ละอองฝอยจากการหายใจ
ละอองฝอยในระบบทางเดินหายใจคือละอองน้ำขนาดเล็กที่เกิดจากการหายใจออก ประกอบด้วยน้ำลายหรือเสมหะและสารอื่นๆ ที่มาจาก พื้น ผิวทางเดินหายใจละอองฝอยในระบบทางเดินหายใจเกิดขึ้นตามธรรมชาติจากการหายใจ การพูด ( ละอองฝอยจากการพูด ) การจาม การไอ หรือการอาเจียน ดังนั้นจึงมีอยู่ในลมหายใจของเราตลอดเวลา แต่การพูดและการไอจะเพิ่มจำนวนของละอองฝอยเหล่านี้[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
ขนาดของหยดน้ำมีตั้งแต่ < 1 μm ถึง 1000 μm [ 1 ] [ 2 ]และในการหายใจปกติจะมีหยดน้ำประมาณ 100 หยดต่อลมหายใจ 1 ลิตร ดังนั้นสำหรับอัตราการหายใจ 10 ลิตรต่อนาที หมายความว่าจะมีหยดน้ำประมาณ 1000 หยดต่อนาที ซึ่งส่วนใหญ่มีขนาดไม่กี่ไมโครเมตรหรือเล็กกว่านั้น[ 1 ] [ 2 ]เนื่องจากหยดน้ำเหล่านี้ลอยอยู่ในอากาศ จึงจัดเป็นละอองลอย ตามนิยาม อย่างไรก็ตาม หยดน้ำขนาดใหญ่ (ใหญ่กว่าประมาณ 100 μm แต่ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม) จะตกลงสู่พื้นหรือพื้นผิวอื่นอย่างรวดเร็ว จึงลอยอยู่ในอากาศเพียงชั่วครู่ ในขณะที่หยดน้ำที่มีขนาดเล็กกว่า 100 μm มาก (ซึ่งเป็นส่วนใหญ่) จะตกลงมาอย่างช้าๆ จึงก่อตัวเป็นละอองลอยที่มีอายุหลายนาทีหรือมากกว่า หรือในขนาดกลาง อาจเคลื่อนที่เหมือนละอองลอยในตอนแรก แต่เมื่อถึงระยะไกลจะตกลงสู่พื้นเหมือนหยดน้ำ ("jet riders") [ 4 ]
ละอองเหล่านี้อาจมีเซลล์ แบคทีเรียที่ก่อให้เกิดการติดเชื้อ หรืออนุภาคไวรัส ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการแพร่กระจายของโรคระบบทางเดินหายใจในบางกรณี ในการศึกษาการแพร่กระจายของโรคจะมีการแยกความแตกต่างระหว่างสิ่งที่เรียกว่า "ละอองทางเดินหายใจ" และสิ่งที่เรียกว่า "ละอองลอย" โดยจะเรียกเฉพาะละอองขนาดใหญ่ว่า "ละอองทางเดินหายใจ" และเรียกละอองขนาดเล็กว่า "ละอองลอย" แต่การแยกความแตกต่างโดยพลการนี้ไม่เคยได้รับการสนับสนุนจากการทดลองหรือทฤษฎี[ 5 ] [ 3 ]และไม่สอดคล้องกับคำจำกัดความมาตรฐานของละอองลอย
คำอธิบาย
ละอองฝอยจากการหายใจของมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์หลายประเภท (เช่นเซลล์เยื่อบุผิวและเซลล์ของระบบภูมิคุ้มกัน) อิเล็กโทรไลต์ ทางสรีรวิทยา ที่อยู่ในเมือกและน้ำลาย (เช่น Na + , K + , Cl − ) และอาจมีเชื้อโรค ต่างๆ ปะปน อยู่ด้วย [ 6 ]
หยดน้ำที่แห้งในอากาศจะกลายเป็นนิวเคลียสของหยดน้ำซึ่งลอยเป็นละอองลอยและสามารถลอยอยู่ในอากาศได้เป็นเวลานานพอสมควร[ 6 ]
การกำหนดขนาดขั้นต่ำแบบดั้งเดิมที่ 5 μmระหว่างละอองในอากาศและละอองจากการหายใจถูกวิพากษ์วิจารณ์ว่าเป็นการแบ่งแยกที่ผิดพลาดซึ่งไม่มีพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ เนื่องจากอนุภาคที่หายใจออกมามีขนาดต่อเนื่องกัน ซึ่งชะตากรรมของอนุภาคเหล่านั้นขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม นอกเหนือจากขนาดเริ่มต้นของอนุภาค อย่างไรก็ตาม การกำหนดขนาดนี้ได้ถูกนำมาใช้เป็นข้อมูลในการกำหนดมาตรการป้องกันการแพร่กระจายเชื้อในโรงพยาบาลมานานหลายทศวรรษ[ 7 ]
การก่อตัว
ละอองฝอยจากการหายใจสามารถเกิดขึ้นได้หลายวิธี อาจเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติจากการหายใจการพูดการจาม การไอ หรือการร้องเพลง นอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้จากการกระทำ ในสถานพยาบาล เช่นการใส่ท่อ ช่วยหายใจ การช่วย ชีวิต ด้วย การปั๊มหัวใจ (CPR) การส่อง กล้องหลอดลมการผ่าตัด และการชันสูตรศพ [ 6 ] ละอองฝอยที่คล้ายกันอาจเกิดขึ้นได้จากการอาเจียนการกดชักโครกการทำความสะอาดพื้นผิวแบบเปียก การอาบน้ำ หรือการใช้น้ำประปาหรือการฉีดพ่นน้ำเสียเพื่อการเกษตร[ 8 ]
ขึ้นอยู่กับวิธีการก่อตัว ละอองฝอยในระบบทางเดินหายใจอาจมีเกลือเซลล์และอนุภาคไวรัส อยู่ด้วย [ 6 ] ในกรณีของละอองฝอยที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ละอองฝอยเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้จากหลายตำแหน่งในระบบทางเดินหายใจ ซึ่งอาจส่งผลต่อเนื้อหาของละอองฝอย[ 8 ] นอกจาก นี้ อาจมีความแตกต่างกันระหว่างบุคคลที่มีสุขภาพดีและผู้ป่วยในเรื่องของปริมาณ ความหนืด และองค์ประกอบ ของเสมหะ ซึ่งส่งผลต่อการก่อตัวของละอองฝอย[ 9 ]
คำพูด
น้ำลายกระเด็นหรือละอองน้ำลายคืออนุภาคของน้ำลายที่ถูกขับออกมาจากปากโดยไม่ตั้งใจระหว่างการพูด โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่างการออกเสียงที่หนักแน่นหรือการออกเสียงพยัญชนะระเบิด (เช่น /p/, /b/, /t/) หยดเหล่านี้เกิดจากพลศาสตร์ของของเหลวในช่องปากมากกว่าการหายใจออก[ 10 ]หยดเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อการเคลื่อนไหวของลิ้น การขยับริมฝีปาก หรือความปั่นป่วนของกระแสลมรบกวนฟิล์มน้ำลายบางๆ ที่เคลือบปาก ทำให้หยดน้ำลายถูกขับออกมาในอากาศ[ 11 ]
น้ำลายมักจะมีลักษณะดังนี้: [ 12 ]
- อนุภาคเหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่า (ตั้งแต่ 100 ไมโครเมตรถึงไม่กี่มิลลิเมตรในเส้นผ่านศูนย์กลาง) เมื่อเทียบกับละอองฝอยในระบบทางเดินหายใจ (<5 ไมโครเมตร) สามารถมองเห็นและสังเกตได้อย่างชัดเจนบนใบหน้าของผู้ฟัง และยังคงปรากฏเป็นรอยบนหน้าจอโทรศัพท์มือถือแม้หลังจากพูดคุยแบบแฮนด์ฟรีแล้ว
- ระยะการส่งเสียงโดยประมาณสั้น (โดยปกติ <1 เมตร) เนื่องจากมวลของพวกมัน แต่การพูดด้วยเสียงดังสามารถขยายระยะการส่งเสียงได้
- ประกอบด้วยน้ำลาย เมือกในช่องปาก และจุลินทรีย์ในช่องปากที่อาจมีอยู่ (เช่นสเตรปโตค็อกคัส )
ขนส่ง
วิธีการก่อตัวที่แตกต่างกันทำให้เกิดหยดน้ำที่มีขนาดและความเร็วเริ่มต้นต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อการเคลื่อนที่และชะตากรรมของหยดน้ำในอากาศ ดังที่อธิบายไว้ในเส้นโค้งของเวลส์หยดน้ำขนาดใหญ่ที่สุดจะตกลงมาเร็วพอที่จะตกลงสู่พื้นหรือพื้นผิวอื่นก่อนที่จะแห้ง และหยดน้ำที่มีขนาดเล็กกว่า 100 ไมโครเมตรจะแห้งอย่างรวดเร็วก่อนที่จะตกลงบนพื้นผิว[ 6 ] [ 8 ] เมื่อแห้งแล้ว หยดน้ำเหล่านี้จะกลายเป็นนิวเคลียสของหยดน้ำที่เป็นของแข็งซึ่งประกอบด้วยสารที่ไม่ระเหยในหยดน้ำในตอนแรก หยดน้ำจากการหายใจยังสามารถโต้ตอบกับอนุภาคอื่น ๆ ที่ไม่ได้มาจากสิ่งมีชีวิตในอากาศ ซึ่งมีจำนวนมากกว่าหยดน้ำเหล่านั้น[ 8 ]เมื่อผู้คนอยู่ใกล้ชิดกัน หยดน้ำเหลวที่ผลิตโดยคนหนึ่งอาจถูกสูดดมโดยอีกคนหนึ่ง หยดน้ำที่มีขนาดใหญ่กว่า 10 ไมโครเมตรมักจะติดอยู่ในจมูกและลำคอ ในขณะที่หยดน้ำขนาดเล็กกว่าจะแทรกซึมเข้าไปในระบบทางเดินหายใจส่วน ล่าง [ 9 ]
พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณขั้นสูง(CFD) แสดงให้เห็นว่าที่ความเร็วลมตั้งแต่ 4 ถึง 15 กม./ชม. ละอองฝอยจากการหายใจอาจเดินทางได้ไกลถึง 6 เมตร[ 13 ] [ 14 ]
บทบาทในการแพร่กระจายโรค
รูปแบบการแพร่กระจายของโรค ที่พบบ่อยอย่างหนึ่ง คือการแพร่กระจายผ่านละอองฝอยในระบบทางเดินหายใจ ซึ่งเกิดจากการไอ จามหรือพูดคุย การแพร่กระจายผ่านละอองฝอยในระบบทางเดินหายใจเป็นเส้นทางปกติของการติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจ การแพร่กระจายสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อละอองฝอยในระบบทางเดินหายใจไปถึงพื้นผิวเยื่อบุที่ไวต่อการติดเชื้อ เช่น ในดวงตา จมูก หรือปาก นอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้โดยอ้อมผ่านการสัมผัสกับพื้นผิวที่ปนเปื้อนเมื่อมือไปสัมผัสใบหน้า ละอองฝอยในระบบทางเดินหายใจมีขนาดใหญ่และไม่สามารถลอยอยู่ในอากาศได้นาน และมักจะกระจายไปในระยะทางสั้นๆ[ 15 ]
ไวรัสที่แพร่กระจายโดยการแพร่กระจายผ่านละอองฝอย ได้แก่ไวรัสไข้หวัดใหญ่ไรโนไวรัสไวรัสซิงไซเชียลทางเดินหายใจ เอนเทอโร ไวรัสและโนโรไวรัส[ 16 ] ไวรัสหัดมอร์บิลลิไวรัส [ 17 ] และไวรัสโคโรนาเช่นไวรัสโคโรนาซาร์ส (SARS-CoV-1) [ 16 ] MERS-CoV [ 17 ] และ SARS -CoV-2ที่ก่อให้เกิดCOVID-19 [ 18 ] [ 19 ] เชื้อโรคติดเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราอาจแพร่กระจายผ่านละอองฝอยทางเดินหายใจได้เช่นกัน[ 6 ]ในทางตรงกันข้าม โรคจำนวนจำกัดเท่านั้นที่สามารถแพร่กระจายผ่านการแพร่กระจายทางอากาศ ได้ หลังจากที่ละอองฝอยทางเดินหายใจแห้งลง[ 17 ]เราทุกคนหายใจเอาละอองฝอยเหล่านี้ออกมาอย่างต่อเนื่อง ขั้นตอนทางการแพทย์บางอย่างที่เรียกว่าขั้นตอนการสร้างละอองลอยก็สร้างละอองฝอยเช่นกัน[ 6 ]
อุณหภูมิและความชื้น ในอากาศ มีผลต่อการอยู่รอดของละอองชีวภาพเนื่องจากเมื่อหยดน้ำระเหยและมีขนาดเล็กลง จะให้การปกป้องเชื้อโรคที่อาจมีอยู่น้อยลง โดยทั่วไปแล้ว ไวรัสที่มีเปลือกหุ้มไวรัสที่ เป็นไขมัน จะคงตัวในอากาศแห้งได้ดีกว่า ในขณะที่ไวรัสที่ไม่มีเปลือกหุ้มจะคงตัวในอากาศชื้นได้ดีกว่า นอกจากนี้ ไวรัสยังโดยทั่วไปจะคงตัวได้ดีกว่าที่อุณหภูมิอากาศต่ำ[ 8 ]
มาตรการที่ดำเนินการเพื่อลดการแพร่กระจาย
ในสถานพยาบาล ข้อควรระวังได้แก่ การให้ผู้ป่วยพักในห้องส่วนตัว การจำกัดการเคลื่อนย้ายผู้ป่วยออกนอกห้อง และการใช้อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่ เหมาะสม [ 20 ] [ 21 ] เป็นที่สังเกตว่าในช่วงการระบาดของโรคซาร์สในปี 2545-2547การใช้หน้ากากอนามัยและหน้ากาก N95มีแนวโน้มที่จะลดการติดเชื้อในบุคลากรทางการแพทย์[ 22 ] อย่างไรก็ตามหน้ากากอนามัยมีประสิทธิภาพในการกรองละอองและอนุภาคขนาดเล็กได้น้อยกว่าหน้ากาก N95 และหน้ากากชนิดอื่นๆ ที่คล้ายกันดังนั้นหน้ากาก N95 จึงให้การป้องกันที่ดีกว่า[ 23 ] [ 24 ]
การศึกษาสมัยใหม่ได้ระบุปริมาณบทบาทของหน้ากากอนามัยในการแพร่กระจายของโรค โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงการระบาดของ COVID-19 ซึ่งหน้ากากอนามัยช่วยลดการแพร่กระจายได้ถึง 99% [ 25 ]
นอกจากนี้ อัตรา การระบายอากาศ ที่สูงขึ้น ยังสามารถใช้เป็นมาตรการควบคุมอันตรายเพื่อเจือจางและกำจัดอนุภาคทางเดินหายใจได้ อย่างไรก็ตาม หากอากาศที่ไม่ได้กรองหรือกรองไม่เพียงพอถูกระบายไปยังที่อื่น อาจนำไปสู่การแพร่กระจายของการติดเชื้อได้[ 8 ]
ความเกี่ยวข้องทางวิทยาศาสตร์และสังคม
- สุขอนามัยในการสื่อสาร:
- การแพร่กระจายของโรค:
- การบรรเทา: [ 28 ]
- ลิปบาล์มหรือผลิตภัณฑ์บำรุงริมฝีปากช่วยลดการเกิดหยดน้ำลายโดยการทำให้ความเหนียวของน้ำลายลดลง
- สิ่งกีดขวางทางกายภาพ (เช่น แผ่นอะคริลิก) สามารถป้องกันละอองน้ำลายจากการพูดได้ แต่ไม่สามารถป้องกันละอองลอยในอากาศได้
- ละครเวที: นักแสดงใช้เทคนิคการพูดเพื่อลดผลกระทบเหล่านั้นให้น้อยที่สุด
ประวัติศาสตร์
ในปี พ.ศ. 2442 คาร์ล ฟลุกเกอ นักแบคทีเรียวิทยาชาวเยอรมันเป็นคนแรกที่แสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์ในละอองที่ถูกขับออกมาจากทางเดินหายใจเป็นวิธีการแพร่กระจายของโรค ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 บางครั้งมีการใช้คำว่า "ละอองฟลุกเกอ" สำหรับอนุภาคที่มีขนาดใหญ่พอที่จะไม่แห้งสนิท ซึ่งโดยประมาณแล้วมีขนาดใหญ่กว่า 100 ไมโครเมตร[ 29 ]
แนวคิดของฟลุกเกอเกี่ยวกับละอองน้ำลายที่เป็นแหล่งที่มาหลักและพาหะในการแพร่กระจายโรคทางระบบหายใจยังคงแพร่หลายไปจนถึงทศวรรษ 1930 จนกระทั่งวิลเลียม เอฟ. เวลส์ได้แยกแยะความแตกต่างระหว่างละอองน้ำลายขนาดใหญ่และขนาดเล็ก[ 14 ] [ 30 ]เขาได้พัฒนาเส้นโค้งของเวลส์ซึ่งอธิบายว่าขนาดของละอองน้ำลายในระบบหายใจมีอิทธิพลต่อชะตากรรมของละอองน้ำลายเหล่านั้นอย่างไร และส่งผลต่อความสามารถในการแพร่กระจายโรคอย่างไร[ 31 ]
การสังเกตการณ์ในยุคแรก (ก่อนศตวรรษที่ 20)
- โรมโบราณ: นักวาทศิลป์เช่น ควินติเลียน (คริสต์ศตวรรษที่ 1) แนะนำนักพูดให้หลีกเลี่ยง"เสมหะมากเกินไป"ระหว่างการกล่าวสุนทรพจน์ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความตระหนักรู้ตั้งแต่เนิ่นๆ เกี่ยวกับการพ่นน้ำลาย[ 32 ]
- ศตวรรษที่ 18–19: แพทย์ชาวฝรั่งเศสบัญญัติศัพท์postillons (จากposterซึ่งแปลว่า "ถ่มน้ำลาย") เพื่ออธิบายหยดน้ำลายที่มองเห็นได้ซึ่งถูกปล่อยออกมาในระหว่างการพูด โดยเชื่อมโยงกับวัณโรคที่แพร่กระจายในที่แคบ[ 33 ]
การวางระบบทางวิทยาศาสตร์ (ศตวรรษที่ 20)
ยุคสมัยใหม่ (ศตวรรษที่ 21)
- ปี 2019–2022: การระบาดใหญ่ของโควิด-19 กระตุ้นให้เกิดการวิจัยเกี่ยวกับละอองน้ำลายที่เกิดจากการพูด:
- ผลการศึกษาของ NIH (2020): แสดงให้เห็นว่าการพูดเสียงดังทำให้เกิดละอองฝอยประมาณ 1,000 ละอองต่อนาที โดยการสวมหน้ากากอนามัยช่วยลดจำนวนลงได้ 99% (Anfinrud et al.)
- MIT (2021): แสดงให้เห็นว่าเสียง "มีเสียง" (เช่น /a/, /i/) แพร่กระจายในอากาศได้มากกว่าเสียงกระซิบ (ห้องปฏิบัติการ Bourouiba)
- การเปลี่ยนแปลงทางวัฒนธรรม: การใช้แผงกั้นอะคริลิกในพื้นที่สาธารณะเพิ่มมากขึ้น ทำให้เห็นความแตกต่างระหว่างละอองน้ำลายขนาดใหญ่ (ถูกกั้น) และละอองลอย (ไม่ถูกกั้น) [ 28 ]
วิวัฒนาการของศัพท์เฉพาะ
- ก่อนโควิด-19: คำศัพท์อย่าง"พ่น"หรือ"น้ำลาย"เป็นคำพูดติดปาก
- หลังสถานการณ์โควิด-19: "ละอองน้ำลายจากการพูด"ถูกนำมาใช้ในเชิงเทคนิคเพื่อแยกความแตกต่างจากละอองลอยในระบบทางเดินหายใจ (เช่น รายงานขององค์การอนามัยโลก)