新型コロナウイルス感染症の拡大に際し、医療従事者を守るフェイスシールドの設計を「くしゃみシミュレーション」で支援

※ダッソー・システムズの取り組みについてBlog記事を転載いたします。

ダッソー・システムズは、新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) の世界的な感染拡大に際し、一丸となって対処するべく、オンライン・コミュニティ「3DEXPERIENCE Lab OPEN COVID-19」上で、人の「くしゃみシミュレーション」を行い、フェイスシールド(PPE: Personal Protective Equipment 個人防護具)の開発プロジェクトを支援しています。フェイスシールドは、ウイルスを含んだくしゃみの飛沫と健康な医療従事者の呼吸器系との間で、感染を防ぐための重要なバリアになります。くしゃみはCOVID-19を含む病原体が拡散する要素の一つです。人がくしゃみをした時の現象を確認するためにシミュレーションを活用することで、現在開発中あるいは既に配備されているさまざまなフェイスシールドの有効性について理解を深め、設計の改善に役立てることができます。

ダッソー・システムズは、数値流体シミュレーション(CFD)ツールであるSIMULIA PowerFLOWを使用して、くしゃみによる飛沫が飛散する現象を理解するために、くしゃみの流体シミュレーションを実施しました。SIMULIA PowerFLOWは、液体や空気の流れを解析する非定常シミュレーション・ツールとして、航空機業界や自動車業界で広く使用されています。

SIMULIA PowerFLOWを用いたくしゃみシミュレーションは、口から吐き出される空気の速度を時間の関数として使用しているだけではなく、飛沫の粒径や分布特性などの公開データに基づいて実行されます。シミュレーション結果は、リアリスティック・モデル（デモビデオ）で表示され、くしゃみと同時に空気中に放出される唾液粒子の軌跡や装着されたシールド表面への付着状態に加えて、シールドの内側やシールドを装着した人の周辺に流れ込むエアロゾルを確認することができます。このシミュレーションは計算効率に優れているため、シールドの全長や幅、人と人の距離などを含む種々のパラメータの影響を素早く検討することができます。

ダッソー・システムズのオープン・イノベーション・ラボである3DEXPERIENCE Labは、新型コロナウイルス感染症の拡大防止に向けたいくつものイニシアチブに取り組んでいます。デザイナー、エンジニア、科学者、メーカー、シミュレーションの専門家など、さまざまな知見を持つプロジェクトメンバーをクラウド版3DEXPERIENCEプラットフォーム上でつなぎ、短期間に多くのアイデアの検討と絞り込み、設計とエンジニアリング、製造課題の解決が可能です。これらのイニシアチブは、COVID-19の感染拡大に直面する地域医療を支えるべく、適切なソリューションを提供することを目指しています。

OPEN COVID-19 コミュニティで、異なるフェイスシールドを使用して行われたくしゃみシミュレーションの結果については、こちらをご覧ください。