Респираторная капля — это небольшая водянистая капля, образующаяся при выдохе, состоящая из слюны или слизи и других веществ, выделяемых с поверхностей дыхательных путей . Респираторные капли образуются естественным образом 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] и в типичном 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 размер в несколько микрометров или меньше. [1] [2] Поскольку эти капли взвешены в воздухе, все они по определению являются аэрозолями . Однако крупные капли (больше, чем примерно 100 мкм, но в зависимости от условий) быстро падают на землю или другую поверхность и поэтому только ненадолго остаются взвешенными, в то время как капли намного меньше 100 мкм (а это большинство из них) падают только медленно и поэтому образуют аэрозоли со временем жизни в несколько минут или более, или при промежуточном размере могут изначально перемещаться как аэрозоли, но на расстоянии падать на землю как капли («реактивные наездники»). [4]
Эти капли могут содержать инфекционные бактериальные клетки или вирусные частицы, они являются важными факторами в передаче респираторных заболеваний . В некоторых случаях при изучении передачи заболеваний проводится различие между тем, что называется «респираторными каплями» и тем, что называется «аэрозолями», при этом только более крупные капли называются «респираторными каплями», а более мелкие — «аэрозолями», но это произвольное различие никогда не было подтверждено экспериментально или теоретически, [5] [3] и не соответствует стандартному определению аэрозоля .
Респираторные капли от людей включают различные типы клеток (например, эпителиальные клетки и клетки иммунной системы), физиологические электролиты, содержащиеся в слизи и слюне (например, Na + , K + , Cl− ) , и, потенциально, различные патогены . [6]
Капли, высыхающие на воздухе, становятся ядрами капель , которые плавают в виде аэрозолей и могут оставаться взвешенными в воздухе в течение значительных периодов времени. [6]
.svg/1280px-Plot_of_droplet_sizes_in_our_breath_(when_speaking).svg.png)
Традиционное жесткое ограничение размера в 5 мкм между каплями, находящимися в воздухе и в дыхательных путях, подвергалось 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, это на протяжении десятилетий определяло меры предосторожности, основанные на передаче в больницах. [7]
Респираторные капли могут быть получены многими способами. Они могут быть получены естественным путем в результате дыхания , разговора , чихания , кашля или пения. Они также могут быть искусственно получены в медицинских учреждениях с помощью процедур, генерирующих аэрозоли, таких как интубация , сердечно-легочная реанимация (СЛР), бронхоскопия , хирургия и аутопсия . [6] Аналогичные капли могут быть образованы при рвоте, смыве туалетов , влажной уборке поверхностей, принятии душа или использовании водопроводной воды или распылении серой воды в сельскохозяйственных целях. [8]
В зависимости от способа образования, респираторные капли могут также содержать соли , клетки и вирусные частицы. [6] В случае естественно образующихся капель они могут возникать в разных местах дыхательных путей, что может влиять на их содержимое. [8] Также могут быть различия между здоровыми и больными людьми в содержании слизи, ее количестве и вязкости , что влияет на образование капель. [9]
Различные методы формирования создают капли разного размера и начальной скорости, которые влияют 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, прежде чем высохнуть, а капли размером менее 100 мкм быстро высыхают, прежде чем оседать на поверхности. [6] [8] После высыхания они становятся твердыми ядрами капель, состоящими из нелетучего вещества, изначально находившегося в капле. Респираторные капли также могут взаимодействовать с другими частицами небиологического происхождения в воздухе, которых больше, чем их. [8] Когда люди находятся в тесном контакте, капли жидкости, произведенные одним человеком, могут быть вдыхаемы другим человеком; капли размером более 10 мкм, как правило, остаются в носу и горле, в то время как более мелкие капли проникают в нижнюю дыхательную систему . [9]
Расширенная вычислительная гидродинамика (CFD) показала, что при скорости ветра от 4 до 15 км/ч респираторные капли могут перемещаться на расстояние до 6 метров. [10] [11]
Распространенной формой передачи заболевания является передача через дыхательные капли, образующиеся при кашле , чихании или разговоре. Передача через дыхательные капли является обычным путем для респираторных инфекций. Передача может происходить, когда дыхательные капли достигают восприимчивых слизистых поверхностей, таких как глаза, нос или рот. Это также может происходить косвенно через контакт с загрязненными поверхностями , когда руки затем касаются лица. Респираторные капли большие и не могут оставаться взвешенными в воздухе долгое время и обычно рассеиваются на короткие расстояния. [12]
Вирусы, распространяющиеся воздушно-капельным путем, включают вирус гриппа , риновирус , респираторно-синцитиальный вирус , энтеровирус и норовирус ; [13] коревой морбилливирус ; [14] и коронавирусы , такие как коронавирус SARS (SARS-CoV-1) [13] [14] и SARS-CoV-2 , вызывающий COVID-19 . [15] [16] Бактериальные и грибковые инфекционные агенты также могут передаваться воздушно-капельным путем. [6] Напротив, ограниченное количество заболеваний может распространяться воздушно-капельным путем после того, как респираторные капли высыхают. [14] Мы все постоянно выдыхаем эти капли, но, кроме того, некоторые медицинские процедуры, называемые медицинскими процедурами, генерирующими аэрозоль, также генерируют капли. [6]
Температура и влажность окружающей среды влияют на выживаемость биоаэрозолей , поскольку по мере испарения и уменьшения размера капли она обеспечивает меньшую защиту для инфекционных агентов, которые могут в ней содержаться. В целом, вирусы с липидной оболочкой более стабильны в сухом воздухе, тогда как вирусы без оболочки более стабильны во влажном воздухе. Вирусы также, как правило, более стабильны при низких температурах воздуха. [8]
В медицинских учреждениях меры предосторожности включают размещение пациента в отдельной палате, ограничение его перемещения за пределами палаты и использование надлежащих средств индивидуальной защиты . [17] [18] Было отмечено, что во время вспышки атипичной пневмонии 2002–2004 годов использование хирургических масок и респираторов N95 , как правило, снижало уровень инфицирования работников здравоохранения. [19] Однако хирургические маски гораздо хуже отфильтровывают мелкие капли/частицы, чем N95 и аналогичные респираторы , поэтому респираторы обеспечивают большую защиту. [20] [21]
Кроме того, более высокие показатели вентиляции могут использоваться в качестве контроля опасности для разбавления и удаления респираторных частиц. Однако, если нефильтрованный или недостаточно фильтрованный воздух выбрасывается в другое место, это может привести к распространению инфекции. [8]
Немецкий бактериолог Карл Флюгге в 1899 году первым показал, что микроорганизмы в каплях, выбрасываемых из дыхательных путей, являются средством передачи болезней. В начале 20 века термин «капля Флюгге» иногда использовался для частиц, которые были достаточно большими, чтобы не полностью высохнуть, примерно те, которые больше 100 мкм. [22]
Концепция Флюгге о каплях как основном источнике и векторе респираторной передачи заболеваний преобладала до 1930-х годов, пока Уильям Ф. Уэллс не провел различие между большими и малыми каплями. [11] [23] Он разработал кривую Уэллса , которая описывает, как размер респираторных капель влияет на их судьбу и, следовательно, на их способность передавать заболевания. [24]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )