[論文レビュー] How many infections of COVID-19 there will be in the "Diamond Princess"-Predicted by a virus transmission model based on the simulation of crowd flow

Zhiming Fang, Zhongyi Huang+6 more|arXiv (Cornell University)|Feb 25, 2020

COVID-19 epidemiological studies参考文献 12被引用数 36

ひとこと要約

本論文は群衆流れベースのウイルス伝播モデルを用いてダイヤモンド・プリンセス号でのCOVID-19拡散をシミュレートし、850–1009人の感染を推定するとともに、予防措置とタイミングの影響を分析する。

ABSTRACT

Objectives: Simulate the transmission process of COVID-19 in a cruise ship, and then to judge how many infections there will be in the 3711 people in the "Diamond Princess" and analyze measures that could have prevented mass transmission. Methods: Based on the crowd flow model, the virus transmission rule between pedestrians is established, to simulate the spread of the virus caused by the close contact during pedestrians' daily activities on the cruise ship. Measurements and main results: Three types of simulation scenarios are designed, the Basic scenario focus on the process of virus transmission caused by a virus carrier and the effect of the personal protective measure against the virus. The condition that the original virus carriers had disembarked halfway and more and more people strengthen self-protection are considered in the Self-protection scenario, which would comparatively accord with the actual situation of "Diamond princess" cruise. Control scenario are set to simulate the effect of taking recommended or mandatory measures on virus transmission Conclusions: There are 850~1009 persons (with large probability) who have been infected with COVID-19 during the voyage of "Diamond Princess". The crowd infection percentage would be controlled effectively if the recommended or mandatory measures can be taken immediately during the alert phase of COVID-19 outbreaks.

研究の動機と目的

• クルーズ船におけるCOVID-19伝播の評価を促進し、アウトブレイクの潜在的規模を理解する。
• 航海中の3711名における総感染者数を推定する。
• 個人防護措置と適時の介入が伝播をどの程度抑制できたかを分析する。

提案手法

• 歩行者間の群衆流ベースのウイルス伝播ルールを構築する。
• クルーズ船の日常行動におけるウイルス拡散を3つのシナリオでシミュレートする。
• 基本シナリオにはウイルスキャリアと個人保護の効果に焦点を当てる。
• 早期下船と自己防護の強化を反映するSelf-protectionシナリオを組み込む。
• 推奨または義務的な対策の効果を模擬するControlシナリオを作成する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モデル化された伝播ダイナミクスの下でダイヤモンド・プリンセスの乗客に何人の感染が発生するか？
• RQ2 シミュレーション環境における個人防護措置が拡大防止に及ぼす影響は何か？
• RQ3 より早い介入や義務的介入が航海中のアウトブレイクの結果をどう変えるか？

主な発見

• 推定感染者数：850–1009名（大きな確率で）航海中に感染。
• アウトブレイク警戒フェーズで推奨または義務的対策を直ちに実施すれば、群衆感染の割合を効果的に抑制できる。
• シナリオは乗客の行動と防護レベルに応じて異なる伝播ダイナミクスを示す。
• 下船ダイナミクスと強化された自己防護はSelf-protectionシナリオで観察される拡散に影響を与える。
• 防護対策はモデル化された設定における大規模伝播を大幅に緩和できる。