Респираторная капля — это небольшая водная капля, образующаяся при выдохе и состоящая из слюны или слизи и других веществ, выделяющихся с поверхностей дыхательных путей . 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 «аэрозлями», 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 согласуется со стандартным определением аэрозоля .
Респираторные капли человека включают различные типы клеток (например, эпителиальные клетки и клетки иммунной системы), физиологические электролиты , содержащиеся в слизистой и слюне (например, Na + , K + , Cl- ) , и, потенциально, 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]
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 воды в туалетах , влажной уборке поверхностей, принятии душа или использовании водопроводной воды , а также при разбрызгивании 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]
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]
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]
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 инфекций среди 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]
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 переносчике 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]
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )