には、個人で専門分野を深めていくことが向いている人、個人での研究のほかに、ネットワークをつくって幅広い領域をカバーしていく人など、さまざまなタイプの研究者がいます。今回、このような幅広いメンバーと連携できたことで、多くの新しい視点が生まれました。これからも多領域をもつ産総研ならではの技術力と研究者のネットワークで、社会に貢献していきたいと思います。

研究者集合写真
地質調査総合センター
地圏資源環境研究部門
地圏化学研究グループ
研究グループ長保高 徹生 Yasutaka Tetsuo
保高 徹生 研究グループ長の写真
エネルギー・環境領域
安全科学研究部門
リスク評価戦略グループ
研究グループ長内藤 航 Naito Wataru
内藤 航 研究グループ長の写真
エネルギー・環境領域
安全科学研究部門
リスク評価戦略グループ
主任研究員篠原 直秀 Shinohara Naohide
篠原 直秀 主任研究員の写真
情報・人間工学領域
人工知能研究センター
社会知能研究チーム
研究チーム長大西 正輝 Onishi Masaki
大西 正輝 研究チーム長の写真
情報・人間工学領域
人工知能研究センター
社会知能研究チーム
研究員坂東 宜昭 Bando Yoshiaki
坂東 宜昭 研究員の写真

大規模イベントを実施するために必要な「現状」を計測しています。これらの計測技術を活用したい方はぜひご連絡ください。

産総研
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