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JP7820122B2 - Infection Risk Assessment System - Google Patents
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JP7820122B2 - Infection Risk Assessment System - Google Patents

Infection Risk Assessment System

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JP7820122B2
JP7820122B2 JP2021174689A JP2021174689A JP7820122B2 JP 7820122 B2 JP7820122 B2 JP 7820122B2 JP 2021174689 A JP2021174689 A JP 2021174689A JP 2021174689 A JP2021174689 A JP 2021174689A JP 7820122 B2 JP7820122 B2 JP 7820122B2
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Description

本発明は、感染リスク評価システム及び感染リスク評価方法に関する。 The present invention relates to an infection risk assessment system and an infection risk assessment method.

病原体に感染した患者からの感染リスクを軽減するためには、病原体の拡散状況に基づく感染リスクを正確に把握し、対策を立てることが必要である。
そのため、患者から発生した物質の拡散状況を解析する様々な手法が開発されている。
In order to reduce the risk of infection from patients infected with pathogens, it is necessary to accurately understand the infection risk based on the spread of the pathogen and to develop countermeasures.
Therefore, various methods have been developed to analyze the diffusion of substances emitted from patients.

例えば、特許文献1では、模擬咳気流発生装置を用いて拡散させた水滴を、水滴により変色するコーティングが施された感水紙で検出するシステムが提案されている。
特許文献1の方法では、患者から発せられた飛沫(主に唾液)が飛び散り、近い距離にいる他者や、周囲の家具等の表面に付着し、飛沫感染をもたらすリスクについては、ある程度の評価が可能である。
For example, Patent Document 1 proposes a system that detects water droplets dispersed using a simulated cough airflow generator using water-sensitive paper coated to change color when exposed to water droplets.
The method in Patent Document 1 makes it possible to assess to some extent the risk of droplets (mainly saliva) emitted by the patient scattering and adhering to other people in close proximity or to surfaces such as surrounding furniture, causing droplet infection.

しかし、特許文献1の方法では、いわゆるマイクロ飛沫感染(エアロゾル感染)のリスクを評価することはできない。マイクロ飛沫感染とは、空気中を漂う粒子径の小さい飛沫核(マイクロ飛沫)を吸い込むことによる感染である。
病原体は、大きければ落下して感染リスクが低減しやすいが、小さい粒子は、空中に長い間漂うことが可能である。このような空中に長い間漂うことが可能な小さいサイズの粒子が飛沫核(マイクロ飛沫)と呼ばれている。
However, the method of Patent Document 1 cannot evaluate the risk of so-called microdroplet infection (aerosol infection), which is infection caused by inhaling droplet nuclei (microdroplets) with small particle diameters floating in the air.
Larger pathogens tend to fall to the ground, reducing the risk of infection, but smaller particles can remain suspended in the air for long periods of time. These small particles that can remain suspended in the air for long periods of time are called droplet nuclei (microdroplets).

マイクロ飛沫感染の評価手法として、従来から室内の温湿度制御の解析などで広く行われている気流測定の活用が考えられる。しかし、気流測定は、空気の流れを可視化できるものの、感染者から放出された粒子の対象領域到達個数の定量化はできない。
また、5μm以下のラテックスやポリスチレンなどの標準粒子を噴霧すれば、噴霧場所から目的の箇所まで到達した粒子の定量が可能である。しかし、ラテックスやポリスチレンなどはクリーンルーム以外では室内の粒子と判別がつかないため、無人のクリーンルームもしくはチャンバー内しか使用できない。
One possible method for evaluating microdroplet infection is airflow measurement, which has been widely used in analyzing indoor temperature and humidity control, etc. However, while airflow measurement can visualize airflow, it cannot quantify the number of particles emitted by an infected person that reach a target area.
In addition, by spraying standard particles such as latex or polystyrene with a size of 5 μm or less, it is possible to quantify the number of particles that reach the target location from the spraying point. However, since latex and polystyrene cannot be distinguished from indoor particles outside of a clean room, they can only be used in an unmanned clean room or chamber.

二酸化炭素濃度の変動はヒトから発生する二酸化炭素の寄与が大きいため、室内人数の簡易指標として用いられている。人の多さによる感染リスク評価の目安にはなるが感染伝播経路の特定には使用できない。
コンピュータによるシミュレーションは患者から発生した粒子が室内の特定の箇所にどの程度粒子が到達するか予測ができる。しかし、部屋ごとにモデルを作成する必要があるためコストが高く、条件が増加したり評価時間が長くなったりすると計算負荷が増加して計算が終わらないなど制約が大きい。
Because fluctuations in carbon dioxide concentration are largely due to carbon dioxide emitted by humans, it is used as a simple indicator of the number of people indoors. While it can be used as a guide to assess the risk of infection due to the number of people, it cannot be used to identify the route of infection transmission.
Computer simulations can predict how many particles emitted by a patient will reach a specific location in a room, but they are costly because a model must be created for each room, and they have many limitations, such as the increased computational load and the inability to complete the calculations when the conditions increase or the evaluation time becomes longer.

特開2014-137754号公報JP 2014-137754 A

本発明は、上記事情に鑑みて、実施設の各評価地点において、ある地点から咳等により発生した飛沫核が、どの程度の量到達するのか、また、その飛沫核の量が経時によりどのように変化するのかを、定量的に評価可能な感染リスク評価システム及び感染リスク評価方法を提供することを課題とする。 In light of the above circumstances, the present invention aims to provide an infection risk assessment system and method that can quantitatively assess, at each assessment point in an actual facility, the amount of droplet nuclei generated by coughing, etc., that reach that point, and how the amount of droplet nuclei changes over time.

上記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
[1]励起光の照射によって蛍光を発する蛍光粒子を、咳又はくしゃみを模して噴霧する粒子噴霧装置と、
前記蛍光粒子を検出する分析装置と、
1以上の評価地点から気体を吸引して、前記分析装置にサンプルガスとして供給するサンプリング管と、を備える感染リスク評価システム。
[2]前記分析装置は、前記サンプルガスが流通する検出管と、前記検出管内のサンプルガス中のエアロゾル粒子に励起光を照射する励起光源と、前記励起光により前記エアロゾル粒子から発せられる蛍光を検出する蛍光検出部とを有する、[1]に記載の感染リスク評価システム。
[3]前記分析装置が、さらに、前記エアロゾル粒子により散乱された前記励起光を検出する散乱光検出部を有する、[2]に記載の感染リスク評価システム。
[4]1以上の模擬飛沫発生箇所から、励起光の照射によって蛍光を発する蛍光粒子を、咳又はくしゃみを模して噴霧した後、
1以上の評価地点から気体を吸引して、前記蛍光粒子を検出する分析装置にサンプルガスとして供給し、
前記分析装置の検出結果から、前記評価地点への前記蛍光粒子の到達状況を評価する、感染リスク評価方法。
[5]前記分析装置の検出結果が、単位時間あたりに検出された前記蛍光粒子の数である、[4]に記載の感染リスク評価方法。
[6]前記分析装置の検出結果が、単位時間あたりの蛍光強度の積算値である、[4]に記載の感染リスク評価方法。
[7]前記蛍光粒子として、ラクトースに蛍光物質が付着した粒子を用いる、[4]~[6]の何れか一項に記載の感染リスク評価方法。
[8]前記蛍光物質がリボフラビンである、[7]に記載の感染リスク評価方法。
[9]前記模擬飛沫発生箇所が複数であり、各前記模擬飛沫発生箇所から噴霧する前記蛍光粒子が、互いに蛍光波長が異なる蛍光物質を含む粒子である、[4]~[7]の何れか一項に記載の感染リスク評価方法。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
[1] A particle spray device that sprays fluorescent particles that emit fluorescence when irradiated with excitation light by simulating coughing or sneezing;
an analyzer for detecting the fluorescent particles;
An infection risk assessment system comprising: a sampling tube that draws gas from one or more assessment points and supplies it as sample gas to the analytical device.
[2] The analytical device is an infection risk assessment system described in [1], which has a detection tube through which the sample gas flows, an excitation light source that irradiates excitation light onto aerosol particles in the sample gas in the detection tube, and a fluorescence detection unit that detects fluorescence emitted from the aerosol particles by the excitation light.
[3] The infection risk assessment system described in [2], wherein the analytical device further has a scattered light detection unit that detects the excitation light scattered by the aerosol particles.
[4] Fluorescent particles that emit fluorescence when irradiated with excitation light are sprayed from one or more simulated droplet generation locations, simulating coughing or sneezing,
aspirating gas from one or more evaluation points and supplying the gas as a sample gas to an analyzer that detects the fluorescent particles;
An infection risk assessment method for assessing the arrival status of the fluorescent particles at the assessment point based on the detection results of the analysis device.
[5] The infection risk assessment method described in [4], wherein the detection result of the analysis device is the number of fluorescent particles detected per unit time.
[6] The infection risk assessment method described in [4], wherein the detection result of the analytical device is an integrated value of fluorescence intensity per unit time.
[7] The infection risk assessment method according to any one of [4] to [6], wherein the fluorescent particles are particles of lactose to which a fluorescent substance is attached.
[8] The infection risk assessment method described in [7], wherein the fluorescent substance is riboflavin.
[9] An infection risk assessment method described in any one of [4] to [7], wherein there are multiple simulated droplet generation locations, and the fluorescent particles sprayed from each simulated droplet generation location are particles containing fluorescent substances with different fluorescent wavelengths.

本発明の感染リスク評価システム及び感染リスク評価方法によれば、実施設の各評価地点において、ある地点から咳等により発生した飛沫核が、どの程度の量到達するのか、また、その飛沫核の量が経時によりどのように変化するのかを、定量的に評価することが可能である。 The infection risk assessment system and infection risk assessment method of the present invention make it possible to quantitatively assess, at each assessment point in an actual facility, the amount of droplet nuclei generated by coughing, etc. that reach a given point, and how the amount of droplet nuclei changes over time.

本発明の一実施形態に係る感染リスク評価システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an infection risk assessment system according to one embodiment of the present invention. 本発明で用いる粒子噴霧装置の一例を示す概略構成図である。1 is a schematic diagram showing an example of a particle spraying device used in the present invention. 本発明で用いる粒子噴霧装置の使用態様の一例を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a mode of use of a particle spray device used in the present invention. 本発明で用いる分析装置の一例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an analytical device used in the present invention. 実施例における試験方法の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a test method used in an example. 実施例によって得られた粒子数の経時変化を示す図である。FIG. 10 is a graph showing the change over time in the number of particles obtained in the example.

<感染リスク評価システム>
本発明の一実施形態に係る感染リスク評価システムを図1に基づいて説明する。
本実施形態の感染リスク評価システムは、粒子噴霧装置10と分析装置70と第1評価地点61から気体を吸引して分析装置70に供給する第1サンプリング管63と、第2評価地点62から気体を吸引して分析装置70に供給する第2サンプリング管64とを備えている。
<Infection risk assessment system>
An infection risk assessment system according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The infection risk assessment system of this embodiment comprises a particle spray device 10, an analysis device 70, a first sampling pipe 63 that sucks gas from a first evaluation point 61 and supplies it to the analysis device 70, and a second sampling pipe 64 that sucks gas from a second evaluation point 62 and supplies it to the analysis device 70.

本実施形態の感染リスク評価システムは、さらに、清浄空気ボンベ65と、清浄空気ボンベ65の清浄空気を分析装置70に供給するクリーニング管66と、第1サンプリング管63、第2サンプリング管64、クリーニング管66の何れかを切り替えて分析装置70に接続するサンプルチェンジャー67と、演算装置80とを備えている。 The infection risk assessment system of this embodiment further includes a clean air cylinder 65, a cleaning pipe 66 that supplies clean air from the clean air cylinder 65 to the analysis device 70, a sample changer 67 that switches between the first sampling pipe 63, the second sampling pipe 64, and the cleaning pipe 66 and connects them to the analysis device 70, and a computing device 80.

本実施形態では、粒子噴霧装置10が設置された場所と同じ室内である模擬咳発生エリア100(患者のいる病室等を想定)に、第1評価地点61が設定されている。また、模擬咳発生エリア100から隔離された隔離エリア200(例えばナースステーション等を想定)に、第2評価地点62が設定されている。 In this embodiment, a first evaluation point 61 is set in a simulated coughing area 100 (such as a hospital room where a patient is present), which is located in the same room as the particle spray device 10. In addition, a second evaluation point 62 is set in an isolated area 200 (such as a nurse's station) isolated from the simulated coughing area 100.

分析装置70、演算装置80、清浄空気ボンベ65、サンプルチェンジャー67は隔離エリア200に設置され、第1サンプリング管63は、模擬咳発生エリア100から、模擬咳発生エリア100と隔離エリア200とを隔てる壁等を通過して隔離エリア200にあるサンプルチェンジャー67に接続されている。 The analysis device 70, computing device 80, clean air cylinder 65, and sample changer 67 are installed in the isolation area 200, and the first sampling pipe 63 passes from the simulated cough occurrence area 100 through a wall separating the simulated cough occurrence area 100 and the isolation area 200 and is connected to the sample changer 67 in the isolation area 200.

粒子噴霧装置10は、咳又はくしゃみを模して粒子を噴霧できるものであれば具体的構成に限定はないが、例えば、図2に示す構成のものが使用できる。
図2に示す粒子噴霧装置10は、粒子収容カートリッジ20と、粒子収容カートリッジ20に圧縮空気を供給するコンプレッサ31と、コンプレッサ31と粒子収容カートリッジ20とをつなぐ送気管32と、送気管32に設けられた電磁弁33とを備えている。
The particle spray device 10 is not limited to a specific configuration as long as it can spray particles by simulating a cough or sneeze, but for example, one with a configuration shown in FIG. 2 can be used.
The particle spray device 10 shown in Figure 2 comprises a particle containing cartridge 20, a compressor 31 that supplies compressed air to the particle containing cartridge 20, an air supply pipe 32 that connects the compressor 31 and the particle containing cartridge 20, and an electromagnetic valve 33 provided in the air supply pipe 32.

粒子収容カートリッジ20は、外筒21と、外筒21内に配置された有底筒状の内筒22と、内筒22の上端開口部を閉塞する蓋体23と、蓋体23を貫通し、先端が内筒22の底部近傍にまで達する気体導入管25と気体導入管25に送気管32を接続するためのコネクタ26とを備えている。蓋体23には、複数の噴出口24が設けられている。
噴霧対象の蛍光粒子40は、内筒22の底部に収容されるようになっている。
The particle storage cartridge 20 includes an outer cylinder 21, a cylindrical inner cylinder 22 with a bottom disposed inside the outer cylinder 21, a lid 23 that closes the upper end opening of the inner cylinder 22, a gas introduction pipe 25 that passes through the lid 23 and has a tip that reaches near the bottom of the inner cylinder 22, and a connector 26 for connecting an air supply pipe 32 to the gas introduction pipe 25. The lid 23 is provided with a plurality of ejection ports 24.
The fluorescent particles 40 to be sprayed are accommodated in the bottom of the inner cylinder 22 .

電磁弁33を開状態とする際の圧力と開状態を継続する時間とは、適宜調整できるようになっている。
粒子収容カートリッジ20は、コンプレッサ31を差動させ、設定した圧力条件下で電磁弁33を所定時間開状態とすることにより、咳又はくしゃみに模した気流を発生させることができる。
The pressure when the solenoid valve 33 is opened and the time for which the open state is maintained can be adjusted as appropriate.
The particle storage cartridge 20 can generate an airflow that simulates a cough or sneeze by operating the compressor 31 differentially and opening the solenoid valve 33 for a predetermined time under set pressure conditions.

発生した気流は、送気管32、気体導入管25を経由して、粒子収容カートリッジ20の内筒22底部に収容された蛍光粒子40に吹き付けられる。蛍光粒子40は、この気流の吹きつけにより外筒21内を舞い上がり、気流と共に噴出口24から外部へと噴霧されるようになっている。
図3に示すように、粒子収容カートリッジ20をサーマルマネキン50の口部51内に設置することもできる。サーマルマネキン50を使用すれば、患者の体温の影響も考慮した噴霧後の気流の流れを模して試験をすることが可能である。
The generated air flow passes through the air supply pipe 32 and the gas introduction pipe 25 and is blown onto the fluorescent particles 40 contained in the bottom of the inner cylinder 22 of the particle-containing cartridge 20. The fluorescent particles 40 are blown up inside the outer cylinder 21 by the blowing of this air flow, and are sprayed outward from the nozzle 24 together with the air flow.
3, the particle-containing cartridge 20 can also be placed in the mouth 51 of a thermal manikin 50. Using the thermal manikin 50 makes it possible to perform tests that simulate the airflow after spraying, taking into account the influence of the patient's body temperature.

分析装置70は、例えば、図4に示すような構成とすることができる。図4の分析装置70は、サンプルガスが流通する検出管71と、検出管71内のサンプルガス中のエアロゾル粒子に励起光を照射する励起光源72と、検出管71内のサンプルガス中のエアロゾル粒子から発せられる蛍光を検出する蛍光検出部73とを有している。本実施形態の分析装置70はさらに、検出管71内のサンプルガス中のエアロゾル粒子により散乱された励起光を検出する散乱光検出部74を備えている。また、蛍光検出部73と散乱光検出部74から得られる信号を処理して演算装置80に出力するデータを得るための信号処理装置(図示省略)を有している。 The analytical device 70 can be configured, for example, as shown in FIG. 4. The analytical device 70 in FIG. 4 includes a detection tube 71 through which sample gas flows, an excitation light source 72 that irradiates excitation light onto aerosol particles in the sample gas within the detection tube 71, and a fluorescence detection unit 73 that detects fluorescence emitted from aerosol particles in the sample gas within the detection tube 71. The analytical device 70 of this embodiment further includes a scattered light detection unit 74 that detects excitation light scattered by aerosol particles in the sample gas within the detection tube 71. It also includes a signal processing device (not shown) that processes signals obtained from the fluorescence detection unit 73 and the scattered light detection unit 74 to obtain data to output to the computing device 80.

励起光源72から発せられる励起光の波長は、蛍光粒子40が含む蛍光物質の種類に応じて適宜選択される。例えば、蛍光物質としてリボフラビンを使用する場合の励起光の波長は、400nm前後とすることができる。また、励起光源72は、必要な波長の励起光を発せられるものが適宜選択される。例えば、Xeフラッシュランプ(キセノン放電管)、D2ランプ(重水素放電管)等を用いることができる。 The wavelength of the excitation light emitted from the excitation light source 72 is selected appropriately depending on the type of fluorescent substance contained in the fluorescent particles 40. For example, when riboflavin is used as the fluorescent substance, the wavelength of the excitation light can be around 400 nm. Furthermore, the excitation light source 72 is selected appropriately so as to emit excitation light of the required wavelength. For example, a Xe flash lamp (xenon discharge tube), a D2 lamp (deuterium discharge tube), etc. can be used.

蛍光検出部73の検出波長は、蛍光粒子40が含む蛍光物質の種類に応じて適宜選択される。例えば、蛍光物質としてリボフラビンを使用する場合の蛍光の検出波長は、420~600nmの波長帯とすることができる。
蛍光検出部73としては、光電子増倍管、フォトダイオード、フォトトランジスタ、アバランシェフォトダイオードなどを適宜用いることができる。また、蛍光以外の光、例えば励起光の波長をカットするため、カットフィルター、回折格子等の光学部材を適宜組み合わせて使用することができる。
The detection wavelength of the fluorescence detection unit 73 is appropriately selected depending on the type of fluorescent substance contained in the fluorescent particles 40. For example, when riboflavin is used as the fluorescent substance, the detection wavelength of the fluorescence can be in the wavelength range of 420 to 600 nm.
A photomultiplier tube, a photodiode, a phototransistor, an avalanche photodiode, etc. may be appropriately used as the fluorescence detection unit 73. In addition, in order to cut light other than fluorescence, for example, wavelengths of excitation light, optical members such as a cut filter and a diffraction grating may be appropriately combined and used.

蛍光検出部73はMie散乱光(エアロゾル粒子により散乱された励起光)が到達しない位置に設置されていることが好ましい。本実施形態では、蛍光検出部73は、検出管71を挟んで励起光源72と反対側における斜め方向に配置されている。検出管71内で発せられた蛍光は、全方位的に発せられるので、図4の例では集光ミラー75を用い、蛍光検出部73とは異なる方向に向かう蛍光を捉えて蛍光検出部73に集めるようにしている。 The fluorescence detection unit 73 is preferably installed in a position where it is not reached by Mie scattered light (excitation light scattered by aerosol particles). In this embodiment, the fluorescence detection unit 73 is positioned diagonally across the detection tube 71 from the excitation light source 72. Since the fluorescence emitted within the detection tube 71 is emitted in all directions, in the example of Figure 4, a collecting mirror 75 is used to capture fluorescence heading in a direction different from the fluorescence detection unit 73 and collect it in the fluorescence detection unit 73.

散乱光検出部74の検出波長は、励起光源72から発せられる励起光の波長とされる。
散乱光検出部74としては、光電子増倍管、フォトダイオード、フォトトランジスタ、アバランシェフォトダイオードなどを適宜用いることができる。また、散乱された励起光以外の光をカットするため、カットフィルター、回折格子等の光学部材を適宜組み合わせて使用することができる。
The detection wavelength of the scattered light detection unit 74 is the wavelength of the excitation light emitted from the excitation light source 72 .
A photomultiplier tube, a photodiode, a phototransistor, an avalanche photodiode, etc. can be appropriately used as the scattered light detection unit 74. In addition, in order to cut out light other than the scattered excitation light, optical members such as a cut filter and a diffraction grating can be appropriately combined and used.

励起光源72に対する散乱光検出部74の位置関係に特に限定はないが、図4の分析装置70における散乱光検出部74は、検出管71を挟んで励起光源72と反対側における励起光源72の光軸上に配置されている。すなわち、Mie散乱による前方散乱を検出するようになっている。 There are no particular limitations on the positional relationship of the scattered light detection unit 74 with respect to the excitation light source 72, but in the analysis device 70 of Figure 4, the scattered light detection unit 74 is positioned on the optical axis of the excitation light source 72, on the opposite side of the detection tube 71 from the excitation light source 72. In other words, it is designed to detect forward scattering due to Mie scattering.

励起光源72から散乱されることなく励起光源72の光軸上を直進してきた励起光が散乱光検出部74に到達することを防ぐため、遮蔽板76が配置されている。
また、遮蔽板76の前方の光軸上には、遮蔽板76に隣接してコリメートレンズ77が配置され、コリメートレンズ77からやや離間した位置にコンデンサーレンズ78が配置されている。エアロゾル粒子により散乱されて光軸から逸れた励起光は、遮蔽板76の外側を通過してコリメートレンズ77により平行光とされた後、コンデンサーレンズ78により散乱光検出部74に集められるようになっている。
A shielding plate 76 is provided to prevent the excitation light that has traveled straight along the optical axis of the excitation light source 72 without being scattered from the excitation light source 72 from reaching the scattered light detection unit 74 .
Furthermore, a collimating lens 77 is disposed adjacent to the shielding plate 76 on the optical axis in front of the shielding plate 76, and a condenser lens 78 is disposed at a position slightly spaced apart from the collimating lens 77. The excitation light scattered by the aerosol particles and deviated from the optical axis passes outside the shielding plate 76, is collimated by the collimating lens 77, and is then collected by the condenser lens 78 into the scattered light detection unit 74.

散乱光検出部74がMie散乱による前方散乱を検出することにより、エアロゾル粒子が、検出管71内を通過したことを検出できる。そのため、分析装置70は、散乱光検出部74からの信号を処理することにより、検出管71内を単位時間あたりに通過するサンプルガス中のエアロゾル粒子の数に比例した数をデータとして求めることができるようになっている。 By detecting forward scattering due to Mie scattering, the scattered light detection unit 74 can detect that aerosol particles have passed through the detection tube 71. Therefore, by processing the signal from the scattered light detection unit 74, the analysis device 70 can obtain data proportional to the number of aerosol particles in the sample gas passing through the detection tube 71 per unit time.

また、蛍光検出部73が蛍光を検出することにより、蛍光を発するエアロゾル粒子が、検出管71内を通過したことを検出できる。そのため、分析装置70は、蛍光検出部73からの信号を処理することにより、検出管71内を単位時間あたりに通過するサンプルガス中の蛍光を発するエアロゾル粒子の数に比例した数を求めることができるようになっている。
また、検出管71内からの単位時間あたりの蛍光強度の積算値をデータとして求めることもできるようになっている。
Furthermore, by detecting the fluorescence, the fluorescence detection unit 73 can detect that aerosol particles emitting fluorescence have passed through the detection tube 71. Therefore, by processing the signal from the fluorescence detection unit 73, the analysis device 70 can obtain a number proportional to the number of aerosol particles emitting fluorescence in the sample gas passing through the detection tube 71 per unit time.
Furthermore, it is also possible to obtain the integrated value of the fluorescence intensity per unit time from inside the detection tube 71 as data.

分析装置70は、散乱光検出部74からの信号を処理することにより、検出管71内を単位時間あたりに通過するサンプルガス中のエアロゾル粒子の数に比例した数を求め、かつ、蛍光検出部73からの信号を処理することにより、検出管71内を単位時間あたりに通過するサンプルガス中の蛍光を発するエアロゾル粒子の数に比例した数を求め、前者に対する後者の比を求めることにより、単位時間あたり検出されたエアロゾル粒子の数に対する単位時間あたり検出された蛍光を発するエアロゾル粒子の数の比をデータとして求めることができるようになっている。 The analysis device 70 processes the signal from the scattered light detection unit 74 to determine a number proportional to the number of aerosol particles in the sample gas passing through the detection tube 71 per unit time, and processes the signal from the fluorescence detection unit 73 to determine a number proportional to the number of fluorescent aerosol particles in the sample gas passing through the detection tube 71 per unit time. By calculating the ratio of the latter to the former, it is possible to obtain data representing the ratio of the number of fluorescent aerosol particles detected per unit time to the number of aerosol particles detected per unit time.

分析装置70は、また、散乱光検出部74からの信号を処理することにより、検出管71内を単位時間あたりに通過するサンプルガス中のエアロゾル粒子の数に比例した数を求め、かつ、蛍光検出部73からの信号を処理することにより、検出管71内からの単位時間あたりの蛍光強度の積算値を求め、前者に対する後者の比を求めることにより、サンプルガス中のエアロゾル粒子に占める蛍光を発するエアロゾル粒子の割合と相関する値をデータとして求めることも可能である。 The analytical device 70 also processes the signal from the scattered light detection unit 74 to determine a number proportional to the number of aerosol particles in the sample gas passing through the detection tube 71 per unit time, and processes the signal from the fluorescence detection unit 73 to determine the integrated value of the fluorescence intensity per unit time from within the detection tube 71. By calculating the ratio of the latter to the former, it is possible to obtain data that correlates with the proportion of fluorescent aerosol particles in the sample gas.

分析装置70として使用できる市販の装置としては、例えば、Bio Vigilant System社製のリアルタイム細菌ディテクタ(Instantaneous Microbial DetectionTM)、TSI社製のウルトラバイトレット空気動力学的パーティクルサイザー(Model 3314)、TSI社製のリアルタイム微生物測定器BioTrak(Model 9510-BD)、などが挙げられる。
中でも、Bio Vigilant System社製のリアルタイム細菌ディテクタは、ラクトース粒子表面に付着した0.7フェムトg(0.7×10-15g)のリボフラビンを検出することが可能であり、極めて精度の高い分析ができるので好ましい。
Commercially available devices that can be used as the analytical device 70 include, for example, the Instantaneous Microbial Detection real-time bacterial detector manufactured by BioVigilant Systems, the Ultraviolet Aerodynamic Particle Sizer (Model 3314) manufactured by TSI, and the BioTrak real-time microbiological measuring instrument (Model 9510-BD) manufactured by TSI.
Among these, the real-time bacteria detector manufactured by Bio Vigilant Systems is preferred because it can detect 0.7 femtog (0.7×10 −15 g) of riboflavin attached to the surface of lactose particles and can perform extremely accurate analysis.

分析装置70で得られたデータは、演算装置80に送られる。
演算装置80は、サンプルチェンジャー67が第1サンプリング管63を分析装置70に接続している間に得られるデータに基づき、模擬咳発生エリア100内の特定の第1評価地点61における飛沫核の到達状況を定量的に評価することができる。また、サンプルチェンジャー67が第2サンプリング管64を分析装置70に接続している間に得られるデータに基づき、隔離エリア200内の特定の第2評価地点62における飛沫核の到達状況を定量的に評価することができる。
The data obtained by the analysis device 70 is sent to the calculation device 80 .
The computing device 80 can quantitatively evaluate the arrival status of droplet nuclei at a specific first evaluation point 61 within the simulated cough occurrence area 100 based on data obtained while the sample changer 67 connects the first sampling tube 63 to the analysis device 70. Also, the computing device 80 can quantitatively evaluate the arrival status of droplet nuclei at a specific second evaluation point 62 within the isolation area 200 based on data obtained while the sample changer 67 connects the second sampling tube 64 to the analysis device 70.

また、サンプルチェンジャー67がクリーニング管66を分析装置70に接続することにより、分析装置70の検出管71内を清浄空気でクリーニングすることができる。これにより、サンプルチェンジャー67がいずれかのサンプリング管を分析装置70に接続したときに検出管71内に残留した蛍光粒子40が、その後、別のサンプリング管を分析装置70に接続したときの測定結果に影響を与えることを排除できる。 Furthermore, by connecting the cleaning tube 66 to the analyzer 70 via the sample changer 67, the inside of the detection tube 71 of the analyzer 70 can be cleaned with clean air. This prevents fluorescent particles 40 remaining in the detection tube 71 when the sample changer 67 connects one of the sampling tubes to the analyzer 70 from affecting the measurement results when another sampling tube is subsequently connected to the analyzer 70.

<感染リスク評価方法>
本発明の感染リスク評価方法は、1以上の模擬飛沫発生箇所から、励起光の照射によって蛍光を発する蛍光粒子を、咳又はくしゃみを模して噴霧した後、1以上の評価地点から気体を吸引して、前記蛍光粒子を検出する分析装置にサンプルガスとして供給し、前記分析装置の検出結果から、前記評価地点への前記蛍光粒子の到達状況を評価する方法である。
本発明の感染リスク評価方法は、例えば図1~4を用いて説明した感染リスク評価システムを用いて行うことができる。
<Infection risk assessment method>
The infection risk assessment method of the present invention is a method in which fluorescent particles that emit fluorescence when irradiated with excitation light are sprayed from one or more simulated droplet generation locations to simulate coughing or sneezing, gas is then aspirated from one or more assessment locations and supplied as sample gas to an analysis device that detects the fluorescent particles, and the arrival status of the fluorescent particles at the assessment locations is assessed based on the detection results of the analysis device.
The infection risk assessment method of the present invention can be carried out using, for example, the infection risk assessment system described with reference to FIGS.

蛍光粒子40は、励起光の照射によって蛍光を発する粒子である。蛍光粒子40の大きさは、評価したい粒子の大きさに応じて適宜設定できる。マイクロ飛沫感染の感染リスクを評価する場合は、空中に長い間漂うことが可能な小さいサイズとすることが好ましい。
具体的には、蛍光粒子40の粒径は0.01~100μmとすることが好ましく、0.1~50μmがより好ましく、0.5~30μmとすることがさらに好ましい。
異なる大きさの蛍光粒子40を混合したり、粒度分布のある蛍光粒子40を用いたりしてもよい。
The fluorescent particles 40 are particles that emit fluorescence when irradiated with excitation light. The size of the fluorescent particles 40 can be set appropriately depending on the size of the particles to be evaluated. When evaluating the risk of microdroplet infection, it is preferable to use fluorescent particles of a small size that can remain suspended in the air for a long period of time.
Specifically, the particle size of the fluorescent particles 40 is preferably 0.01 to 100 μm, more preferably 0.1 to 50 μm, and even more preferably 0.5 to 30 μm.
It is also possible to mix fluorescent particles 40 of different sizes, or to use fluorescent particles 40 with a particle size distribution.

蛍光粒子40は、担体粒子に蛍光物質を付着させたものが好ましい。
担体粒子としては、医薬品や農薬などの取扱いあるいは成形の向上や服用を便利にするために加える賦形剤であることが好ましい。賦形剤であれば、毒性がないため、実際の病院等のように、患者や医療関係者が存在する場所でも使用が可能である。
賦形剤としては、ラクトース(乳糖)、デンプン、デキストリン、サッカロース(蔗糖)、グルコース(ブドウ糖)、沈降シリカ等が挙げられる。
The fluorescent particles 40 are preferably carrier particles to which a fluorescent substance is attached.
The carrier particles are preferably excipients added to improve the handling or formulation of pharmaceuticals, pesticides, etc., or to facilitate administration. Since excipients are non-toxic, they can be used in places where patients and medical personnel are present, such as actual hospitals.
Excipients include lactose (milk sugar), starch, dextrin, sucrose (cane sugar), glucose (grape sugar), precipitated silica, and the like.

担体粒子は、水溶性であることも好ましい。水溶性であれば、加湿設備によって、蛍光粒子40の除去が可能である。例えば、空調設備のダクト内に加湿設備を設けることによって、空調設備から室内に戻る蛍光粒子40を除去して、室内の粒子伝播のみを評価することも可能である。
水溶性の担体粒子としては、ラクトース(乳糖)、可溶性デンプン、デキストリン、サッカロース(蔗糖)、グルコース(ブドウ糖)等が挙げられる。
担体粒子としては、賦形剤として一般的に使用されているラクトースが特に好ましい。
It is also preferable that the carrier particles are water-soluble. If the carrier particles are water-soluble, the fluorescent particles 40 can be removed using a humidifier. For example, by installing a humidifier in the duct of an air conditioning system, it is possible to remove the fluorescent particles 40 returning from the air conditioning system to the room, and to evaluate only the particle propagation within the room.
Examples of water-soluble carrier particles include lactose (milk sugar), soluble starch, dextrin, saccharose (cane sugar), glucose (grape sugar), and the like.
As the carrier particles, lactose, which is commonly used as an excipient, is particularly preferred.

蛍光物質としては、励起光の照射により蛍光を発する物質であれば、特に限定はない。使用場所の制限を受けない点で、人体等に害を及ぼさない物質であることが好ましい。例えば、リボフラビン(ビタミンB)は、水溶性のビタミンであり人体に無害であるので好ましい。
リボフラビン以外の蛍光物質としては、NADH、芳香族アミノ酸(トリプトファン、チロシン、フェニルアラニン)、クマリン等が挙げられる。
蛍光粒子40としては、ラクトースにリボフラビンが付着した粒子が特に好ましい。
There are no particular limitations on the fluorescent substance, as long as it emits fluorescence when irradiated with excitation light. Since it is not limited to certain locations for use, it is preferable that the substance is harmless to the human body. For example, riboflavin (vitamin B2 ) is a water-soluble vitamin that is harmless to the human body and is therefore preferred.
Fluorescent substances other than riboflavin include NADH, aromatic amino acids (tryptophan, tyrosine, phenylalanine), coumarin, and the like.
As the fluorescent particles 40, particles in which riboflavin is attached to lactose are particularly preferred.

互いに蛍光波長が異なる蛍光物質を含む複数種類の蛍光粒子40を用いてもよい。例えば、粒子噴霧装置10を設置して蛍光粒子40を噴霧する模擬飛沫発生箇所を複数設ける場合、模擬飛沫発生箇所毎に蛍光波長が異なる蛍光物質を含む蛍光粒子40を用いれば、特定の評価地点で検出された蛍光粒子40が何れの模擬飛沫発生箇所から到達したものなのかを判別することができる。
また、大きさの異なる担体粒子に互いに蛍光波長が異なる蛍光物質を付着させて混合したものを蛍光粒子40とすれば、粒子の大きさ毎の粒子伝播を評価することもできる。
It is also possible to use multiple types of fluorescent particles 40 containing fluorescent substances with different fluorescent wavelengths. For example, when multiple simulated droplet generation locations are provided where the particle spray device 10 is installed and fluorescent particles 40 are sprayed, if fluorescent particles 40 containing fluorescent substances with different fluorescent wavelengths are used for each simulated droplet generation location, it is possible to determine from which simulated droplet generation location fluorescent particles 40 detected at a specific evaluation point arrived.
Furthermore, if fluorescent particles 40 are made by mixing carrier particles of different sizes to which fluorescent substances with different fluorescent wavelengths are attached, particle propagation for each particle size can also be evaluated.

蛍光粒子40の蛍光物質は、担体粒子の表面に付着していることが好ましい。ラクトースの粒子表面にリボフラビンを付着させる場合、ラクトースの質量に対するリボフラビンの質量は、0.001~1質量%であることが好ましく、0.01~0.1質量%であることがより好ましい。 The fluorescent substance of the fluorescent particles 40 is preferably attached to the surface of the carrier particles. When riboflavin is attached to the surface of lactose particles, the mass of riboflavin relative to the mass of lactose is preferably 0.001 to 1% by mass, and more preferably 0.01 to 0.1% by mass.

ラクトースの質量に対するリボフラビンの質量が好ましい範囲の下限値以上であれば、上述の市販の分析装置により充分に蛍光を検出することができる。ラクトースの質量に対するリボフラビンの質量が好ましい範囲の上限値以下であれば、高価な蛍光物質の使用量が過大とならず、コストを抑制しながら、本発明の評価方法を実施することができる。 When the ratio of the mass of riboflavin to the mass of lactose is equal to or greater than the lower limit of the preferred range, fluorescence can be sufficiently detected using the commercially available analytical device described above. When the ratio of the mass of riboflavin to the mass of lactose is equal to or less than the upper limit of the preferred range, the amount of expensive fluorescent substance used is not excessive, and the evaluation method of the present invention can be carried out while keeping costs down.

担体粒子の表面に蛍光物質を均一に付着させる方法としては、担体粒子の表面全体に蛍光物質をコーティングする方法、コーティング以外の方法で担体粒子の表面に蛍光物質を付着させる方法が挙げられる。 Methods for uniformly attaching fluorescent material to the surface of carrier particles include coating the entire surface of the carrier particles with fluorescent material, and attaching the fluorescent material to the surface of the carrier particles by a method other than coating.

担体粒子の表面全体に蛍光物質をコーティングする方法においては、コーティングした蛍光物質の一部が、担体粒子の内部に含浸されてもよい。
担体粒子の表面全体に蛍光物質をコーティングするには、まず、蛍光物質が所定の濃度で溶媒に溶解された溶液を準備し、その溶液を担体粒子の表面に均一に塗布する。塗布方法は特に制限されず、例えば、蛍光物質が所定の濃度で溶解された溶液と賦形剤とを混合する方法、蛍光物質が所定の濃度で溶解された溶液を担体粒子に噴霧する方法等が適用できる。
コーティングに使用する蛍光物質の量は、担体粒子に対して0.001~1質量%とすることが好ましく、0.01~0.1質量%とすることがより好ましい。
In the method of coating the fluorescent material over the entire surface of the carrier particles, a part of the coated fluorescent material may be impregnated into the interior of the carrier particles.
To coat the entire surface of the carrier particles with the fluorescent substance, first prepare a solution in which the fluorescent substance is dissolved in a solvent at a predetermined concentration, and then apply the solution uniformly to the surface of the carrier particles. The application method is not particularly limited, and examples that can be used include mixing the solution in which the fluorescent substance is dissolved at a predetermined concentration with an excipient, or spraying the solution in which the fluorescent substance is dissolved at a predetermined concentration onto the carrier particles.
The amount of the fluorescent substance used for coating is preferably 0.001 to 1% by mass, more preferably 0.01 to 0.1% by mass, relative to the carrier particles.

次に、前記溶液の溶媒を除去して、担体粒子の表面に前記溶液の溶質である蛍光物質を残留させることによって、目的の複合粒子を得ることができる。
蛍光物質が所定の濃度で溶解された溶液と担体粒子とを混合し、その後溶媒を除去するための装置としては、例えば、パン・コーティング装置、転動コーティング装置、流動層コーティング装置が挙げられる。
Next, the solvent of the solution is removed, leaving the fluorescent substance, which is the solute of the solution, on the surface of the carrier particles, thereby obtaining the desired composite particles.
Examples of devices for mixing a solution in which a fluorescent substance is dissolved at a predetermined concentration with carrier particles and then removing the solvent include a pan coating device, a tumbling coating device, and a fluidized bed coating device.

担体粒子の表面にコーティング以外の方法で蛍光物質を付着させる方法においては、担体粒子の表面に蛍光物質を比較的強く付着(固着)させることが好ましい。
担体粒子の表面に蛍光物質が比較的弱く付着した状態で複合粒子を製造する方法としては、担体粒子と蛍光物質をミル等で撹拌しながら混合する混合方法、流動層法による混合方法、高速圧縮・せん断型混合機を用いた混合方法等が挙げられる。
In a method for attaching a fluorescent substance to the surface of a carrier particle by a method other than coating, it is preferable to attach (fix) the fluorescent substance relatively strongly to the surface of the carrier particle.
Methods for producing composite particles in which the fluorescent substance is relatively weakly attached to the surface of the carrier particles include a mixing method in which the carrier particles and the fluorescent substance are mixed while stirring using a mill or the like, a mixing method using a fluidized bed method, and a mixing method using a high-speed compression/shear type mixer.

担体粒子の表面に蛍光物質を比較的強く付着させることが可能な方法として、乾式粒子複合化技術が挙げられる。この技術によれば、高速気流中に分散させた担体粒子と蛍光物質とを互いに衝突させて、主にその衝突時の衝撃力により担体粒子と蛍光物質とを乾式で固着(固定)し、担体粒子の表面の全部又は少なくとも一部を被覆するように、蛍光物質を付着させることができる。 Dry particle composite technology is one method that can adhere fluorescent material relatively strongly to the surface of carrier particles. With this technology, carrier particles dispersed in a high-speed airflow and fluorescent material are collided with each other, and the carrier particles and fluorescent material are dry-bonded (fixed) together primarily by the impact force of the collision, allowing the fluorescent material to adhere so that it covers all or at least part of the surface of the carrier particles.

乾式粒子複合化技術を用いれば、衝突時の条件を適宜調整することにより、担体粒子の表面に蛍光物質からなる膜を成膜することも可能である。この成膜時には、衝突前の蛍光物質の形状を維持させることもできるし、衝突エネルギーによって蛍光物質の形状を変形させることもできる。基本的には、衝突後(複合化後)においても、衝突前の担体粒子の形状及び粒子径を維持させることができる。
乾式粒子複合化技術を用いる場合、使用する蛍光物質は予め微粉砕して所定の大きさに調整しておくことが好ましい。粉砕後の蛍光物質の粒径は、1μm以下とすることが好ましく、0.01~0.1μmとすることがより好ましい。
By using dry particle composite technology, it is possible to form a film made of a fluorescent material on the surface of carrier particles by appropriately adjusting the conditions during collision. During this film formation, the shape of the fluorescent material before collision can be maintained, or the shape of the fluorescent material can be deformed by the collision energy. Basically, the shape and particle size of the carrier particles before collision can be maintained even after collision (composite formation).
When using the dry particle composite technology, it is preferable to finely pulverize the fluorescent material to a predetermined size in advance. After pulverization, the particle size of the fluorescent material is preferably 1 μm or less, and more preferably 0.01 to 0.1 μm.

乾式粒子複合化技術による複合粒子の形成において、担体粒子と蛍光物質を衝突させるチャンバーを乾燥及び冷却し、チャンバー内を窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気にすることにより、子粒子を構成する蛍光物質の熱分解や酸化分解を抑制し、複合粒子の検出感度が損なわれることを防止できる。このような複合化方法は、公知の市販装置(例えば、奈良機械製作所製のハイブリダイザー、ホソカワミクロン社製のメカノフュージョンシステム等)により、実施することができる。 When forming composite particles using dry particle composite technology, the chamber in which the carrier particles and fluorescent material collide is dried and cooled, and the chamber is filled with an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas. This suppresses thermal and oxidative decomposition of the fluorescent material that makes up the child particles, preventing a loss of detection sensitivity for the composite particles. This composite method can be carried out using known commercially available equipment (e.g., a hybridizer manufactured by Nara Machinery Works, Ltd., or a Mechanofusion System manufactured by Hosokawa Micron Corporation).

蛍光粒子40を噴霧するために用いる気流は、咳又はくしゃみを模した気流とする。具体的には、電磁弁33により圧力と送気時間を調整することにより、咳又はくしゃみと近い状態の気流とする。
咳の強さ等は、病気の種類や容体等によっても異なるので、具体的な圧力と送気時間は、評価目的等に応じて適宜調整すればよい。
典型的な咳を模した気流とするためには、圧力を0.2~0.5MPaとすることが好ましく、0.3~0.4MPaとすることがより好ましい。また、送気時間は、0.1~0.5秒とすることが好ましく、0.2~0.3秒とすることがより好ましい。
The airflow used to spray the fluorescent particles 40 is an airflow that simulates a cough or sneeze. Specifically, the electromagnetic valve 33 adjusts the pressure and air supply time to produce an airflow that is similar to a cough or sneeze.
Since the strength of the cough varies depending on the type of illness and the patient's condition, the specific pressure and time for air delivery may be adjusted appropriately depending on the purpose of evaluation.
To create an airflow that mimics a typical cough, the pressure is preferably 0.2 to 0.5 MPa, more preferably 0.3 to 0.4 MPa, and the air supply time is preferably 0.1 to 0.5 seconds, more preferably 0.2 to 0.3 seconds.

蛍光粒子40は、分析装置70において、蛍光を発するエアロゾル粒子(連続相である空気中に分散相として蛍光粒子40が分散した状態)として検出される。
サンプルガス中には、空気中のダストなども分散相として存在するが、蛍光粒子40は蛍光を発することによりダスト等と区別できる。
The fluorescent particles 40 are detected in the analysis device 70 as fluorescent aerosol particles (a state in which the fluorescent particles 40 are dispersed as a dispersed phase in air as a continuous phase).
Although dust particles and the like in the air are also present as a dispersed phase in the sample gas, the fluorescent particles 40 can be distinguished from the dust particles and the like by emitting fluorescence.

分析装置70は、演算装置80に対して、以下のいずれか1以上のデータを入力し、演算装置80は当該データを取得する。
1)単位時間あたりに検出された蛍光粒子の数(検出管71内を単位時間あたりに通過するサンプルガス中の蛍光粒子40の数に比例した数)。
2)単位時間あたりの蛍光強度の積算値(検出管71内を単位時間あたりに通過するサンプルガス中の蛍光粒子40に基づく蛍光強度の積算値)。
3)単位時間あたり検出された全粒子の数に対する単位時間あたり検出された蛍光粒子の数の比(検出管71内を単位時間あたりに通過するサンプルガス中のダスト等を含む粒子の数に比例した数に対する検出管71内を単位時間あたりに通過するサンプルガス中の蛍光粒子40の数に比例した数の比)。
4)単位時間あたりに検出された全粒子の数に対する単位時間あたりの蛍光強度の積算値の比(検出管71内を単位時間あたりに通過するサンプルガス中のダスト等を含む粒子の数に比例した数に対する検出管71内を単位時間あたりに通過するサンプルガス中の蛍光粒子40に基づく蛍光強度の積算値の比)。
The analysis device 70 inputs one or more of the following data to the calculation device 80, and the calculation device 80 acquires the data.
1) The number of fluorescent particles detected per unit time (a number proportional to the number of fluorescent particles 40 in the sample gas passing through the detection tube 71 per unit time).
2) Integrated value of fluorescence intensity per unit time (integrated value of fluorescence intensity based on fluorescent particles 40 in the sample gas passing through the detection tube 71 per unit time).
3) The ratio of the number of fluorescent particles detected per unit time to the total number of particles detected per unit time (the ratio of the number proportional to the number of particles, including dust, in the sample gas passing through the detection tube 71 per unit time to the number proportional to the number of fluorescent particles 40 in the sample gas passing through the detection tube 71 per unit time).
4) The ratio of the integrated value of the fluorescence intensity per unit time to the total number of particles detected per unit time (the ratio of the integrated value of the fluorescence intensity based on the fluorescent particles 40 in the sample gas passing through the detection tube 71 per unit time to a number proportional to the number of particles, including dust, in the sample gas passing through the detection tube 71 per unit time).

分析装置70が、散乱光検出部74を有しないものである場合は、上記1)または2)のデータは生成できるが、上記3)または4)のデータを生成することはできない。
分析装置70は、散乱光検出部74を有することにより、上記1)または2)のデータに加えて、上記3)または4)のデータも生成できる。
If the analysis device 70 does not have the scattered light detection unit 74, it can generate the data 1) or 2) above, but cannot generate the data 3) or 4) above.
The analysis device 70 has the scattered light detection unit 74, and thus can generate the data 3) or 4) above in addition to the data 1) or 2) above.

上記3)のデータは、上記1)のデータと同様に単位時間あたりに検出された蛍光粒子の数であるが、単位時間あたり検出された全粒子の数で規格化されたものである。
上記4)のデータは、上記2)のデータと同様に単位時間あたりの蛍光強度の積算値であるが、単位時間あたり検出された全粒子の数で規格化されたものである。
上記3)または4)のデータは、検出管71に導入されるサンプルガスの流量変動の影響を受けにくい。
The data in 3) above is the number of fluorescent particles detected per unit time, similar to the data in 1), but is normalized by the total number of particles detected per unit time.
The data in 4) above is an integrated value of the fluorescence intensity per unit time, similar to the data in 2) above, but is normalized by the total number of particles detected per unit time.
The data in 3) or 4) above is not easily affected by fluctuations in the flow rate of the sample gas introduced into the detection tube 71.

演算装置80は、分析装置70から受領したデータに基づき評価地点への蛍光粒子40の到達状況を定量的に評価できる。
また、同じ評価地点で時間をおいて気体を吸引して分析すれば、当該評価地点における蛍光粒子40量の経時変化を確認することができる。
The computing device 80 can quantitatively evaluate the arrival status of the fluorescent particles 40 at the evaluation point based on the data received from the analyzing device 70 .
Furthermore, if gas is aspirated and analyzed at the same evaluation point at different times, it is possible to confirm the change over time in the amount of fluorescent particles 40 at that evaluation point.

サンプルチェンジャー67が、分析装置70に対して、どの流路をどのような順番で接続するかは特に限定はないが、あるサンプリング管、例えば第1サンプリング管63を接続した後に、他のサンプリング管、例えば第2サンプリング管64を接続する場合は、第2サンプリング管64に接続する前にクリーニング管66に接続し清浄空気ボンベ65からの清浄空気を分析装置70の検出管71内に流すことが好ましい。これにより、分析精度を向上させることができる。 There are no particular restrictions on the order in which the sample changer 67 connects the flow paths to the analysis device 70. However, if one sampling tube, for example, the first sampling tube 63, is connected and then another sampling tube, for example, the second sampling tube 64, is connected, it is preferable to connect the cleaning tube 66 before connecting to the second sampling tube 64, and allow clean air from the clean air cylinder 65 to flow into the detection tube 71 of the analysis device 70. This can improve the accuracy of the analysis.

評価地点の設定に特に限定はないが、図1の第1評価地点61のように、模擬咳発生エリア100を選択すれば、例えば室内換気の効果などを評価することが可能である。例えば、患者のいる実際の病室における検出箇所において、時間が経過しても蛍光粒子40の量が減少しないことがわかれば、室内換気に問題があるとして、警報を発する等の措置がとれる。 There are no particular limitations on the setting of the evaluation point, but if a simulated cough occurrence area 100 is selected, such as the first evaluation point 61 in Figure 1, it is possible to evaluate, for example, the effectiveness of indoor ventilation. For example, if it is found that the amount of fluorescent particles 40 does not decrease over time at the detection point in an actual hospital room where a patient is present, this indicates a problem with indoor ventilation and measures such as issuing an alarm can be taken.

また、図1の第2評価地点62のように、例えば、ナースステーションなどの隔離エリア200を評価地点として選択すれば、患者のいる実際の病室から有効に隔離されているか否かを、患者のいる病室で定期的に粒子噴霧装置10を作動させることにより、確認することができる。隔離エリア200において、所定量以上の蛍光粒子40が検出された際は、100からの隔離に問題が生じているとして、警報を発する等の措置がとれる。 Furthermore, by selecting an isolation area 200, such as a nurse's station, as the evaluation point, as in the second evaluation point 62 in Figure 1, it is possible to check whether the area is effectively isolated from the actual hospital room where the patient is staying by periodically operating the particle spray device 10 in the hospital room where the patient is staying. If a predetermined amount or more of fluorescent particles 40 are detected in the isolation area 200, it is possible to take measures such as issuing an alarm, indicating that there is a problem with isolation from the area 100.

実際の病室ではなく、病室を模した試験設備において、飛沫核の挙動の研究のために、本発明の感染リスク評価方法を実施することもできる。この場合、条件の変更、例えば、パーティションの高さや位置の変更などを容易にできるので、種々の条件における感染リスク評価を簡便に行うことができる。 The infection risk assessment method of the present invention can also be carried out in a test facility that simulates a hospital room, rather than in an actual hospital room, to study the behavior of droplet nuclei. In this case, conditions can be easily changed, such as the height or position of partitions, making it easy to assess infection risk under a variety of conditions.

なお、上記図1の実施形態では評価地点は2カ所としたが、3カ所以上でも1カ所でもよい。
また、清浄空気ボンベ65とクリーニング管66は必須ではない。評価地点が1カ所で、清浄空気ボンベ65とクリーニング管66も用いない場合、サンプルチェンジャー67は不要である。
また、粒子収容カートリッジ20は、図2に記載した構造のものに限られず、例えば、特開2019-190914号公報に記載のカートリッジを使用してもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, the number of evaluation points is two, but it may be three or more or one.
Furthermore, the clean air cylinder 65 and the cleaning pipe 66 are not essential. If the evaluation point is one and the clean air cylinder 65 and the cleaning pipe 66 are not used, the sample changer 67 is not necessary.
Furthermore, the particle storage cartridge 20 is not limited to the one having the structure shown in FIG. 2, and for example, a cartridge described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-190914 may be used.

また、上記実施形態では、演算装置80に送るデータを得るための作業を分析装置70に内蔵された信号処理装置で行うこととしたが、信号処理の一部又は全部は、分析装置70と有線又は無線で接続された外部のコンピュータ等で行ってもよい。また、信号処理の一部又は全部を演算装置80が行うようにしてもよい。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
In the above embodiment, the operation for obtaining the data to be sent to the calculation device 80 is performed by a signal processing device built into the analysis device 70, but part or all of the signal processing may be performed by an external computer or the like connected by wire or wirelessly to the analysis device 70. Also, part or all of the signal processing may be performed by the calculation device 80.
In addition, various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

図5に示す模擬病室110で本発明の感染リスク評価方法を実施した。模擬病室110には、ベッド111、ベッド112、ベッド113、ベッド114を配置した。また、ベッド111とベッド113との間にパーティション115を配置し、ベッド112とベッド114との間にパーティション116を配置した。 The infection risk assessment method of the present invention was carried out in a simulated hospital room 110 shown in Figure 5. Beds 111, 112, 113, and 114 were placed in the simulated hospital room 110. In addition, a partition 115 was placed between beds 111 and 113, and a partition 116 was placed between beds 112 and 114.

粒子噴霧装置10はベッド111の患者頭部位置101に配置した。なお、患者頭部位置101は、ベッド111のベッド112から離れた側とした。
粒子噴霧装置10の粒子収容カートリッジとしては、特開2019-190914号公報に記載のカートリッジを使用した。また、図示を省略するサーマルマネキンの口部に粒子収容カートリッジを配置した。サーマルマネキンの温度は36℃とした。
The particle spray device 10 was placed at the patient's head position 101 on the bed 111. The patient's head position 101 was on the side of the bed 111 away from the bed 112.
The particle-containing cartridge used in the particle spray device 10 was the cartridge described in JP 2019-190914 A. The particle-containing cartridge was placed in the mouth of a thermal manikin (not shown). The temperature of the thermal manikin was set to 36°C.

また、評価地点60はベッド112の患者頭部位置102とした。なお、患者頭部位置102は、ベッド112のベッド111から離れた側とした。
評価地点60から別室にある分析装置(図示省略)まで配管(図示省略)を設け評価地点60の気体を吸引できるようにした。分析装置としては、Bio Vigilant System社製のリアルタイム細菌ディテクタ(Instantaneous Microbial DetectionTM)を用いた。
The evaluation point 60 was set to the patient's head position 102 on the bed 112. The patient's head position 102 was set to the side of the bed 112 away from the bed 111.
A pipe (not shown) was provided from the evaluation point 60 to an analyzer (not shown) in a separate room so that gas could be sucked from the evaluation point 60. As the analyzer, a real-time bacteria detector (Instantaneous Microbial Detection ) manufactured by BioVigilant Systems was used.

蛍光粒子としては、リボフラビンが付着したラクトースを用いた。ラクトースに対するリボフラビンの質量は0.1質量%とした。蛍光粒子全体のレーザ回折・散乱法で測定した体積基準の平均粒子径は5.4μmであった。
この蛍光粒子300mgを粒子噴霧装置10に充填し、0.4MPa、0.2秒の条件の気流で噴霧した。
The fluorescent particles used were lactose with riboflavin attached. The mass of riboflavin relative to the mass of lactose was 0.1%. The volume-based average particle diameter of the fluorescent particles as a whole was measured by a laser diffraction/scattering method and was found to be 5.4 μm.
300 mg of these fluorescent particles were loaded into the particle spraying device 10 and sprayed with an air flow under conditions of 0.4 MPa and 0.2 seconds.

評価地点60の気体の分析結果を図6に示す。図6に示すように、粒子の大部分は、非蛍光粒子(蛍光粒子ではないダスト等)であったが、蛍光粒子の量が、ダスト等と区別されて感度よく検出できることが確認できた。 The analysis results for the gas at evaluation point 60 are shown in Figure 6. As shown in Figure 6, the majority of particles were non-fluorescent particles (dust, etc. that are not fluorescent particles), but it was confirmed that the amount of fluorescent particles could be distinguished from dust, etc. and detected with high sensitivity.

10 粒子噴霧装置
20 粒子収容カートリッジ
24 噴出口
31 コンプレッサ
33 電磁弁
40 蛍光粒子
50 サーマルマネキン
51 口部
60 評価地点
61 第1評価地点
62 第2評価地点
63 第1サンプリング管
64 第2サンプリング管
65 清浄空気ボンベ
66 クリーニング管
67 サンプルチェンジャー
70 分析装置
71 検出管
72 励起光源
73 蛍光検出部
74 散乱光検出部
80 演算装置
100 模擬咳発生エリア
200 隔離エリア
10 Particle spray device 20 Particle storage cartridge 24 Spout 31 Compressor 33 Solenoid valve 40 Fluorescent particles 50 Thermal manikin 51 Mouth portion 60 Evaluation point 61 First evaluation point 62 Second evaluation point 63 First sampling tube 64 Second sampling tube 65 Clean air cylinder 66 Cleaning tube 67 Sample changer 70 Analysis device 71 Detection tube 72 Excitation light source 73 Fluorescence detection unit 74 Scattered light detection unit 80 Computing device 100 Simulated cough occurrence area 200 Isolation area

Claims (3)

励起光の照射によって蛍光を発する蛍光粒子を、咳又はくしゃみを模して噴霧する粒子噴霧装置と、
前記蛍光粒子を検出する分析装置と、
複数の評価地点の各々から気体を吸引して、前記分析装置にサンプルガスとして供給する複数のサンプリング管と、清浄空気を前記分析装置に供給するクリーニング管とを備え、
前記粒子噴霧装置は、前記蛍光粒子を収容する有底筒状のカートリッジを備え、
前記カートリッジは、サーマルマネキンの口部内に設置可能であり、底部が前記蛍光粒子の収容場所とされ、上部に噴出口を有する蓋体が設けられ、かつ前記収容場所に収容された前記蛍光粒子に上部から圧縮空気を吹き付ける気体導入管を有し、前記気体導入管からの圧縮空気の吹き付けにより前記収容場所に収容された前記蛍光粒子が舞い上がり前記噴出口から外部に噴霧されるように構成されており、
前記複数のサンプリング管及び前記クリーニング管は切り替えできるように前記分析装置に接続されている感染リスク評価システム。
a particle spray device that sprays fluorescent particles that emit fluorescence when irradiated with excitation light by simulating coughing or sneezing;
an analyzer for detecting the fluorescent particles;
a plurality of sampling pipes that suck gas from each of a plurality of evaluation points and supply the gas as a sample gas to the analysis device; and a cleaning pipe that supplies clean air to the analysis device;
the particle spray device includes a cylindrical cartridge with a bottom that contains the fluorescent particles;
the cartridge can be installed in the mouth of the thermal manikin, has a bottom serving as a storage location for the fluorescent particles, is provided with a lid having an outlet at its top, and has a gas introduction tube for blowing compressed air from above onto the fluorescent particles stored in the storage location, so that the blowing of compressed air from the gas introduction tube causes the fluorescent particles stored in the storage location to fly up and be sprayed to the outside through the outlet;
An infection risk assessment system in which the plurality of sampling tubes and the cleaning tube are switchably connected to the analytical device.
前記分析装置は、前記サンプルガスが流通する検出管と、前記検出管内のサンプルガス中のエアロゾル粒子に励起光を照射する励起光源と、前記励起光により前記エアロゾル粒子から発せられる蛍光を検出する蛍光検出部とを有する、請求項1に記載の感染リスク評価システム。 The infection risk assessment system of claim 1, wherein the analysis device includes a detection tube through which the sample gas flows, an excitation light source that irradiates excitation light onto aerosol particles in the sample gas in the detection tube, and a fluorescence detection unit that detects fluorescence emitted from the aerosol particles in response to the excitation light. 前記分析装置が、さらに、前記エアロゾル粒子により散乱された前記励起光を検出する散乱光検出部を有する、請求項2に記載の感染リスク評価システム。 The infection risk assessment system of claim 2, wherein the analysis device further includes a scattered light detection unit that detects the excitation light scattered by the aerosol particles.
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