Респираторная капля
Респираторная капля — это небольшая водная капля, образующаяся при выдохе и состоящая из слюны или слизи и других веществ, выделяющихся с дыхательных путей поверхностей . Респираторные капли образуются естественным путем в результате дыхания, разговора, чихания, кашля или рвоты, поэтому они всегда присутствуют в нашем дыхании, но разговор и кашель увеличивают их количество. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
Размеры капель варьируются от <1 мкм до 1000 мкм. [ 1 ] [ 2 ] а в обычном дыхании содержится около 100 капель на литр дыхания. Таким образом, для скорости дыхания 10 литров в минуту это означает примерно 1000 капель в минуту, подавляющее большинство из которых имеют диаметр несколько микрометров или меньше. [ 1 ] [ 2 ] Поскольку эти капли взвешены в воздухе, все они по определению являются аэрозолями . Однако крупные капли (размером более 100 мкм, но в зависимости от условий) быстро падают на землю или другую поверхность и поэтому остаются во взвешенном состоянии лишь на короткое время, в то время как капли размером намного меньше 100 мкм (а их большинство) падают лишь медленно и поэтому образуют аэрозоли со временем жизни в несколько минут и более или среднего размера, первоначально могут перемещаться как аэрозоли, но на расстоянии падают на землю, как капли («реактивные пассажиры»). [ 4 ]
Эти капли могут содержать инфекционные бактериальные клетки или частицы вируса; они являются важными факторами передачи респираторных заболеваний . В некоторых случаях при изучении передачи заболеваний проводится различие между так называемыми «респираторными каплями» и так называемыми «аэрозолями», при этом только более крупные капли называются «респираторными каплями», а более мелкие — «аэрозолями». но это произвольное различие никогда не было подтверждено ни экспериментально, ни теоретически. [ 5 ] [ 3 ] и не соответствует стандартному определению аэрозоля .
Описание
[ редактировать ]Респираторные капли человека включают различные типы клеток (например, эпителиальные клетки и клетки иммунной системы), физиологические электролиты, содержащиеся в слизистой и слюне (например, Na + , К + , кл − ) и, возможно, различные патогены . [ 6 ]
Капли, высыхающие на воздухе, превращаются в ядра капель , которые плавают в виде аэрозолей и могут оставаться во взвешенном состоянии в воздухе в течение значительных периодов времени. [ 6 ]
Традиционное жесткое ограничение размера частиц в 5 мкм между воздушными и респираторными каплями подверглось критике как ложная дихотомия , не обоснованная наукой, поскольку выдыхаемые частицы образуют континуум размеров, судьба которых зависит от условий окружающей среды в дополнение к их первоначальным размерам. Тем не менее, на протяжении десятилетий он служил основой для мер предосторожности в отношении передачи инфекции в больницах. [ 7 ]
Формирование
[ редактировать ]Респираторные капли могут быть получены разными способами. Они могут вырабатываться естественным путем в результате дыхания , разговора , чихания , кашля или пения. Их также можно искусственно создавать в медицинских учреждениях с помощью процедур, генерирующих аэрозоли, таких как интубация , сердечно-легочная реанимация (СЛР), бронхоскопия , хирургическое вмешательство и вскрытие . [ 6 ] Подобные капли могут образовываться при рвоте, смыве в туалетах , влажной уборке поверхностей, принятии душа или использовании водопроводной воды , а также при распылении сточных вод в сельскохозяйственных целях. [ 8 ]
В зависимости от способа образования респираторные капли могут также содержать соли , клетки и вирусные частицы. [ 6 ] В случае капель, образующихся естественным путем, они могут происходить из разных мест дыхательных путей, что может влиять на их содержание. [ 8 ] Между здоровыми и больными людьми также могут быть различия в содержании, количестве и вязкости слизи , которая влияет на образование капель. [ 9 ]
Транспорт
[ редактировать ]
Различные методы формирования создают капли разного размера и начальной скорости, что влияет на их транспортировку и судьбу в воздухе. Как описано кривой Уэллса , самые большие капли падают достаточно быстро, поэтому они обычно оседают на землю или другую поверхность перед высыханием, а капли размером менее 100 мкм быстро высыхают, прежде чем оседать на поверхности. [ 6 ] [ 8 ] После высыхания они превращаются в твердые ядра капель, состоящие из нелетучего вещества, изначально находящегося в капле. Респираторные капли могут взаимодействовать и с другими частицами небиологического происхождения в воздухе, которые более многочисленны, чем они. [ 8 ] Когда люди находятся в тесном контакте, капли жидкости, выделяемые одним человеком, могут быть вдыханы другим человеком; капли размером более 10 мкм имеют тенденцию оставаться в носу и горле, тогда как капли меньшего размера проникают в нижние дыхательные пути . [ 9 ]
Advanced Computational Fluid Dynamics (CFD) показал, что при скорости ветра от 4 до 15 км/ч капли из дыхательных путей могут перемещаться на расстояние до 6 метров. [ 10 ] [ 11 ]
Роль в передаче болезней
[ редактировать ]
Распространенной формой передачи заболевания является воздушно-капельный путь, возникающий при кашле , чихании или разговоре. Респираторно-капельный путь передачи является обычным путем респираторных инфекций. Передача инфекции может произойти, когда капли из дыхательных путей достигают чувствительных поверхностей слизистых оболочек, например, глаз, носа или рта. Это также может произойти косвенно при контакте с загрязненными поверхностями, когда руки затем касаются лица. Респираторные капли большие, не могут долго оставаться в воздухе и обычно рассеиваются на короткие расстояния. [ 12 ]
Вирусы, распространяющиеся воздушно-капельным путем, включают вирус гриппа , риновирус , респираторно-синцитиальный вирус , энтеровирус и норовирус ; [ 13 ] морбилливирус кори ; [ 14 ] и коронавирусы, такие как коронавирус SARS (SARS-CoV-1). [ 13 ] [ 14 ] и SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19 . [ 15 ] [ 16 ] Возбудители бактериальных и грибковых инфекций также могут передаваться воздушно-капельным путем. [ 6 ] Напротив, ограниченное число заболеваний может передаваться воздушно-капельным путем после высыхания капель из дыхательных путей. [ 14 ] Мы все постоянно выдыхаем эти капли, но, кроме того, некоторые медицинские процедуры, называемые медицинскими процедурами с образованием аэрозолей, также генерируют капли. [ 6 ]
Температура и влажность окружающей среды влияют на выживаемость биоаэрозолей, поскольку по мере того, как капля испаряется и становится меньше, она обеспечивает меньшую защиту для содержащихся в ней инфекционных агентов. В целом вирусы с липидной оболочкой более устойчивы в сухом воздухе, а вирусы без оболочки более устойчивы во влажном воздухе. Вирусы также, как правило, более стабильны при низких температурах воздуха. [ 8 ]
Меры, принятые для снижения передачи
[ редактировать ]В медицинских учреждениях меры предосторожности включают размещение пациента в отдельной палате, ограничение его транспортировки за пределы палаты и использование соответствующих средств индивидуальной защиты . [ 17 ] [ 18 ] Было отмечено, что во время вспышки атипичной пневмонии в 2002–2004 годах использование хирургических масок и респираторов N95 имело тенденцию к снижению случаев заражения медицинских работников. [ 19 ] Однако хирургические маски гораздо хуже фильтруют мелкие капли/частицы, чем N95 и аналогичные респираторы , поэтому респираторы обеспечивают большую защиту. [ 20 ] [ 21 ]
Кроме того, более высокие скорости вентиляции можно использовать в качестве меры контроля опасности для разбавления и удаления частиц из дыхательных путей. Однако если нефильтрованный или недостаточно фильтрованный воздух выбрасывается в другое место, это может привести к распространению инфекции. [ 8 ]
История
[ редактировать ]
Немецкий бактериолог Карл Флюгге в 1899 году первым показал, что микроорганизмы в каплях, выделяемых из дыхательных путей, являются средством передачи заболеваний. В начале 20 века термин «капля Флюгге» иногда использовался для обозначения частиц, которые достаточно велики, чтобы не высохнуть полностью, например, размером более 100 мкм. [ 22 ]
Концепция Флюгге о каплях как основном источнике и векторе респираторной передачи заболеваний преобладала в 1930-е годы, пока Уильям Ф. Уэллс не провел различие между большими и маленькими каплями. [ 11 ] [ 23 ] Он разработал кривую Уэллса , которая описывает, как размер дыхательных капель влияет на их судьбу и, следовательно, на их способность передавать болезнь. [ 24 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Джонсон, Греция; Моравска, Л.; Ристовский, З.Д.; Харгривз, М.; Менгерсен, К.; Чао, CYH; Ван, член парламента; Ли, Ю.; Се, X.; Катошевский Д.; Корбетт, С. (1 декабря 2011 г.). «Модальность распределения размеров аэрозолей с истекшим сроком годности человека» . Журнал аэрозольной науки . 42 (12): 839–851. Бибкод : 2011JAerS..42..839J . дои : 10.1016/j.jaerosci.2011.07.009 . ISSN 0021-8502 .
- ^ Jump up to: а б с Грегсон, Флоренция, штат Калифорния; Уотсон, Натали А.; Ортон, Кристофер М.; Хэддрелл, Аллен Э.; Маккарти, Лорен П.; Финни, Томас-младший; Гент, Ник; Дональдсон, Гэвин. С.; Шах, Паллав Л.; Колдер, Джеймс Д.; Бздек, Брайан Р. (26 февраля 2021 г.). «Сравнение концентрации аэрозолей и распределения частиц по размерам, образующихся при пении, разговоре и дыхании» . Аэрозольная наука и технология . 55 (6): 681–691. Бибкод : 2021AerST..55..681G . дои : 10.1080/02786826.2021.1883544 . hdl : 10044/1/87506 . ISSN 0278-6826 . S2CID 233353106 .
- ^ Jump up to: а б Буруиба, Лидия (05 января 2021 г.). «Жидкостная динамика передачи болезней» . Ежегодный обзор механики жидкости . 53 (1): 473–508. Бибкод : 2021АнРФМ..53..473Б . doi : 10.1146/annurev-fluid-060220-113712 . ISSN 0066-4189 . S2CID 225114407 .
- ^ Хунцикер, Патрик (01 октября 2021 г.). «Сведение к минимуму воздействия респираторных капель, «реактивных пассажиров» и аэрозолей в больничных палатах с кондиционированием воздуха с помощью стратегии «защитить и поглотить» . БМЖ Опен . 11 (10): e047772. doi : 10.1136/bmjopen-2020-047772 . ISSN 2044-6055 . ПМЦ 8520596 . ПМИД 34642190 .
- ^ Уилсон, Ник; Корбетт, Стивен; Тови, Юан (2020). «Воздушно-капельная передача Covid-19» . БМЖ . 370 : м3206. дои : 10.1136/bmj.m3206 . ISSN 1756-1833 . ПМИД 32819961 . S2CID 221178291 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Аткинсон, Джеймс; Шартье, Ив; Пессоа-Сильва, Кармен Люсия; Дженсен, Пол; Ли, Юго; Сето, Винг-Хонг (2009). «Приложение C: Респираторные капли» . Естественная вентиляция для инфекционного контроля в медицинских учреждениях . Всемирная организация здравоохранения . ISBN 978-92-4-154785-7 .
- ^ Инициатива по вопросам гигиены окружающей среды; Национальные академии наук, техники и медицины (22 октября 2020 г.). Шелтон-Дэвенпорт, Мэрили; Павлин, Джули; Сондерс, Дженнифер; Штаудт, Аманда (ред.). Передача SARS-CoV-2 по воздуху: материалы семинара – кратко . Вашингтон, округ Колумбия: National Academies Press. doi : 10.17226/25958 . ISBN 978-0-309-68408-8 . ПМИД 33119244 . S2CID 236828761 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с д и ж Моравска, Л. (01 октября 2006 г.). «Судьба капель в помещении, или можем ли мы предотвратить распространение инфекции?» (PDF) . Внутренний воздух . 16 (5): 335–347. Бибкод : 2006InAir..16..335M . дои : 10.1111/j.1600-0668.2006.00432.x . ISSN 0905-6947 . ПМИД 16948710 . S2CID 36940738 .
- ^ Jump up to: а б Гралтон, Ян; Тови, Юан; Маклоуз, Мэри-Луиза; Роулинсон, Уильям Д. (1 января 2011 г.). «Роль размера частиц в передаче патогенов аэрозольным путем: обзор» . Журнал инфекции . 62 (1): 1–13. дои : 10.1016/j.jinf.2010.11.010 . ПМЦ 7112663 . ПМИД 21094184 .
- ^ Jump up to: а б Дбук, Талиб; Дрикакис, Димитрис (2020). «О кашле и воздушно-капельной передаче человеку» . Физика жидкостей . 32 (5): 053310. Бибкод : 2020PhFl...32e3310D . дои : 10.1063/5.0011960 . ПМЦ 7239332 . ПМИД 32574229 .
- ^ Jump up to: а б Уэллс, В. Ф. (1934). «О воздушно-капельной инфекции: исследование II. Капли и ядра капель». Американский журнал эпидемиологии . 20 (3): 611–618. doi : 10.1093/oxfordjournals.aje.a118097 .
- ^ «Руководство для преподавателей-клиницистов по профилактике и контролю инфекций в здравоохранении» . Австралийский национальный совет по здравоохранению и медицинским исследованиям . 2010. с. 3. Архивировано (PDF) из оригинала 5 апреля 2015 г. Проверено 12 сентября 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Ла Роза, Джузеппина; Фратини, Марта; Делла Либера, Симонетта; Яконелли, Марчелло; Муссильо, Мишель (01 июня 2013 г.). «Вирусные инфекции, приобретенные в помещении воздушно-капельным или контактным путем» . Анналы Istituto Superiore di Sanità . 49 (2): 124–132. дои : 10.4415/ANN_13_02_03 . ISSN 0021-2571 . ПМИД 23771256 .
- ^ Jump up to: а б с «Часто задаваемые вопросы: способы передачи заболеваний» . Больница Маунт-Синай (Торонто) . Проверено 31 марта 2020 г.
- ^ Ван Доремален, Нилтье; Бушмейкер, Трентон; Моррис, Дилан Х.; Холбрук, Минди Г.; Гэмбл, Амандин; Уильямсон, Брэнди Н.; Тамин, Азаиби; Харкорт, Дженнифер Л.; Торнбург, Натали Дж.; Гербер, Сьюзен И.; Ллойд-Смит, Джеймс О.; Де Вит, Эмми; Мюнстер, Винсент Дж. (2020). «Аэрозольная и поверхностная стабильность SARS-CoV-2 по сравнению с SARS-CoV-1» . Медицинский журнал Новой Англии . 382 (16): 1564–1567. дои : 10.1056/NEJMc2004973 . ПМЦ 7121658 . ПМИД 32182409 . S2CID 212752423 .
- ^ «Передайте послание: пять шагов к победе над коронавирусом» . Всемирная организация здравоохранения . 23 февраля 2020 г. Проверено 24 марта 2020 г.
- ^ «Меры предосторожности при передаче» . Центры США по контролю и профилактике заболеваний . 07.01.2016 . Проверено 31 марта 2020 г.
- ^ «Профилактика внутрибольничных инфекций» (PDF) . Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) . п. 45. Архивировано из оригинала (PDF) 26 марта 2020 года.
- ^ Гамаж, Б; Мур, Д; Коупс, Р; Ясси, А; Брайс, Э. (01 марта 2005 г.). «Защита медицинских работников от атипичной пневмонии и других респираторных патогенов: обзор литературы по инфекционному контролю» . Американский журнал инфекционного контроля . 33 (2): 114–121. дои : 10.1016/j.ajic.2004.12.002 . ПМЦ 7132691 . ПМИД 15761412 .
- ^ «Респираторы и хирургические маски (лицевые маски) N95» . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . 11 марта 2020 г. Проверено 28 марта 2020 г.
- ^ Конда, Абхитея; Пракаш, Абхинав; Мосс, Грегори А.; Шмольдт, Майкл; Грант, Грегори Д.; Гуха, Супратик (26 мая 2020 г.). «Эффективность фильтрации аэрозоля из обычных тканей, используемых в респираторных тканевых масках» . АСУ Нано . 14 (5): 6339–6347. дои : 10.1021/acsnano.0c03252 . ISSN 1936-0851 . ПМЦ 7185834 . ПМИД 32329337 .
- ^ Хэйр, Р. (1 марта 1964 г.). «Передача респираторных инфекций» . Труды Королевского медицинского общества . 57 (3): 221–230. дои : 10.1177/003591576405700329 . ISSN 0035-9157 . ЧВК 1897886 . ПМИД 14130877 .
- ^ Буруиба, Лидия (26 марта 2020 г.). «Турбулентные газовые облака и выбросы респираторных патогенов: потенциальные последствия для снижения передачи COVID-19» . ДЖАМА . 323 (18): 1837–1838. дои : 10.1001/jama.2020.4756 . ISSN 0098-7484 . ПМИД 32215590 .
- ^ Всемирная организация здравоохранения; Ю. Шартье; К. Л. Пессоа-Сильва (2009). Естественная вентиляция для инфекционного контроля в медицинских учреждениях . Всемирная организация здравоохранения. п. 79. ИСБН 978-92-4-154785-7 .