『呼吸器系ウイルスの空気感染』Science誌より 3/5
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（Review Summaryの図）呼吸器系ウイルスの空気感染に関わる段階。
ウイルスを含んだエアロゾル（100μm未満）は、まず感染者の呼吸活動によって発生し、それが吐き出されて環境中に運ばれます。これらのエアロゾルは、感染力が維持されていれば、潜在的な宿主が吸い込んで新たな感染症を引き起こす可能性があります。飛沫（100μm以上）とは対照的に、エアロゾルは空気中に何時間も留まり、吐き出した感染者から1～2m以上離れた場所まで移動し、近距離でも遠距離でも新たな感染を引き起こす。
なお文章中の括弧の数字は引用論文等を示している。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abd9149
環境中のウイルス入りエアロゾル
エアロゾルの物理的特性は、空気中の輸送に影響を与える。呼吸器系エアロゾルの初速度は、エアロゾルが気道内でどのように生成され、どのように放出されるかに依存する。例えば、咳をすると、話すよりも高い速度で飛沫やエアロゾルが放出される(109)。エアロゾルの輸送は、気流や環境の特性、エアロゾル自体の物理的特性の組み合わせによって制御される。エアロゾルは、慣性、ブラウン運動、重力・電気泳動・熱泳動などの外力によって流線から外れることがある。このような運動は、表面に付着することによって空気中から除去されることにもつながる。空気中のウイルスの寿命は、物理的な輸送と生物学的な不活性化の関数であり、これらは温度、湿度、紫外線（UV）などの環境因子の影響を受ける。
空気中に残る呼気エアロゾルの大きさは、蒸発、凝固、および／または沈着の結果、時間とともに変化する。水性エアロゾルからの水の蒸発は、通常、Hertz-Knudsen方程式(110)で表される。しかし、呼吸器系エアロゾルには、タンパク質、電解質、その他の生物種などの不揮発性成分が含まれているため、蒸発速度は純水よりも遅くなります（111）。蒸発の際、エアロゾルは、位相、形態、粘度、pHなどの変化を受けるが、これらはすべて、実際の呼吸器エアロゾルではなく、シミュレーションで研究されている(83, 112)。エアロゾルの物理的特性の変化は、含まれるウイルスの輸送や運命に影響を与え、それに伴うエアロゾルの化学的特性の変化は、ウイルスの生存率に影響を与える(113)。空気中のウイルスを含むエアロゾルの全体的なサイズ分布も時間とともに変化する。これは、大きなエアロゾルが地面などに沈降して優先的に除去され、分布の中央値が小さなサイズにシフトするためである(114)。
ウイルスを含んだエアロゾルの空気中での滞留時間は、その拡散範囲を決定する上で非常に重要である。他の力が働かない場合、特定サイズのエアロゾルの滞留時間は、粘性抗力と重力のバランスから生じる終末沈降速度upに関連しており、層流にさらされた小粒子に対するストークスの法則で説明されている(115, 116)
ここで、dpはエアロゾル粒子の直径、gは重力加速度、ρpはエアロゾル粒子の密度、Ccは粒子径が気体分子の平均自由行程と同程度になったときに生じる滑りによる空気抵抗の減少を考慮したカニンガム滑り補正係数、ηは空気の動的粘度である。
このようにして、特定のサイズのエアロゾルが地上に到達するまでの沈降時間は、周囲の空気が静止していると仮定して見積もることができる（図3）。静止した空気中では、5μmのエアロゾルが1.5mの高さから地面に沈むのに33分かかるのに対し、1μmのエアロゾルは12時間以上空気中に浮遊している（116）。しかし、ほとんどの現実的な環境では、周囲の気流の速度を考慮に入れる必要がある。さらに、呼吸器系のエアロゾルが吐き出されると、これらの粒子は、独自の速度と軌道を持つ呼気中の湿度の高いプルームに含まれ、これも最終的な到達可能距離と方向を決定する役割を果たす(86)。ウイルスを含んだエアロゾルの移動距離は、エアロゾルの大きさ、エアロゾルを運ぶ流れの初速、その他の環境条件（屋外の風速や、自然換気や暖房・換気・空調（HVAC）システムによって引き起こされる室内の気流など）に左右される（117、118）。呼気エアロゾルの濃度は、発生源（感染者）の近くで最も高く、呼吸プルームが周囲の空気と混ざることで距離とともに低下する（50, 119）。
翻訳、一部追記。赤文字で直径約3.6μmのエアロゾルが1時間滞留する
咳や会話の際に発生する呼気エアロゾルの軌跡と蒸発については，計算モデルを用いて研究されている（117，120）。大きな液滴はすぐに最大水平距離に達し、数メートル以内に地面や表面に落下する傾向があるが、エアロゾルは数秒から数時間にわたって浮遊し、長距離を移動し、換気の悪い空間では空気中に蓄積される(117)。ウイルスを含んだエアロゾルの流れの多相性は、特に咳のように気流の速度が速い呼気の場合、流れの力学とエアロゾルの移動距離に大きく影響する(121)。
