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Hiroishi Deguchi
Tokyo Institute of Technology
@wideexit
deguchi@dis.titech.ac.jp
COVIC-19感染プロセスに対する
社会的コントロールシステムの構築
- 多目的で統計的な介入システムとして -
スライドの概要
-スライドシェアにアップした
Statistical & Multi-objective Social Control of Infection Process of COVID-19 - (191P)のサマリーです
Ver 0.6 20200320
https://www.slideshare.net/HiroshiDeguchi/statistical-multiobjective-
social-control-of-infection-process-of-covic19-230739649
感染プロセスを防御するために、感染プロセスを確立的に遮断するための6
種類のフィルター概念を導入した。その上で6種のフィルター施策の組み合
わせによる感染コントロールの概念図を示した。
施策の背後にある感染メカニズムをを示すために、介入政策を表現できる1
万人規模での都市で各年代の人(エージェント)が役割を持って30分単位
で活動しそこで感染が生じるエージェントベースモデルを作成し、シミュ
レーションを12の施策に対して行なった。
シミュレーション結果はフィルター施策の組み合わせ指数(FDI)に分岐点が
あり一定以下で感染が抑えられることを示しているが、その数値そのものを
実際の施策と対応させることはできない。その代わり、施策の実行水準と感
染の広がりの二つのサーベイランスに基づく動的な感染制御の仕組みを社会
に導入することを提言した。
付録A ここで用いたシミュレーションを実際ダウンロードして実行するための手引き
付録F 病院での交差感染防止のためのグレーゾーン管理の重要性について
全体の要旨
感染過程を便宜上3つに分解します
場の汚染感染している人から場
へのウィルスの排出
汚染された場による個人の汚染 汚染された身体
汚染された
身体からの
感染
汚染された場
感染している個人
ここでは便宜上感染プロセスを次の三つに区
分する (1) 感染している人による場の汚染, (2)
汚染されている場による人の身体の汚染 (3) 汚
染されている身体からの感染
1
2
3
個人の排出防止フィル
タ(例:エチケットマ
スク)
場の消毒フィルター
空間距離による防御
PPE(個人防御道具)
個人の身体の消毒
(例:手洗い)
感染プロセスを防御する6種のフィルター概念
(1)
(2)
(3)
(4)
個人の汚染防御
フィルター
身体の汚染から
感染を防御する
フィルター
(例:ワクチン
接種)
(5)
場の閉鎖に
よる場の汚
染防止フィ
ルター
ここでは6つのタイプの感染防御の施策を感染
防御フィルターとして区分する。確率的な感染プ
ロセスでは、これらのフィルターは 汚染や感染
のプロセスに介入してそのリスクを低減させる。
(6)
(5)
(6)
ここで低減す
る6種のフィ
ルターの組み
合わせによる
感染コント
ロール施策の
概念図
Vaccination
Start
Threshold of
Medical Resource
for Severe Patients
Threshold of
StartingClosing Policy
Threshold of Strong
Closing Policy
Time
Severe Patients
in Hospital
Total Number of
Infected Persons
Time
Finish
Infection
Process
Strong
Interventions
Strong
Interventions
Strong
Interventions
Strong Interventions
by Filter Policies under
the execution serveillance
強い閉鎖介入発動ライン
強い介入
感染総数
感染の
終了
強い介入 強い介入
重傷者への医療資源の
危機ライン
弱い閉鎖介入発動ライン
ワクチン開始
重症患者数
フィルター型対策をその実行率のサーベイラ
ンスを公開し人々の意識を高めつつ強化!
5 Days
2m
1
3s
4m
0
Infection
20.8
0.2
4c
5
3m
5 Days
1
p23s
=1-P23
p3s4c
p3s4m
=1-P3S4C
p4cd
5 Days
3 Days
3 Days
1
1
1
3 Days
5 Days
3 Days
p12m
=1-p12
p12
p4c4m
=1-p4cd
Hospital L1
Hospital L2Virus
Excretion
p23
Hospital L3
Not Detected
asymptomatic infection
3
3 Days
Combination of Models
Human Activity Model
Disease Stage Model
Stage Transition Model
Infection Model
Office Area
School
Hospital
Traffic
Tomb
Home Town
Virtual
Density
Control
Excretion
Control
Isolation &
Treatment
Policy
30 minutes
is a tick
Excretion
Control
Personal
Contamination
Protection
Personal
Contamination
Protection
Disinfection
Control
Disinfection
Control
Vaccination
Policy
Multi-Aspect Agent
Based Model by SOARS
Filter Model:
Intervention AspectDisease State
Transition Aspect
Human Activity
Model Aspect
City Structure
Model Aspect
Cohort & Family Structure
Model Aspect
1
2 3 4
5
複数視点のサブモデルから構成され介入施策を分析できる
ミクロなエージェントベースモデリング
病態遷移のモデル
エージェントベースシミュ
レーション言語SOARS
フィルター概念による介入モデル
人間の活動モデル(30
分単位の移動モデル)
都市構造のモデル 年齢構成と家族構成のモデル
1万人の人口の都市での感染を30分毎のエージェントの活動でモデル化している
COVID-19の感染プロセスと
それに対する政策介入に関す
る12のシナリオのシミュ
レーション結果の簡単な要約
より詳細な感染のグラフは 付録 C参照
SOARSで作成したシミュッレーションは
<https://bit.ly/2vCbm7l> からダウンロード
して実行できます。詳しくは付録 A参照
介入シナリオによって感染プロセスは多様な様態を示す
何も介入しな
いとこのモデ
ルでは人口の
半分が感染し
たところで感
染は終了する
S1(1)
S4(1)
S3(1)
S5(1)
未感染者総数
ワクチン接種者数
感染者総数
各時点での感染者数は決して一つのピークを持つとは限らな
い。また仮に感染過程が一旦抑えられたように見えても、ワクチン
接種か感染の蔓延で結果として社会的免疫が高まらない限り、再感
染過程が生じるリスクはなくならない
S1(1)
S4(1)
S3(1)
S5(1)
病態1以上の患者数
病態2以上の患者数
病態1の患者数
病態が重体かクリティカルの患者数
死者の総数
S4(1)
S1(1)
重症やクリティカルな患者は呼吸器病床を必要とする。シミュレー
ションは人口一万人当たりの必要数を示しており、これを100万
人都市などに当てはめると如何に厳しい状況になるかがわかる
仮に感染が一度止
まったように見え
ても、社会的免疫
がなくかつ世界的
パンデミックの状
況では少しでも対
策が緩まると再開
するリスクがある
S3(1)
S5(1)
病態が重体かクリティカルの患者数
12のシナリオのフィルター施策の組み合わせ指数
(FDI)と施策毎の感染者数と平均感染者数
シミュレーション結果はフィルター施策の組み合わせ指数(FDI)に
分岐点があり一定以下で感染が抑えられることを示している
FDI
FDI が小さいということは, 感染防御がより強力になること示している
どうやって分岐点以下
に感染防御ポリシー
(6つのフィルター)
の社会的な 実装とその
マネジメントを行うか
というシステム実践が
求められる
Bifurcation point of the
structural parameter(FDI)
個々の点は、
シナリオ毎の
平均感染者数
を示す
FDIの値で感染
数に関する分岐
が生じることを
示したが、 これ
を数値的に求め
るのは困難。そ
れゆえ実行マネ
ジメントが必須
介入のための
二つの目標
社会の中での死
者の総数の最小化
社会的な機能の維持
多目標制約充足問題(確率制御)
感染状況調査
対策の実行
実行レベルの
サーベイランス医療資源調査
介入代替案とし
ての6つの施策の組
み合わせの決定
介入に対する
意思決定と合意形成
感染に関する
サーベイランス
実行管理
エージェントベースシ
ミュレーションによる
メカニズムモデル
感染状態への
フィードバック
実行状況への
フィードバック
感染のABMによるメカニズムモデルに依拠したEBPM
1
2
3
4
567
社会に二つのフィードバックシステムを実装する必要がある
6つのフィルター施策に関する「施策実行レベルの測
定」のためのアンケート等による実行管理が必須
どれだけの人が学校や
交通やオフィスや集まり
でエチケットマスクをし
ているか
どれだけの場所
でどのように適
切に消毒がされ
ているか
必要な場所でど
れだけ適切に
PPEの運用が
されているか
どれだけの場所
で空間密度対策
が適切に行われ
ているか
どれだけの人
が学校や家庭
やオフィスや集
まりで正しい
手洗いをしてい
るか?
ワクチン供給が始
まった後どれだけ
の人がワクチン接
種を受けたか
付録 A
COVID-19 シミュレーションモデル
のダウンロードと実行
16
HCOVID-19 パンデミックシミュレーション
プログラムのダウンロードと実行
COVID-19 パンデミックシミュレーションプログラム
は 出口研で開発されたSOARS(Spot Oriented Agent
Role Simulator) により作成されたものです。
GitHub https://github.com/degulab/SOARS
シミュレーションの実行プログラムは JAVA(jar file) で下記の URL
からダウンロードできます。
https://drive.google.com/file/d/11KF5FZC6cNRliozggl0YH4TBC-
cVkFg-/view?usp=sharing
or https://bit.ly/2vCbm7l
17
(1) シナリオの
選択
(2) シミュレー
ションの実行
18
(3) 二つのグラフの
ウィンドウと一つの
ログウィンドウが開
きます
19
(4) シミュレーショ
ン結果のログを見て
コピーすることもで
きます
20
付録 F
病院の院内感染の防止とグレーゾーン管理
グレーゾーン
の認識と管理の重
要性
Red
Zone
Gray Zone
Yellow Zone
Green Zone
21
病院での標準的なゾーン管理ではイ
エローゾーンでPPEの着脱をします
Green Zone
Yellow Zone
Red
Zone
22
Red
Zone
Gray Zone
Yellow Zone
Green Zone
未感染者の安全
ゾーン
PPE(個人防御器具)の
着脱ゾーン
疑い患者はグレー
ゾーンでの対応が
必要 !しかもグ
レーの患者には未
感染者と感染者が
含まれるので個別
対応とレッドゾー
ン及びグリーン
ゾーンとの区別が
必要
COVID-19 に感染した陽性
患者の隔離病棟
グレーゾーンの考え方は明示的に示されることはあまりないので
すが、現場の医師には比較的よく認識されています。ここでグレー
ゾーンといっているのは疑い患者と未感染者あるいは他の疾患患者
が交差感染を起こす可能性のあるゾーンです。グレーゾーンは交差
感染のリスクのある大変危険なゾーンです。一般の病院にはこのグ
レーゾーンが数多く存在しその管理が大きな課題です!!!
23
病院には多くのグレーゾーンがありその管理は院内感染を起こさ
ないためには必須
1) 疑い患者に対するグレーゾーンとしてのゾーニングが必要
2) 疑い患者、看護師、一般患者、医師、技師などの病院でのレッド、
グリーン、イエロー、グレーのそれぞれのゾーンでの導線管理の設
計が必要
3) 疑い患者には、待合や病室などで空間的ゾーニングが必要だが、
CTや検査でのゾーニングは難しいため必要なら殺菌を挟む時間的
ゾーニングを行う。
4) 陽性患者は同じ病室(レッドゾーン)で管理できるが、疑い患者
は本当に感染している人とそうでない人がいるので、交差感染を避
けるためには 一緒にグレーゾーンにまとめられず個別管理が必要。
これが大変困難な課題!!
24
Photo By Deguchi in the Yonaguni Island (Japan)
Step by Step, We walk, Hand to Hand, We transfer,
We have a dream to look the landscape beyond the hill, someday
This simulation research
proposal entitled
“Research of infectious
disease epidemiology by
agent-based modeling” is
rejected by Japan Science
and Technology Agency
(JST) in 2014

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