Andningsdroppe - Respiratory droplet

man nyser, med droppar som sprids mycket i den omgivande luften
Vissa infektionssjukdomar kan spridas via andningsdroppar som utvisas från munnen och näsan, som när en person nyser.

En andningsdroppe är en liten vattendroppe som produceras genom utandning, bestående av saliv eller slem och annat material som härrör från luftvägarnas ytor. Andningsdroppar produceras naturligt till följd av andning, tal, nysningar, hosta eller kräkningar, så de finns alltid i vårt andetag, men tal och hosta ökar deras antal. Droppstorlekar sträcker sig från <1 µm till 1000 µm, och i typiska andetag finns det cirka 100 droppar per liter andetag. Så för en andningsfrekvens på 10 liter per minut betyder det ungefär 1000 droppar per minut, varav de allra flesta är några mikrometer över eller mindre. Eftersom dessa droppar är suspenderade i luft är de alla per definition aerosoler . Men stora droppar (större än cirka 100 µm, men beroende på förhållanden) faller snabbt till marken eller en annan yta och hänger därför bara kort, medan droppar mycket mindre än 100 µm (vilket är de flesta av dem) faller bara långsamt och så bilda aerosoler med livslängd på minuter eller mer, eller med mellanliggande storlek, kan initialt resa som aerosoler men på avstånd falla till marken som droppar ("jet riders"). Eftersom dropparna är så små torkar de snabbt en gång i den omgivande luften, krymper och stannar därför kvar under en längre tid (se luftburna transmissioner ).

Dessa droppar kan innehålla infektiösa bakterieceller eller viruspartiklar som de är viktiga faktorer för överföring av sjukdomar i andningsorganen . I vissa fall görs i studien av sjukdomsöverföring en skillnad mellan vad som kallas "andningsdroppar" och vad som kallas "aerosoler", med endast större droppar som kallas "andningsdroppar" och mindre som kallas "aerosoler" men denna godtyckliga skillnad har aldrig stötts experimentellt eller teoretiskt och överensstämmer inte med standarddefinitionen av en aerosol .

Beskrivning

Andningsdroppar från människor inkluderar olika celltyper (t.ex. epitelceller och celler i immunsystemet), fysiologiska elektrolyter som finns i slem och saliv (t.ex. Na + , K + , Cl - ) och eventuellt olika patogener .

Droppar som torkar i luften blir droppkärnor som flyter som aerosoler och kan förbli hängande i luften under avsevärda tidsperioder.

fördelningen av droppar i andetag: den är mycket bred från mindre än en mikrometer till en millimeter
Sannolikhetstäthetsfunktionen för droppar i andan hos någon som talar, som en funktion av diameter. Observera att båda axlarna är stockskalor, vi andas ut droppar som sträcker sig i storlek från mindre än en mikrometer till cirka en millimeter och att vi andas ut många fler droppar runt en mikrometer över än större droppar. Endast de största dropparna, cirka en millimeter stora är synliga, vi kan inte se de mindre.

Den traditionella hårstorleksavgränsningen på 5 μm mellan luftburna och andningsdroppar har kritiserats som en falsk dikotomi som inte är grundad i vetenskap, eftersom utandade partiklar bildar ett kontinuum av storlekar vars öden beror på miljöförhållanden utöver deras ursprungliga storlekar. Det har dock informerat sjukhusbaserade överföringsbaserade försiktighetsåtgärder i årtionden.

Bildning

Andningsdroppar kan produceras på många sätt. De kan produceras naturligt till följd av andning , prat , nysningar , hosta eller sång . De kan också genereras artificiellt i en vårdmiljö genom aerosolgenererande förfaranden som intubation , hjärt-lungräddning (HLR), bronkoskopi , kirurgi och obduktion . Liknande droppar kan bildas genom kräkningar , spolning av toaletter , våtrengörande ytor, duschning eller kranvatten eller sprutning av gråvatten för jordbruksändamål.

Beroende på bildningsmetoden kan andningsdroppar också innehålla salter , celler och viruspartiklar . När det gäller naturligt producerade droppar kan de härröra från olika platser i luftvägarna, vilket kan påverka deras innehåll. Det kan också finnas skillnader mellan friska och sjuka individer i deras sleminnehåll, kvantitet och viskositet som påverkar droppbildning.

Transport

Mänsklig hosta: vindhastighetens effekt på transporten av andningsdroppar.

Olika bildningsmetoder skapar droppar av olika storlek och initial hastighet, som påverkar deras transport och öde i luften. Som beskrivs av Wells -kurvan faller de största dropparna tillräckligt snabbt för att de vanligtvis ska sätta sig på marken eller en annan yta innan de torkar ut, och droppar mindre än 100 μm kommer snabbt att torka ut innan de sätter sig på en yta. När de väl har torkat blir de fasta droppkärnor som består av det icke-flyktiga materialet initialt i droppen. Andningsdroppar kan också interagera med andra partiklar av icke-biologiskt ursprung i luften, som är fler än dem. När människor är i nära kontakt kan vätskedroppar som produceras av en person inhaleras av en annan person; droppar större än 10 μm tenderar att förbli instängda i näsan och halsen medan mindre droppar kommer att tränga in i nedre luftvägarna .

Advanced Computational Fluid Dynamics (CFD) visade att vid vindhastigheter som varierar från 4 till 15 km/h kan andningsdroppar resa upp till 6 meter.

Roll i sjukdomsöverföring

En vanlig form av sjukdomsöverföring är andningsdroppar som genereras av hosta , nysningar eller prat. Överföring av andningsdroppar är den vanliga vägen för luftvägsinfektioner. Överföring kan inträffa när andningsdroppar når mottagliga slemhinnor, såsom i ögon, näsa eller mun. Detta kan också ske indirekt genom kontakt med förorenade ytor när händerna vidrör ansiktet. Andningsdroppar är stora och kan inte förbli hängande i luften länge och sprids vanligtvis över korta sträckor.

Virus som sprids genom droppöverföring inkluderar influensavirus , rhinovirus , respiratoriskt syncytialvirus , enterovirus och norovirus ; mässling morbillivirus ; och coronavirus som SARS coronavirus (SARS-CoV-1) och SARS-CoV-2 som orsakar COVID-19 . Bakterie- och svampinfektionsmedel kan också överföras av andningsdroppar. Däremot kan ett begränsat antal sjukdomar spridas genom luftburen överföring efter att andningsdroppen torkat ut. Vi andas hela tiden ut dessa droppar, men dessutom genererar vissa medicinska procedurer som kallas aerosolgenererande medicinska procedurer också droppar.

Omgivningens temperatur och fuktighet påverkar överlevnadsförmågan för bioaerosols eftersom som droppen förångas och blir mindre, det ger mindre skydd för de smittämnen har avlägsnats. I allmänhet är virus med ett lipidhölje mer stabila i torr luft, medan de utan hölje är mer stabila i fuktig luft. Virus är också generellt mer stabila vid låga lufttemperaturer.

Åtgärder för att minska överföringen

I en vårdmiljö omfattar försiktighetsåtgärder att bo en patient i ett enskilt rum, begränsa deras transport utanför rummet och använda lämplig personlig skyddsutrustning . Det har noterats att under SARS -utbrottet 2002–2004 brukade kirurgiska masker och N95 -andningsskydd minska infektioner hos vårdpersonal. Men munskydd är mycket mindre bra på att filtrera bort små droppar / partiklar än N95 och liknande respiratorer , så andningsskydd ger bättre skydd.

Dessutom kan högre ventilationshastigheter användas som en farokontroll för att späda ut och avlägsna andningspartiklar. Men om ofiltrerad eller otillräckligt filtrerad luft släpps ut till en annan plats kan det leda till spridning av en infektion.

Historia

Affisch från folkhälsovården i andra världskriget .

Den tyske bakteriologen Carl Flügge 1899 var den första som visade att mikroorganismer i droppar som utvisas från luftvägarna är ett sätt att överföra sjukdomar. I början av 1900 -talet användes ibland termen Flügge -droppe om partiklar som är tillräckligt stora för att inte torka helt, ungefär de som är större än 100 μm.

Flügges koncept om droppar som primär källa och vektor för respiratorisk överföring av sjukdomar rådde in på 1930 -talet tills William F. Wells differentierade mellan stora och små droppar. Han utvecklade Wells -kurvan , som beskriver hur storleken på andningsdroppar påverkar deras öde och därmed deras förmåga att överföra sjukdom.

Se även

Referenser