JP7820122B2 - 感染リスク評価システム - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開２０１４－１３７７５４号公報

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 実施例における試験方法の説明図である。 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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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 Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ^ＴＭ）、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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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_２）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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 Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ^ＴＭ）を用いた。

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。

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。

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

Claims (3)

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、
   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。
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、請求項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、請求項２に記載の感染リスク評価システム。