空気感染

空気感染またはエアロゾル感染とは、空気中に浮遊する微粒子を介して感染症が伝染することです。 ^{[ 2 ]}空気感染する可能性のある感染症には、人間医学と獣医学の両方で非常に重要なものが多数含まれています。関連する感染性病原体は、ウイルス、細菌、または真菌である可能性があり、呼吸、会話、咳、くしゃみ、ほこりの巻き上げ、液体の噴霧、トイレの洗浄、またはエアロゾル粒子や飛沫を発生させるあらゆる活動によって広がる可能性があります。

エアロゾル感染は従来、飛沫感染とは区別されて考えられてきたが、この区別はもはや用いられていない。^{[ 3 ] [ 4 ]}呼吸器飛沫は放出後すぐに地面に落下すると考えられていたが、^{[ 5 ]}より小さな飛沫やエアロゾルにも生きた感染性病原体が含まれており、空気中に長く留まり、より遠くまで移動する可能性がある。^{[ 4 ] [ 6 ] [ 7 ]}個人は、さまざまなサイズと濃度のエアロゾルと飛沫を生成し、その生成量は個人や活動によって大きく異なる。^{[ 8 ]} 100 μmを超える大きな飛沫は通常 2 m 以内に沈降する。^{[ 8 ] [ 5 ]}より小さな粒子は、空気中の病原体を長時間運ぶことができる。空気中の病原体の濃度は 2 m 以内で高いが、より遠くまで移動し、室内で濃縮される可能性がある。^{[ 4 ]}

空気中の飛沫と呼吸器飛沫の従来のサイズカットオフである 5 μmは破棄されました。呼気中の粒子は連続的なサイズを形成し、その運命は初期サイズに加えて環境条件に依存します。このエラーは、数十年にわたり病院ベースの感染対策に影響を与えてきました。^{[ 8 ]}屋内呼吸器分泌物の伝達データによると、20 μmサイズの飛沫/エアロゾルは、最初はエアロゾルのように咳の噴流やエアコンからの気流に乗って移動しますが、^{[ 9 ]}より遠くで重力によって「ジェットライダー」として落下します。^{[ 9 ]}このサイズ範囲は、 COVID-19の原始感染部位である鼻粘膜で最も効率的にろ過されるため、^{[ 10 ]}このサイズ範囲のエアロゾル/飛沫^{[ 11 ]}がCOVID-19 パンデミックの拡大に寄与した可能性があります。

空気感染症は、空気を介して人から人へと伝染します。伝染する病原体はあらゆる種類の微生物であり、エアロゾル、塵、または飛沫によって拡散する可能性があります。エアロゾルは、感染者の体液や生物学的廃棄物などの感染源から発生する可能性があります。感染性エアロゾルは、空気の流れの中で十分に長く浮遊し、かなりの距離を移動する可能性があります。たとえば、くしゃみは、感染性飛沫を数十フィート（10メートル以上）も容易に飛ばすことができます。^{[ 12 ]}

空気感染する病原体やアレルゲンは、通常、鼻、喉、副鼻腔、肺を通して体内に侵入します。これらの病原体を吸入すると呼吸器系に影響を及ぼし、その後、体の他の部分に広がる可能性があります。副鼻腔のうっ血、咳、喉の痛みは、上気道の炎症の例です。大気汚染は、空気感染する病気において重要な役割を果たします。汚染物質は、気道の炎症を増悪させることで肺機能に影響を与える可能性があります。^{[ 13 ]}

空気感染によって広がる一般的な感染症には、SARS-CoV-2 ^{[ 14 ]} 、麻疹モルビリウイルス^{[ 15 ]} 、水痘ウイルス[ ^{16 ] 、} 結核菌、インフルエンザウイルス、エンテロウイルス、ノロウイルス、そしてまれに他のコロナウイルス、アデノウイルス、呼吸器合胞体ウイルス^{[ 17 ]}などがあります。複数の感染経路を持つ病原体の中には異方性を持つものもあり、これは感染経路によって異なる種類の病気が、異なる重症度で引き起こされる可能性があることを意味します。例として、ペストを引き起こす細菌であるペスト菌（Yersinia pestis）と野兎病を引き起こす細菌である野兎病菌（Francisella tularensis）があり、どちらも空気感染経路で吸入によって感染すると重度の肺炎を引き起こす可能性があります。^{[ 18 ]}

換気が悪いと、エアロゾルが屋内空間で自由に拡散するため、感染が促進されます。^{[ 19 ]}混雑した部屋には感染者がいる可能性が高くなります。感染しやすい人がそのような空間に長く滞在するほど、感染が広がる可能性が高くなります。空気感染は複雑で、明確に証明することは困難ですが^{[ 20 ]} 、ウェルズ・ライリーモデルを使用して感染確率を簡単に推定することができます。^{[ 21 ]}

空気感染する病気の中には、人間以外の動物にも感染するものがあります。例えば、ニューカッスル病は、世界中の多くの種類の家禽に感染する鳥類の病気で、空気感染します。^{[ 22 ]}

空気感染は、絶対的、優先的、または日和見的のいずれかに分類されるべきであると提案されているが、これらの各カテゴリーの重要性を示す研究は限られている。^{[ 23 ]}絶対的空気感染はエアロゾルを介してのみ広がり、このカテゴリーの最も一般的な例は結核である。水痘などの優先的空気感染は、さまざまな経路で感染する可能性があるが、主にエアロゾルによる。インフルエンザなどの日和見的空気感染は通常、他の経路で伝染するが、好ましい条件下ではエアロゾル感染が発生する可能性がある。^{[ 24 ]}

環境要因は空気感染による病気の伝播の有効性に影響を与えます。最も顕著な環境条件は温度と相対湿度です。^{[ 25 ] [ 26 ]} 空気感染による病気の伝播は、気象環境（屋外）と人間環境（屋内）の両方において、温度と湿度に影響を与えるすべての要因によって影響を受けます。感染性粒子を含む飛沫の拡散に影響を与える状況には、pH、塩分濃度、風、大気汚染、太陽放射、および人間の行動が含まれます。^{[ 27 ]}

 空気感染は通常、エアロゾル（直径5μm未満の感染性粒子）中の病原体によって呼吸器系に到達します。 ^{[ 28 ]}これには、核と呼ばれる蒸発した湿潤粒子の残骸である乾燥粒子と湿潤粒子が含まれます。

• 相対湿度（RH）は、飛沫の蒸発と飛散距離に重要な役割を果たします。30 μm の飛沫は数秒で蒸発します。^{[ 29 ]} CDC は、エアロゾル化したウイルスの感染力を大幅に低下させるために、屋内の最低 40% RH を推奨しています。 ^{[ 30 ]}室温でエアロゾル呼吸器ウイルス感染を防ぐのに理想的な湿度は、40% ～ 60% RH の間であるようです。相対湿度が 35% RH を下回ると、感染性ウイルスは空気中に長く留まります。
• 降雨日数^{[ 31 ]} (総降水量よりも重要)、^{[ 32 ] [ 33 ]}平均日照時間、^{[ 34 ]}緯度と高度^{[ 32 ]}は、空気感染症の蔓延の可能性を評価する際に重要となる。熱帯暴風雨、ハリケーン、台風、モンスーンなど、まれな、あるいは例外的な事象が空気感染症の拡散に影響を与える。^{[ 35 ]}
• 気候は、感染性粒子を含む飛沫の拡散、持続時間、感染力に影響を与える主な要因である気温、風、相対湿度に影響します。^{[ 25 ]}インフルエンザウイルスは、ウイルスの感染力を高める気候条件のため、北半球の冬に容易に拡散します。 ^{[ 27 ]}
• 局地的な気象現象は空気中の真菌胞子の濃度を低下させますが、数日後には胞子の数が指数関数的に増加します。^{[ 36 ]}
• 社会経済的要因は、空気感染による疾患伝播において小さな役割しか果たさない。都市部では、空気感染による疾患は農村部や都市郊外よりも急速に広がる。農村部では一般的に、空気感染による真菌の拡散がより多く見られる。^{[ 37 ]}
• 河川や湖などの大きな水域に近いと、空気感染症が蔓延しやすくなる。^{[ 35 ]}
• 換気率の不足とCOVID-19の感染拡大との間に直接的な関連性が観察されている。COVID-19以前は、換気システムの基準は、空気の質の疾患関連の側面よりも、室内に十分な酸素を供給することに重点を置いていた。^{[ 4 ]}
• 空調システムのメンテナンス不良により、レジオネラ・ニューモフィラ菌の発生が引き起こされている。^{[ 38 ]}
• 院内感染による空気感染症は、医療資源や維持管理が不十分な医療システムと関連している。^{[ 39 ]}
• エアコンは汚染された空気を除去することで感染拡大を抑制する可能性があるが、室内での呼吸器分泌物の拡散にも寄与する可能性がある。^{[ 9 ]}
• 新たな研究結果は、単に1時間あたりの換気回数を増やすことよりも、気流パターンを理解することの方がはるかに重要であることを明らかにしています。COVID-19パンデミックの間、一般的なアドバイスは換気を最大化することでしたが、これは必ずしも最も効果的なアプローチとは限りません。低いACHでも、感染症の蔓延を防ぐための対策を講じることは可能です。この知見は、将来のパンデミックの際に、より安全な建物の設計と大幅なエネルギー節約につながる可能性があります。^{[ 40 ]}

伝染病の蔓延を遅らせるための階層的リスク管理アプローチは、複数の介入層を通じてリスクを最小限に抑えようとするものです。各介入にはリスクを軽減する潜在力があります。階層的アプローチには、個人による介入（例：マスク着用、手指衛生）、施設による介入（例：室内環境を制御するための表面消毒、換気、空気ろ過対策）、医療システムによる介入（例：ワクチン接種）、および集団レベルでの公衆衛生による介入（例：検査、隔離、接触者追跡）が含まれます。^{[ 4 ]}

予防技術には、疾患特異的な予防接種のほか、呼吸器の着用や感染者との接触時間の制限などの非薬物的介入が含まれます。^{[ 41 ]}フェイスマスクを着用すると、空気中の粒子が人から人へと伝染するのを制限することで、空気感染のリスクを低減できます。^{[ 42 ]}空気感染に対して効果的なマスクの種類は、粒子の大きさに依存します。耐液性サージカルマスクは大きな飛沫の吸入を防ぎますが、エアロゾルを形成する小さな粒子には、N95（米国）またはFFP3（EU）のろ過マスクによるより高いレベルの保護が必要です。^{[ 43 ]} COVID-19 患者を管理するスタッフがFFP3マスクを使用すると、スタッフのCOVID-19感染が減少しました。^{[ 44 ]}

危険への曝露を制御または排除することを目的とした工学的解決策は、個人用保護具（PPE）よりも制御の階層で上位に位置します。物理的に根拠のある工学的介入のレベルでは、効果的な換気と高頻度の空気交換、または高効率粒子フィルターによる空気ろ過により、ウイルスやその他のバイオエアロゾルの検出可能なレベルが低減され、そのエリアにいるすべての人にとって状況が改善されます。^{[ 45 ] [ 4 ] [ 46 ]} Conway Morris A らによってテストされたような携帯型空気フィルターは、既存の換気が不十分な場合、たとえば転用された COVID-19 病院施設などで、すぐに展開できる解決策となります。^{[ 46 ]}

米国疾病予防管理センター（CDC）は、空気感染する病気の予防のために、ワクチン接種と、衛生管理と消毒に関する手順を徹底するよう国民に助言しています。 ^{[ 47 ]}多くの公衆衛生専門家は、感染拡大を抑えるために、物理的距離（社会的距離とも呼ばれる）を取ることを推奨しています。^{[ 48 ]}

2011年の研究では、ブブゼラ（サッカーの試合などでファンに人気のエアホーンの一種）は、叫ぶ行為などよりもはるかに多くのエアロゾル粒子を拡散するため、空気感染のリスクが特に高いと結論付けられました。^{[ 49 ]}

曝露は必ずしも感染を保証するものではありません。エアロゾルの発生、エアロゾルの空気中への適切な輸送、感受性宿主による吸入、および呼吸器系への沈着はすべて、感染の全体的なリスクに寄与する重要な要因です。さらに、ウイルスの感染能力は、これらすべての段階を通して維持されなければなりません。^{[ 50 ]}また、感染のリスクは、宿主の免疫系の能力と摂取される感染性粒子の量にも依存します。^{[ 41 ]}抗生物質は、肺ペストや百日咳などの空気感染する細菌の一次感染症に対処するために使用されることがあります。^{[ 51 ] [ 52 ]}

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