呼吸器飛沫

呼吸器飛沫は、唾液や粘液、呼吸器官の表面から発生するその他の物質からなる、呼気によって生成される小さな水性飛沫です。呼吸器飛沫は、呼吸、発話、くしゃみ、咳、嘔吐の結果として自然に生成されるため、常に呼気中に存在しますが、発話や咳によってその数が増加します。^{[1] [2] [3]}

液滴の大きさは 1 μm 未満から 1000 μm の範囲で、^{[1] [2]}通常の呼吸では 1 リットルの呼吸につき約 100 個の液滴があります。したがって、1 分間に 10 リットルの呼吸速度の場合、これは 1 分間に約 1000 個の液滴を意味し、その大部分は直径数マイクロメートル以下です。^{[1] [2]}これらの液滴は空気中に浮遊するため、定義上はすべてエアロゾルです。ただし、大きな液滴 (約 100 μm より大きいが、条件によって異なります) は急速に地面または別の表面に落下するため、短時間しか浮遊しません。一方、100 μm よりはるかに小さい液滴 (ほとんどがこれに該当) はゆっくりとしか落下しないため、寿命が数分以上のエアロゾルを形成します。または、中間のサイズでは、最初はエアロゾルのように移動するものの、離れたところで液滴 (「ジェット ライダー」) のように地面に落下します。^[4]

これらの飛沫には感染性の細菌細胞やウイルス粒子が含まれている可能性があり、呼吸器疾患の伝染において重要な要素となります。病気の伝染の研究では、「呼吸器飛沫」と呼ばれるものと「エアロゾル」と呼ばれるものを区別するケースもあり、大きい飛沫のみが「呼吸器飛沫」と呼ばれ、小さい飛沫が「エアロゾル」と呼ばれますが、この恣意的な区別は実験的にも理論的にも裏付けられたことはなく、^{[5] [3]}エアロゾルの標準的な定義と一致していません。

ヒトの呼吸器からの飛沫には、様々な細胞タイプ（上皮細胞や免疫系の細胞など）、粘液や唾液に含まれる生理的電解質（Na ⁺、K ⁺、Cl ^-など）、そして潜在的に様々な病原体が含まれています。^[6]

空気中で乾燥した液滴は液滴核となり、エアロゾルとして浮遊し、かなり長い時間空気中に浮遊し続けることができる。^[6]

空気中の飛沫と呼吸器からの飛沫の間の5μmという従来の厳格なサイズ区分は、呼気中の粒子がサイズの連続体を形成し、その運命が初期サイズに加えて環境条件に依存するため、科学的根拠のない誤った二分法であると批判されてきた。しかし、この区分は数十年にわたって病院ベースの感染予防策の根拠となってきた。^[7]

呼吸器からの飛沫は様々な方法で生成される。呼吸、会話、くしゃみ、咳、歌唱などにより自然に生成される。また、医療現場では、挿管、心肺蘇生（CPR）、気管支鏡検査、手術、剖検などのエアロゾル発生処置によって人工的に生成されることもある。^[6] 同様の飛沫は、嘔吐、トイレの流し、表面の湿式清掃、シャワーや水道水の使用、農業目的での中水の散布によっても形成される可能性がある。^[8]

呼吸器飛沫には、形成方法に応じて、塩分、細胞、ウイルス粒子も含まれることがあります。^[6] 自然に生成される飛沫の場合、呼吸器のさまざまな場所から発生する可能性があり、それが飛沫の内容物に影響を及ぼす可能性があります。^[8] 健康な人と病気の人の間では、粘液の含有量、量、粘度に違いがあり、それが飛沫の形成に影響を与える可能性があります。^[9]

形成方法が異なると、異なるサイズと初期速度の液滴が生成され、空気中での輸送と運命に影響します。ウェルズ曲線で説明されているように、最大​​の液滴は十分な速さで落下するため、通常は乾燥する前に地面または別の表面に落ち着き、100 μm未満の液滴は急速に乾燥してから表面に落ち着きます。^{[6] [8]} 乾燥すると、液滴に最初に含まれていた非揮発性物質で構成される固体の液滴核になります。呼吸器からの液滴は、空気中に存在する非生物起源の粒子と相互作用することもあり、それらの粒子はより多く存在します。^{[8]人々が密接に接触している場合、ある人が生成した液滴が別の人に吸入される可能性があります。10 μmを超える液滴は鼻と喉に閉じ込められる傾向がありますが、より小さな液滴は下}気道に浸透​​します。^[9]

高度な計算流体力学（CFD）によれば、風速が4～15km/hの場合、呼吸器からの飛沫は最大6メートル飛ぶ可能性がある。^{[10] [11]}

病気の感染経路としてよくあるのは、咳、くしゃみ、会話などによって発生する呼吸器飛沫によるものです。呼吸器飛沫感染は呼吸器感染症の通常の感染経路です。呼吸器飛沫が目、鼻、口などの感染しやすい粘膜表面に到達したときに感染が起こります。また、手で顔に触れたときに汚染された表面と接触することで間接的に感染が起こることもあります。呼吸器飛沫は大きく、長時間空気中に浮遊することはできず、通常は短距離で拡散します。^[12]

飛沫感染によって広がるウイルスには、インフルエンザウイルス、ライノウイルス、RSウイルス、エンテロウイルス、ノロウイルス^[13] 、麻疹モルビリウイルス[ ^14]、SARSコロナウイルス（SARS-CoV-1）^{[13] [14]}、COVID-19を引き起こすSARS-CoV-2などのコロナウイルスがあります。^{[15] [16]}細菌や真菌の感染因子も呼吸器の飛沫によって伝染する可能性があります。^[6] 対照的に、限られた数の病気は、呼吸器の飛沫が乾燥した後に空気感染によって広がる可能性があります。 ^[14]私たちは皆、これらの飛沫を継続的に吐き出していますが、さらにエアロゾル発生医療処置と呼ばれるいくつかの医療処置も飛沫を発生させます。^[6]

周囲の温度と湿度はバイオエアロゾルの生存性に影響を及ぼします。なぜなら、液滴が蒸発して小さくなると、含まれる感染性物質に対する防御力が低下するからです。一般的に、脂質エンベロープを持つウイルスは乾燥した空気中でより安定しますが、エンベロープを持たないウイルスは湿った空気中でより安定します。ウイルスは一般的に、気温が低いほど安定します。^[8]

医療現場では、予防策として患者を個室に収容し、部屋の外への移動を制限し、適切な個人用保護具を使用する ことが挙げられます。^{[17] [18]} 2002～2004年のSARSの発生時には、サージカルマスクとN95マスクの使用により医療従事者の感染が減少する傾向にあったことが指摘されています。^[19] しかし、サージカルマスクはN95マスクや同様のマスクに比べて小さな飛沫/粒子をろ過する能力がはるかに低いため、マスクの方がより保護力があります。^{[20] [21]}

また、換気率を高めることで呼吸器からの粒子を希釈して除去する危険管理としても活用できます。しかし、ろ過されていない空気やろ過が不十分な空気が別の場所に排出されると、感染の拡大につながる可能性があります。^[8]

1899年、ドイツの細菌学者カール・フリュッゲは、呼吸器から排出される飛沫に含まれる微生物が病気の伝染手段であることを初めて示しました。20世紀初頭には、フリュッゲ飛沫という用語は、完全に乾燥しないほどの大きさの粒子、おおよそ100μmを超える粒子を指すために使用されることがありました。^[22]

飛沫が病気の呼吸器感染の主な発生源および媒介物であるというフリュッゲの考えは、ウィリアム・F・ウェルズが大きな飛沫と小さな飛沫を区別するまで、1930年代まで定着していました。^{[11] [23]}彼は、呼吸器飛沫の大きさが飛沫の運命、ひいては病気の伝染能力にどのように影響するかを説明するウェルズ曲線を開発しました。 ^[24]

• 基本再生産数
• 感染源管理（呼吸器疾患）