教室への空気フィルター設置がもたらす意外な教育効果（2020）
(vox.com/2020)- 2015年の Aliso Canyon ガス漏れの後、ロサンゼルスの一部の学校が教室に空気フィルターを設置したところ、生徒の試験成績が大きく上昇し、その伸びは翌年も維持された
- NYUのMichael Gilraineは、ワーキングペーパー Air Filters, Pollution, and Student Achievement で、この出来事を生徒の学力変化と結び付けて分析した
- 学校が行ったのは大規模な教育改革ではなく、教室のコンセントに差して使う 700ドルの市販空気フィルターを導入したことだった
- 1,000ドルの支出だけで、1クラスの試験成績をクラス規模を3分の1減らすのと同程度に引き上げられる、という点が重要な数値として示された
- 単一の研究だけで一般化するのは時期尚早だが、複数の都市が一部の学校にフィルターを設置して追加データを集める実験は、比較的低コストで実施できる
Aliso Canyon の漏出後に起きた教室の変化
- 2015年10月23日、Southern California Gas Companyの従業員が、San Fernando ValleyのPorter Ranch近くにある Aliso Canyon 天然ガス貯蔵施設で大規模な漏出を発見した
- 事件後、ロサンゼルスの複数の学校が教室に 空気フィルターを設置した
- その後、生徒の試験成績は大きく上昇し、その伸びは翌年にも消えなかった
Michael Gilraineによる分析
- NYUのMichael Gilraineは、ワーキングペーパー Air Filters, Pollution, and Student Achievement で、Aliso Canyon ガス漏れがもたらした予想外の結果を分析した
- 分析の焦点は、2015年の Aliso Canyon ガス漏れ後に学校へ設置された空気フィルターと、生徒の学力変化である
- 小さな設備変更に比べて、観察された効果が非常に大きい事例と評価されている
費用と介入方法
- 学区は建物を再設計したり、大規模な 教育改革を推進したりしたわけではなかった
- 設置された機器は、どの部屋でもプラグを差して使える 700ドルの市販フィルターだった
- 1,000ドルで1クラスの試験成績を、クラス規模を3分の1減らすのと同じくらい引き上げられる、という比較が示された
大気汚染と認知パフォーマンス
- この結果は、大気汚染が認知パフォーマンスに影響を与えるという既存研究の流れとつながっている
- あわせて取り上げられた事例は次のとおり
- これらの研究は、空気の汚染が進むと、さまざまな人々の パフォーマンスが低下するという結果を扱っている
低コスト実験として残された検証課題
- Gilraineの結果が追加検証を通過すれば、空気フィルターの設置は最も 費用対効果の高い教育政策介入の一つになり得る
- 特に低所得層の子どもに大きな恩恵をもたらす可能性がある
- 単一の研究だけで性急に大きな結論を出すのは時期尚早であり、いくつかの都市が一部の学校に空気フィルターを設置して追加データを集める方法は、非常に安価に実行可能である
2件のコメント
とても興味深い実験です
Hacker News の意見
教室に空気フィルターを設置することには、さまざまな理由で賛成だが、この研究の極端な結果が追試でも維持されるとは思えない
論文は、米国史上最大規模のガス漏れ事故を受け、ガス会社が漏出地点から5マイル以内にあるすべての学校の教室・事務室・共用スペースにフィルターを設置した状況を利用し、その境界の内外にある学校の成績を空間回帰不連続デザインで比較している
しかし結局のところ、異なる地域・年度・学校のテストスコアを見て「変わったのは空気フィルターだけ」と仮定したことになる。子どもを教えたことのある人なら、学級間の年度ごとの差、教師の違い、学校方針の違いだけでも結果が大きく揺れ得ることは分かるはずだ
室内の空気ろ過自体は良いことだが、テストスコアがこれほど劇的に上がると期待するのは非現実的だ。以前の魚油サプリメントのように、小規模研究で大きな健康効果が示されたものの、サンプルが大きくなり研究の質が上がると、効果の大半が消えた事例を思い出す
より良い方法は、一部の学校に空気ろ過装置を無料で提供し、ほかに大きな変化を加えず効果があるかを見ることだ
新しいバスを買った学校を見て「新しいバスがテストスコアを上げた」と主張するのと似ている。実際には、新しいバスを多く買う学校は過去より予算が大きく増え、生徒に使えるお金も増えていた可能性が高い。バスの製造年より、その財政面の変化の方がはるかに重要かもしれない
予期しない出来事が一部の集団にだけ適用されたとき、それを自然実験と見なし、出来事の前後で集団間の変化を比較する方式だ。比較対象が「変化なし」というわけではない
本当の核心は表3と表4にある。観測された効果は母集団効果0とも両立可能で、図2を見ると信頼区間の中に直線、つまり効果なしも描ける。効果がないという意味ではないが、効果があると見るには証拠が不足しており、推定値をそのまま受け入れるべきではない
どんな研究も、HNでは「自分の方がよく分かっている」と欠陥を説明する人たちに出会う。人類史上、HNほど専門性が集まった場所はないだろう
付け加えると、この研究からどんな価値を見いだせるかが重要だ。聖書のように完全な答えとして出版されたものではなく、興味深い出来事とデータを扱った一つの研究なのだから、そこから何を得られるかを見るべきだ
良い学校に通っていたが、浄水器のフィルターは2005年以降交換されておらず、その時点で2012年だった。本来は6か月ごとに交換すべきフィルターだった
米国の空気質や水質は良いものだと当然のように考えがちだが、実際に検査してみると、簡単に防げる発がん性物質に継続的にさらされている可能性が高い。最近の給水台はプラスチック（PVC）で作られており、時間がたつにつれて水に溶け出し、最終的にナノプラスチックが体内に蓄積する。より高価な鋼製配管で簡単に防げる
オフィスの天井にはアスベストがあり、その上にペンキを塗っただけだった。こうしたことを個人が確認して通報しなければならないとは思わないが、規制が不十分でうんざりする。EPAの予算も不足しているため、子どもたちが今のような高いがん発生率に苦しまないよう、各自がデューデリジェンスをしなければならない状況だ。肺がんを除けば、米国のがん発生率は欧州より30%高いと思う
テスト結果が良くなった理由は、テスト当日に子どもたちがよく休めていたからかもしれないし、機械のブーンという音が瞑想のようなノイズを生み、集中を助けたからかもしれない。あるいは、まったく違うかもしれない
データが実際に主張を裏づけているのかを検討したものがある: https://statmodeling.stat.columbia.edu/2020/01/09/filters-be...
要点は、結果全体がデータ点1つと、論文の文脈上は理論的に筋の通らない線形トレンドに左右されている、ということ。その論文の要旨では「漏出中にフィルター設置前の学校内の空気を検査したところ天然ガス汚染物質は検出されなかったため、フィルターの効果は一般的な大気汚染物質の除去によるものだ」としている。ところが、その線形トレンドが大きな不連続性と統計的有意性を生み出す背景として機能している
第三世界の子どもに駆虫薬を飲ませると大きな利益がある、という研究が後に後退した事例も思い出す: https://www.theguardian.com/society/2015/jul/23/research-glo...
Matt Y.流の科学に基づく公共政策という世界観で厄介なのは、公共政策介入の費用と便益を研究するのがあまりに難しく、現実的な時間内に政策を導けるほど意味のある形で使うのが難しい点にある。「空気ろ過が試験の点数を上げる」という非常に単純な仮説でさえ、交絡要因を制御しながら簡単に検証できそうに見えるが、実際にはこれほど難しい
https://statmodeling.stat.columbia.edu/2020/01/09/no-i-dont-...
Gelmanの記事に関する以前のスレッドもある: https://news.ycombinator.com/item?id=22006595
Matt Y.の報道はその点を十分に前面に出してはいなかったが、記事の最後では同じ趣旨のことを述べてはいる。核心を埋もれさせてはいるが、嘘をついたわけではない
空気中のガスが人に与える影響について、もっとデータがあればよいと思う
分かっているのは、室内の高いCO2は認知性能を下げること、通常の部屋よりはるかに高い潜水艦内のCO2は認知性能に影響しないように見えること、この研究が実際に見た炭素フィルターの設置は教室での成績を高める可能性があること、人々は息苦しい部屋を嫌うこと、という程度だ
これらはすべて複数の仮説と両立する。私たちがまだよく分かっていないだけかもしれないし、人が排出するCO2ではない何らかのガスが、人を少し不快にし、認知性能を下げているのかもしれない
CO2は、屋外と空気が入れ替わり、空気中のガスが個別に変化しない空間では、換気品質の良い代理指標だ。しかし、炭素フィルターのある教室や潜水艦はそうした例ではない
例えば、艦内のCO2が高くなりすぎると片頭痛を起こす人がいて、そのときは何もできなかった。幸い解決策は簡単で、CO2スクラバーをもう1台稼働させればよかった
潜水艦だからといってCO2が他の場所と違って作用する特別な理由はない
そうしたガスの多くは認知性能に影響する。CO2そのものがなぜ影響するのかは明確ではないが、CO2が上がれば、私たちが吐き出す他のものも一緒に上がる
周囲のCO2はおおむね400〜1000ppm、つまり0.04〜0.1%程度で、かなり不活性なので、どんな害を与えるのかはよく分からない。実際に害があるなら、CO2上昇は「単なる」気候変動よりもはるかに心配すべき問題だ
ただし実際の原因は別のガスだと思う
LNGとメタンをろ過するために、なぜHEPAフィルターを設置したのか混乱している
HEPAフィルターは炭素膜があってもCO2をそれほど効果的には除去しないので、本当にCO2濃度が下がると期待できるのかも疑問だ
だとすると実際の結論は何なのか。よりきれいな空気、つまり粉じんやウイルスの少ない空気が生産性に良いということなのか？
職場に同じフィルターを買いたくて聞いている。記事では簡単に入手できる5段階フィルターを使ったとあるが、700ドルのHEPAフィルターが同じものなのか疑わしい
市販品で「炭素」フィルターとして売られているものの大半は、炭素量が少なすぎて大きな効果はない。かなりの量が必要で、ガスによっては特殊含浸炭素や別の媒体が必要になる場合もある
どのHEPAフィルターも空気を同じようにろ過するはずで、価格差は主にどれだけ速く空気をろ過できるかによるはずだ。部屋用には150ドルのHEPA空気清浄機を買った
Airthingsを買って窓を開けるよう知らせるようにし、Pushover APIまでつないだことが、この10年で最大の生産性向上だった
経験則では、毎日少なくとも10分は窓を開けておくのがよい
「KIPPチャータースクール・ネットワークの効果に関するMathematica Policy Researchの最良の根拠を見ると、KIPPで3年過ごした後、4つの試験指標のうち3つで有意な改善があった。英語の試験1つは標準偏差0.25、別の英語の試験は0.22、数学の試験2つのうち1つは0.28上昇した」という部分で、標準偏差0.22がピンと来なかったので調べてみた
正規分布では、平均から標準偏差1つ分上に行くと、50パーセンタイルから84パーセンタイルへ行くことになる。平均から標準偏差0.22分上がると、おおよそ50パーセンタイルから55パーセンタイルへ行く程度だ
子どもが病気にならないようにすれば、教育成果が向上するという意味でもある
記事を見ると学年は明記されていない。幼い子どもは免疫系が弱いので、欠席が減り、成績が上がる可能性はある。個人的にも、1年生の子どもが授業をかなり多く休んだ
ただし、この結果が3年生以上で観察されたのだとしたら、より大きな現象を示唆している可能性がある。3年生というのは任意に選んだだけで、医学界が子どもの免疫力が意味のある形で強くなったと見る特定の年齢があるのかもしれない
個人的な逸話だが、コロナが「終わった」直後、うちの保育園はほとんど感染症船のようだった
子どもたちには免疫がまったくなく、その空白を急速に埋めていった。本当にひどい一年だった
その後、保育園が補助金を受け、各部屋にN-95空気フィルターと、中華料理店のトイレでよく見かけるUV照明を設置した
差はものすごかった。乳児や子どもたちは以前よりはるかに病気になりにくくなり、病気になってもずっと軽く済む。RSVワクチンも大きな助けになった
何が決定打だったのかはよく分からないが、組み合わせが素晴らしかった。なので家にも導入した
みんなが再び集まれば、感染は急激に増え、その後時間とともに通常水準に下がると予想できる。フィルターがあってもなくてもそうなり得る。もちろんフィルターにもある程度のプラス効果はあるだろう
もしかして、UVとも呼ばれる虫よけランプのことだろうか？ 可視光スペクトルの上端に近い光に虫は引き寄せられるが、実際に殺すのは高電圧の電線だ
人がいる空間で使う消毒用UVとして知っているのは、上方だけを照らすように吊り下げ、人が曝露されない装置だけだ。UVの中でもより高い側の安全な照明についての研究は聞いたことがあるが、実際には依然としてやけどを起こすものの、死んだ皮膚層を貫通するほどには浸透しないという
最後に確認したときはまだ開発中だと思っていたが、間違っていた。今は3つの競合製品がある: Arexvy(GSK), Abrysvo(Pfizer), Mresvia(Moderna)
参考: https://en.wikipedia.org/wiki/Respiratory_syncytial_virus_va...
普段、ワクチンの価格比較にはタイのこのクリニックを見ている: https://www.thaitravelclinic.com/cost.html
RSVワクチンは非常に高く、HPVワクチンよりも高い。200ドルを超える価格は、タイのような発展途上国では信じがたいほど高い
中華料理店のトイレにあるというUV照明は初めて聞いた。AmazonやAlibabaのリンクがあれば、もっと調べてみたい
健康研究には、よく確立されたエビデンスレベルの階層があり、この研究は他の要因を統制するのが難しいため、低品質のエビデンスに分類されるだろう
背景は https://gdt.gradepro.org/app/handbook/handbook.html#h.3183vu... を参照
汚染と健康影響の研究では、交絡因子が微粒子レベルのような汚染物質よりも健康アウトカムに大きな影響を与える場合が多いので、影響を推定するには交絡因子を強く統制する必要がある
この研究の大きな効果は、粒子や他の汚染物質の実際の効果というより、交絡因子を強く示唆している。政策レベルで大きな効果を期待して行動するには、はるかに優れた研究設計が必要だ
全体的な空気質改善のためにフィルターを入れるのは良いが、この研究が示す水準の便益を根拠にするのは難しい
少しだけ関連するが、家で蒸発式冷房機を使っている理由の一つがこれだ
1年のうち4か月は窓を24時間開けている。朝に鳥の声を聞くほうが、エアコンの箱の中に閉じ込められるよりずっと快適だと感じる