飛沫感染・飛沫核感染・マイクロ飛沫感染・エアロゾル感染・空気感染などの定義は日本と海外で大きく異なる

aerosol-infection 基準値問題

要約

日本の感染研がようやくコロナのエアロゾル感染を認めたというニュースがありましたが、飛沫感染・飛沫核感染・マイクロ飛沫感染・エアロゾル感染・空気感染などのややこしい線引きについて、なるべく国内外の公的機関が記載する定義を集めて並べてみたところ、日本と海外の違いがよくわかるようになりました。

本文:飛沫感染・飛沫核感染・マイクロ飛沫感染・エアロゾル感染・空気感染の違い

最近のコロナウイルス関連のニュースと言えば、国立感染症研究所(感染研)がこれまで飛沫感染が主要という見解を変更してエアロゾル感染を認めた、ということが話題となっています。

感染研は2022年3月28日、新たな見解を発表し、「換気が悪い環境や密集した室内では、ウイルスを含む粒子が空中に漂う時間が長く、こうした環境に一定時間滞在することで感染が発生した事例が国内外で報告されている」として、「エアロゾル感染」を一転して認めた。

FNNプライムオンライン:「エアロゾル感染」認め見解変更 “第7波”警戒の中 国立感染症研究所https://www.fnn.jp/articles/-/339542

感染研の見解は以下にありますが、3つの感染経路が示されているものの、それぞれの定義がきちんと示されていないので誤解を与えやすいと思います。

国立感染症研究所 新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)の感染経路について

新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)の感染経路について

これに先立ち、東北大学の科学者らがエアロゾル感染を認めるよう質問状を送付したことがニュースになりました。この内容をまとめると以下のようになります。

・換気の悪い屋内で感染が多発しているのであれば、ウイルスを含む粒子が屋内空間の空気中に「滞留」した状態、すなわちエアロゾルによって感染が多発していることを意味する
・エアロゾルの構成要素である空気に注目した感染様式を英語では“airborne infection”、日本語訳は空気感染
・粒子の粒径などを元に、特定の粒径以下をエアロゾルや飛沫核と呼び、特定の粒径以上を飛沫と呼ぶこと、さらには定義もあいまいな「マイクロ飛沫」なる造語は意味がない
・特定の粒径を境に、その沈降速度に意味を持った境界が生ずることはない

毎日新聞: 「誤った説だ」 科学者が突きつけた怒りの質問状に感染研の答えは

「誤った説だ」 科学者が突きつけた怒りの質問状に感染研の答えは | 毎日新聞
国内の新型コロナウイルス対策の基となる国立感染症研究所(感染研)の報告書が世界保健機関(WHO)などの世界の科学的知見と異なるとして、感染症や物理学などを専門とする科学者10人が感染研に公開質問状を提出した。「新型コロナは主にエアロゾル感染(空気感染)によって生じる」という科学界...

国立感染症研究所への質問状(2022年2月1日)

https://web.tohoku.ac.jp/hondou/letter/

ということでTwitterではいつものように、空気感染が主要なルートならマスクやソーシャルディスタンスは意味がない、パーティションも意味がないなどの話が広がっています。

本記事では「線引き問題」に注目し、そもそも飛沫感染やエアロゾル感染、空気感染などの線引きは何なのか、その線引きの根拠は何なのか?を調べてみました。さらによくわからない飛沫核感染やマイクロ飛沫感染についても同様に調べます。また、日本と海外における線引きの違いについても注目します。

なるべく公的機関が発信する情報に絞り、それぞれの感染様式をどの定義しているかを並べ、その違いをわかりやすく解説していきます。引用が多くて長くなりますがご容赦ください。

飛沫感染

厚生労働省のサイトでは感染様式の説明はありますが、その定義をきちんと書いてあるところが全然ないのですね。以下にあるのはおそらく新型インフルエンザ対策として作成されたと思われる用語解説から拾ったものです。

飛沫感染:病原体を含んだ大きな粒子(5ミクロンより大きい飛沫)が飛散し、他の人の鼻や口の粘膜あるいは結膜に接触することにより発生する。飛沫は咳・くしゃみ・会話などにより生じ、飛沫は空気中を漂わず、空気中で短距離(1~2メートル以内)しか到達しない。

厚生労働省 用語の解説 https://www.mhlw.go.jp/bunya/kenkou/kekkaku-kansenshou04/pdf/09-15.pdf

WHOと米国CDCの定義は以下のとおりです。日本の場合は粒径(5μm以上)が線引きになっているのに対して、海外だと粒径の問題ではなく、液滴が目・鼻・口の粘膜に直接曝露するというルートを指しています。

infectious particles come into direct contact with the eyes, nose, or mouth (droplet transmission)
感染性粒子が直接目・鼻・口に触れる(飛沫感染)(DeepL翻訳)

WHO: Coronavirus disease (COVID-19): How is it transmitted? https://www.who.int/news-room/questions-and-answers/item/coronavirus-disease-covid-19-how-is-it-transmitted

Deposition of virus carried in exhaled droplets and particles onto exposed mucous membranes (i.e., “splashes and sprays”, such as being coughed on). Risk of transmission is likewise greatest close to an infectious source where the concentration of these exhaled droplets and particles is greatest.
呼気中の飛沫や粒子に含まれるウイルスが露出した粘膜に沈着すること(咳をされるなど「飛沫・噴霧」されること)。感染のリスクは、これらの呼気飛沫や粒子の濃度が最も高い感染源の近くで同様に最も高くなります。(DeepL翻訳)

CDC: Scientific Brief: SARS-CoV-2 Transmission https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/science/science-briefs/sars-cov-2-transmission.html

マイクロ飛沫感染

次に分科会の尾身氏による解説で話題になった「マイクロ飛沫感染」です。以下のとおり、液滴のサイズ5μmを基準値として、それ以上が飛沫感染・それ以下サイズの飛沫による感染がマイクロ飛沫感染と定義しています。これはサイズによって分けられているのが特徴です。尾身氏の解説では、空気感染と分けるためにあえてこのような用語を使ったということです海外では粒径で感染様式を分けるという定義は見あたりません。

換気の悪い密閉空間では、5μm未満の粒子がしばらくの間、空気中を漂い、少し離れた
距離にまで感染が広がる可能性も

厚生労働省 新型コロナウイルス感染症はこうした経路で広がっています https://www.mhlw.go.jp/content/10900000/000657104.pdf

飛沫核感染

飛沫核感染は以下のとおり5μmという液滴のサイズで定義されるものですので、マイクロ飛沫と全く同じと考えてよさそうです。だったらなぜわざわざマイクロ飛沫という用語がでてきたのかについては???ですね。「飛沫核」という言葉が一般的でないという理由ではないかと想像されます。

病原体を含む小さな粒子(5ミクロン以下の飛沫核)が拡散され、これを吸い込むことによる感染経路を指す。飛沫核は空気中に浮遊するため、この除去には特殊な換気(陰圧室など)とフィルターが必要になる。

厚生労働省 用語の解説 https://www.mhlw.go.jp/bunya/kenkou/kekkaku-kansenshou04/pdf/09-15.pdf

飛沫とマイクロ飛沫・飛沫核を分ける「5μm」という基準値にどういう意味があるのかについては以下の文献の記載が参考になります。口から発生する飛沫の粒径分布が5μmを境に二つの山を形成するから、ということですね。ただし、口から飛ぶ距離については5μmを境に急に変化するわけではないとのことです。

飛沫感染と空気感染の境界とされてきた粒径5μmは、「排出直後の」飛沫の平均的な粒径分布と「乾燥した」飛沫核の平均的な粒径分布の谷間に相当する
(中略)
粒子の落下速度はシームレスに変化しており、この粒径で明確な線引きがあるわけではない
(中略)
飛沫に分類される大きさの粒子も、排出後すぐに飛沫核に分類される大きさの粒子に移行してしまうことが起こりうるため、これらの区別は曖昧になる

竹川暢之 (2021) エアロゾルと飛沫感染・空気感染. Earozoru Kenkyu, 36, 66-74
https://doi.org/10.11203/jar.36.65

エアロゾル感染

次に最もややこしいエアロゾル感染です。最初のころは以下のような解説が多く、マイクロ飛沫=飛沫核=エアロゾルと多くの人が勘違いをしていました。

ウイルスはくしゃみや会話で口から飛び出したつばなどの飛沫で広がります。このうち、遠くまで飛散する小さな飛沫(マイクロ飛沫=エアロゾル)で感染することを示します。空気感染とは異なります。

日本経済新聞 見てわかる「エアロゾル感染」 新型コロナでリスク
https://www.nikkei.com/article/DGXMZO61759240R20C20A7I00000/

飛沫とマイクロ飛沫・飛沫核は5μmで線引きされるものですが、エアロゾルは以下のとおり100μm程度以下の大きさの粒子であり、マイクロ飛沫・飛沫核とは定義が異なります。

飛沫とマイクロ飛沫・飛沫核を分ける線引きは、口から発生する飛沫の粒径分布が根拠となっているので感染症や公衆衛生学をベースとした線引きであるのに対し、エアロゾルは感染症とは関係のない大気環境学をベースとする用語になっています。

気体中に浮遊する微小な液体または固体の粒子と周囲の気体の混合体をエアロゾル(aerosol)と言います。
(中略)
例えば粒径についていえば,分子やイオンとほぼ等しい0.001μm=1nm程度から花粉のような100μm程度まで約5桁にわたる広い範囲が対象となり、

日本エアロゾル学会 エアロゾルとは https://www.jaast.jp/new/about_aerosol.html

つまり、以下解説にもありますが、「粒径の大きさ的には」飛沫感染もマイクロ飛沫感染も飛沫核感染も全部「エアロゾル感染」なのです。そして、エアロゾル感染の本質は粒径で定義されるものではないのです。

 エアロゾル感染というのは、このような空気中をただよう微粒子内に病原体が含まれていて、この微粒子を介して感染することを指しており、感染経路として「飛沫感染」と「飛沫核感染」を包含している用語です。この2つの感染経路は、名前は似ていますが、対策方法が下記の表の様に大きく異なります。
 なお、「エアロゾル感染」という言葉は文脈により飛沫感染のことしか指していない場合や飛沫核感染のことを指しているもあり、解釈には注意が必要です。

東京大学 保健センター https://www.hc.u-tokyo.ac.jp/covid-19/infection_route/

まず、冒頭に感染研がエアロゾル感染を認めたとありますが、感染研におけるエアロゾル感染の定義は以下のとおりです。すなわち、飛沫感染が起こりにくい状況での感染という意味になります。

2m以上離れた長距離間での感染、又は感染者の不織布マスク着用が自己申告と他覚的な確認で確認された状況での感染

国立感染症研究所 https://www.niid.go.jp/niid/ja/2019-ncov/2559-cfeir/10901-covid19-04.html

海外の定義は以下のとおりです。飛沫感染は液滴が目・鼻・口の粘膜に直接曝露するというルートだったのに対し、液滴粒子を「吸い込むことによる感染」をエアロゾル感染・空気感染と定義していますここでは「エアロゾル感染=空気感染」です。やはり粒径で線引きするものではないようですね。また、WHOではエアロゾル感染・空気感染を短距離と長距離に区別しています。

The virus can spread from an infected person’s mouth or nose in small liquid particles when they cough, sneeze, speak, sing or breathe. Another person can then contract the virus when infectious particles that pass through the air are inhaled at short range (this is often called short-range aerosol or short-range airborne transmission)
ウイルスは、感染者が咳やくしゃみ、話し声、歌声、呼吸をしたときに、小さな液体の粒子となって口や鼻から広がります。そして、空気中を通過した感染性粒子を近距離で吸い込むと、別の人がウイルスに感染します(これを近距離エアロゾル感染または近距離空気感染と呼ぶことが多い)。(DeepL翻訳)

WHO: Coronavirus disease (COVID-19): How is it transmitted?
https://www.who.int/news-room/questions-and-answers/item/coronavirus-disease-covid-19-how-is-it-transmitted

The virus can also spread in poorly ventilated and/or crowded indoor settings, where people tend to spend longer periods of time. This is because aerosols can remain suspended in the air or travel farther than conversational distance (this is often called long-range aerosol or long-range airborne transmission).
また、換気が悪く、人が多く集まる屋内でもウイルスが蔓延する可能性があります。これは、エアロゾルが空気中に浮遊したままになったり、会話の距離よりも遠くまで移動したりするためです(これを長距離エアロゾル感染または長距離空気感染と呼ぶことが多い)。(DeepL翻訳)

WHO: Coronavirus disease (COVID-19): How is it transmitted?
https://www.who.int/news-room/questions-and-answers/item/coronavirus-disease-covid-19-how-is-it-transmitted

Inhalation of air carrying very small fine droplets and aerosol particles that contain infectious virus. Risk of transmission is greatest within three to six feet of an infectious source where the concentration of these very fine droplets and particles is greatest.
感染性ウイルスを含む非常に小さな飛沫やエアロゾル粒子を含む空気を吸入すること。感染のリスクは、これらの非常に微細な飛沫や粒子の濃度が最大となる感染源から3~6フィートの範囲で最大となります。(DeepL翻訳)

CDC: Scientific Brief: SARS-CoV-2 Transmission
https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/science/science-briefs/sars-cov-2-transmission.html

空気感染

最後に空気感染になります。日本では粒径による区分をベースとし、小さな液滴による感染をマイクロ飛沫・飛沫核感染と呼んで空気感染ではないと説明してきました。空気感染はウイルスそのものが空気中をただよって感染するというイメージですね。コロナウイルスはウイルスそのものが感染性をもったまま空気中を長時間ただようことは想定されていません(液滴に包まれていないと生きられない)。

いわゆる「空気感染」は、 結核菌や麻疹ウイルス で認められており、より小さな飛沫が、例えば空調などを通じて空気中を長時間漂い、長い距離でも感染が起こりえるもの。「マイクロ飛沫感染」とは異なる概念であることに留意が必要。

厚生労働省 新型コロナウイルス感染症はこうした経路で広がっています
https://www.mhlw.go.jp/content/10900000/000657104.pdf

しかし新型インフルエンザ対策の際には、厚生労働省は以下のとおりマイクロ飛沫・飛沫核感染=空気感染と呼んでいたのです。やはり「マイクロ飛沫感染」は新型コロナで新たに生み出された用語なのです。

空気感染:病原体を含む小さな粒子(5ミクロン以下の飛沫核)が拡散され、これを吸い込むことによる感染経路を指す。飛沫核は空気中に浮遊するため、この除去には特殊な換気(陰圧室など)とフィルターが必要になる。

厚生労働省 用語の解説 https://www.mhlw.go.jp/bunya/kenkou/kekkaku-kansenshou04/pdf/09-15.pdf

海外の定義はエアロゾル感染のところで示したとおり、「エアロゾル感染=空気感染」です。粒径が10μmの飛沫を吸って感染した場合、日本では飛沫感染となり、海外では空気感染となります。国内と海外ではこのように定義が異なるため、混乱に拍車がかかっているものと思われます。

まとめ:飛沫感染・飛沫核感染・マイクロ飛沫感染・エアロゾル感染・空気感染の違い

日本では粒径5μm以上の飛沫による感染を「飛沫感染」、5μm以下の飛沫による感染を「飛沫核感染=マイクロ飛沫感染」と定義。一方で海外での線引きは粒径ではなく、飛沫が粘膜に曝露して感染することを「飛沫感染」、飛沫を吸い込んで感染することを「エアロゾル感染=空気感染」と定義しています。

科学的に考えれば感染様式は連続的であることが当然で、ある基準値で2分することに疑問が呈されることもまた当然でしょう。ただし、「科学的に正しくても役に立たない」という事例は多数存在します。一方で、科学でもモデル化するために連続的に分布するものを二つのクラスに分けることは普通に行われます。科学的妥当性はともかくとして、飛沫感染はマスクで防ぎ、空気感染(エアロゾル感染、飛沫核感染、マイクロ飛沫感染でも呼び方はなんでもよい)は換気で防ぐ、といったこれまで同様の対策で実用上はあまり問題ありません。

ただ、コミュニケーションのしやすさで考えると、粒径による区分や吸うか吸わないの区分よりも、(1)人から人へ方向性をもって飛んでいくもの、(2)空気の流れにのってただようもの、という2分のほうがわかりやすいと思います。(1)は粒径の大小に関係なく、感染者の口から他の人に向かって飛んでいくもので、これはマスクでほぼ防げます。マスクをはずす会食などの場面ではパーティションもある程度効果があるでしょう。当然距離が離れるほど感染リスクは低くなります。(2)は発生そのものをマスクによって大幅に減らすことができますが、感染者がマスクをしていてもマスクの隙間から漏れたり、また他の人も呼吸の際にマスクの隙間から吸ったりするので、換気で薄めることが効果的です。こういう説明のほうが専門家以外もイメージしやすく、空気感染・エアロゾル感染・飛沫核感染・マイクロ飛沫感染などの定義のあいまいな用語が乱立することもありません。

また、冒頭で紹介した質問状のやり取りのように、科学の世界で線引きの根拠をめぐって争いを巻き起こすことが科学の外からどのように見られているか(それで専門家として信頼を得ることができるのか)、ということを意識したほうがよいでしょう。エアロゾル感染を認めるかどうかというよりも、線引きの根拠をきちんと示す、日本と海外との定義の違いを示す、といった問題だと思います。

補足

書誌情報

竹川暢之 (2021) エアロゾルと飛沫感染・空気感染. Earozoru Kenkyu, 36, 66-74

エアロゾルと飛沫感染・空気感染
J-STAGE

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