الحجر البني » مقالات معهد براونستون » لماذا تفشل أقنعة N95 في إيقاف الانتشار
فشل N95 في إيقاف الانتشار

لماذا تفشل أقنعة N95 في إيقاف الانتشار

مشاركة | طباعة | البريد الإلكتروني

منذ بداية الوباء ، تأكدنا من أن الامتثال لأقنعة المجتمع من شأنه أن يحل مشاكلنا ويوقف انتشار SARS-CoV-2. ومع ذلك ، فقد أظهرت بيانات التطبيق الواقعية باستمرار فشلها كإجراء تخفيفي للحماية الشخصية ، وبدلاً من تصحيح المسار على التوجيه العشوائي الذي تم توزيعه ، قيل لنا قناع أصعب بأجهزة مقيدة بشكل متزايد ، وإن كانت غير مخففة بشكل فعال. 

لكن لماذا هل فشلوا ولماذا يستمرون بالفشل؟ أدناه ، نتعمق في التفاصيل حول السبب ، حتى لو افترضنا قدرة التقاط افتراضية مثالية ، تفشل N95s في التخفيف من انتشار SARS-CoV-2. 

يجب أن نبدأ بالنظر إلى قابلية انتقال الفيروس وإنتاج المواد المعدية كأطياف ، بناءً على شدة المرض ، والاستجابة المناعية لفرد معين ، والتقدم في مسار المرض. لقد ثبت أن كل هذه التأثيرات لها تأثيرات كبيرة على الحمل الفيروسي للفرد المصاب بفيروس SARS-CoV-2. سنناقش أرقام المخرجات مقابل معدلات العدوى ، وطرق قياس الحد الأدنى من الجرعة المعدية. 

كل هذه عوامل مهمة يجب مراعاتها في التخفيف من العوامل المسببة للأمراض حتى بشكل مستقل ، ولكن مجتمعة ، يمكن أن توضح لنا على وجه التحديد ما إذا كان نهج معين سيكون له النتيجة المرجوة في القضاء على خطر معدي. توضح أرقام المخرجات للانبعاثات التنفسية مقدار المادة التي يطردها الفرد ، وما إذا كانت قابلة للانتقال مع أحد مسببات الأمراض التنفسية أم لا ، لكن أرقام المخرجات تختلف اختلافًا كبيرًا بين المراحل الأكثر خطورة في بداية المرض ، وفترات التعافي ، وعندما تكون PCR سلبية. لمسبب مرض معين.

من خلال مقارنة الناتج مع نسب وحدة تشكيل الجسيمات إلى اللويحات (PFU) ، يتم إعطاؤنا معدل عدد الجسيمات المنبعثة من الفيروسات القابلة للحياة والقادرة على التسبب في العدوى. يشار إلى كل من هذه الوحدات المعدية باسم PFU. يتم إعطاء عدد PFUs المطلوب أن يتلقاها مضيف محتمل كحد أدنى للجرعة المعدية (MID) ، وهي العتبة التي يتم تلبيتها بمجرد استيفائها ، يجب توقع ظهور العدوى. 

من خلال النظر إلى الأرقام الخاصة بنسبة الجسيمات إلى PFU وحساب إمكانات MID ، فإن المنتج النهائي هو العدد المحتمل للأفراد الذين يمكن أن يصابوا خلال فترة زمنية معينة. 

مع عتبة MID هذه لاحتمالية العدوى ، يمكننا بعد ذلك تطبيق قدرة الالتقاط المثالية الافتراضية لجهاز معين لمعرفة ما إذا كان سيناريو الحالة الأفضل يؤدي إلى احتمالية تخفيف الجهاز ، أو منع عتبة MID من التعرض للخطر. 

هنا ، ننظر إلى المخرجات ، ونسبة الجسيمات إلى PFU ، و MID لـ SARS-CoV-2 ، مقابل قدرة الالتقاط المثالية الافتراضية لـ N95s ، لإثبات أنه حتى مع معدل الالتقاط المثالي (وفي هذه الحالة ، من أصغر بكثير من الجهاز المعتمد أو المصمم لالتقاطه) ، لا تزال نسبة الـ 5٪ التي لم يتم التقاطها مطلقًا تمثل تعرضًا محتملاً وفيرًا بما يكفي للمواد المعدية مما يؤدي إلى الإصابة بالعدوى. 

نطاقات الجسيمات والسلوك المقابل للمادة المنبعثة

يجب أن تبدأ تدابير التخفيف من الوباء مع الحد الأدنى من حجم الجسيمات القابلة للحياة ، والتي بالنسبة لـ SARS-CoV-2 تنخفض عند 0.06-0.14 ميكرومتر. في حين أن مسؤولي الصحة العامة يدفعون بشكل متكرر ، يتم تصنيف N95s فقط والموافقة عليها لالتقاط مادة أكبر من 0.3 ميكرومتر. تبين أن أكثر من 90٪ من جزيئات الزفير تتساقط تحت 0.3 ميكرومتر. يظل حجم المادة هذا مرتفعًا لفترات طويلة - ساعات ، وحتى أيام ، اعتمادًا على أسعار الصرف الجوي داخل المساحة المحددة. ثبت أن SARS-CoV-2 يظل قابلاً للحياة بعد ساعات من الهباء الجوي خارج المضيف ، ولأيام على الأسطح. 

"السارس - CoV - 2 لوحظ أن يكون الفيروس قابلة للحياة لمدة 3 ساعات. في الهباء الجوي ، مع انخفاض في تركيز الفيروسات المعدية من 103.5 إلى 102.7 TCID50 لكل لتر من الهواء ".

استخدمت هذه الدراسة الهباء الجوي المتولد في المختبر والذي يحتوي على السارس- CoV-2 المعدية ، ولاحظت قابلية بقاء المواد المنبعثة على الأسطح المختلفة وكهباء بمرور الوقت.

عند التفكير في ما يلي ، يتساءل المرء أيضًا عما إذا كان القناع المسامي وأغشية جهاز التنفس قد لعبت دورًا في زيادة مدة صلاحية المادة الفيروسية:

"أوقات البقاء على قيد الحياة من الفيروسات المحمولة جواً على الأسطح تختلف بناء على ما إذا كانت الأسطح غير مسامية (مثل البلاستيك والفولاذ المقاوم للصدأ والزجاج) أو مسامية (مثل الأوراق والملابس). تعد الأسطح غير المسامية من العوامل الرئيسية التي تساهم في انتقال الأمراض حيث لوحظ أن فترات بقاء الفيروسات المحمولة جواً عليها أطول بكثير من تلك الموجودة في الأسطح المسامية ". 

تعتبر الأقنعة وأجهزة التنفس بالتأكيد أسطحًا مسامية. يتم تصنيع العديد من أجهزة التنفس أيضًا من البلاستيك المصهور. هل تمت دراسة الجدوى الفيروسية على أغشية القناع بدرجة كافية؟ 

تعد معدلات صلاحية الهباء الجوي مهمة لأنها توضح القدرة على الإرسال في الأماكن المغلقة دون وجود فرد قابل للانتقال. بإضافة إلى وجود الفرد القابل للانتقال والانبعاث إلى الفضاء المعين ، سيكون الناتج ثابتًا ، وستزيد المادة الفيروسية القابلة للحياة من تشبع الغلاف الجوي للعامل الممرض على أساس التنفس. 

علق البعض مؤخرًا أن الأقنعة و N95s تكون أكثر فاعلية عندما تصبح أحجام الجسيمات أصغر من 0.3 ميكرون. هذا البناء النظري ، المعروف باسم الحركة البراونية، يحدث فقط عندما لا توجد سرعة في النظام قيد الدراسة. 

ولكن مع الأقنعة وأجهزة التنفس - بافتراض أن الشخص يعيش ويتنفس و ليس ميت - يشير الزخم الكبير من تدفق الهواء (الشهيق للداخل والخارج) إلى أن الجسيمات في نظام التدفق الصفحي وليست بسرعة قريبة من الصفر. وبالتالي ، باستثناء فترة وجيزة جدًا بين الشهيق والزفير ، فإن نظام التدفق البراوني غير ممكن.

من المشكلات التي تم التغاضي عنها ولكنها حرجة مع الأقنعة وأجهزة التنفس هي الختم - فجوات صغيرة تجعل هذه الأجهزة غير فعالة لمن يرتديها. نادرًا ما يكون هناك من يرتدي هذه الأجهزة بشكل صحيح ، وفقًا لشروط التآكل اللازمة ، لذلك نواجه أجهزة غير مخففة بالفعل يتم ارتداؤها بشكل غير صحيح. 

وفقًا لهذه الأرقام الخاصة بالملاءمة مقابل التسرب ، فإن نسبة التسرب 3.2٪ تعادل 100٪ عدم الكفاءة. 

هذه كلها عوامل يجب أخذها في الاعتبار عند معالجة سبب فشل الجهاز في التخفيف من خطر معين. من خلال الفحص التالي للانبعاثات ، والحد الأدنى من الجرعات المعدية ، ووحدات تشكيل البلاك ، ومدى ارتباطها ، يمكننا أن نفهم بشكل أفضل لماذا كانت الضوابط الهندسية دائمًا هي الاستجابة الصحيحة ، وليس التنفيذ الشامل لأجهزة حماية الجهاز التنفسي.

الانبعاثات التنفسية من المرضى "المرضى" - نتائج اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل الإيجابية مقابل السلبية:

في البحث عن مخرجات الهباء الجوي في الأشخاص الأصحاء مقابل اختبار SARS-CoV-2 إيجابي PCR ، كانت نسبة 90 ٪ + في المائة من الجسيمات المنبعثة من قبل الأشخاص الذين تم اختبارهم إيجابيًا PCR أقل من 0.3 ميكرومتر ، وتم إجراء عدد من المواد المنبعثة لمقارنة الأفراد الذين يعانون من شدة مختلفة من المرض مع الموضوعات السلبية PCR. 

"متوسط ​​الزفير كان عدد الجسيمات مرتفعًا بشكل كبير في المرضى المصابين بفيروس SARS-CoV-2 PCR (1490.5 / لتر [46.0–34,772.0 / لتر]) مقارنةً بالضوابط الصحية (252.0 / لتر [0.0-882.0 / لتر] ؛ p <0.0001. " 

إذا استخدمنا معدل انبعاث تنفسي من 4.3 إلى 29 لترًا في الدقيقة (من دليل عوامل التعرض لوكالة حماية البيئة) ، فإن أعلى نطاق إيجابي من تفاعل البوليميراز المتسلسل يبلغ 34,772 جسيمًا لكل لتر مضروبًا في 29 لترًا في الدقيقة يصل إلى 1,008,388،XNUMX،XNUMX جسيمًا انبعاثًا في الدقيقة . 

على الرغم من أنني لا أؤكد أن كل هذه الجسيمات كانت جزيئات فيروسية فردية ، أو جزيئات فيروسية قابلة للحياة لهذه المسألة ، إلا أن هناك فرقًا مهمًا للغاية في المادة المنبعثة من الأفراد الموجبين والسلبيين لـ PCR (القيم المتوسطة لـ 1,490.5 مقابل 252). سيتم تقديم نسبة لتحويل الجسيمات إلى PFUs بعد مناقشة دور PFUs.

أحجام الجسيمات ومعدلات الانبعاث:

ناقشت الدراسة سابقًا المقاييس - نطاقات حجم الجسيمات المنبعثة في موضوعات SARS-CoV-2 الإيجابية والسلبية. 

"بخصوص الجسيم توزيع الحجم ، قنوات الحجم المتاحة (في المجموع ، 14 قناة حجم من 0.15 إلى 5.0 ميكرومتر) تم تحليلها عبر ثلاثة نطاقات حجم: <0.3 ميكرومتر ، 0.3-0.5 ميكرومتر ،> 0.5-5.0 ميكرومتر. لكلتا المجموعتين ، تم العثور على غالبية الهباء الجوي (> 90 ٪ في المجموعة الإيجابية لـ SARS-CoV-2 PCR و> 78 ٪ في المجموعة السلبية) في أصغر نطاق (<0.3 ميكرومتر). خاصة بالنسبة للمجموعة الإيجابية لفيروس COVID ، سيطرت الزيادات في تركيز الهباء الجوي الكلي على الزيادات في الجزيئات ≤0.3 ميكرومتر. " 

كان عشرة أفراد من 64 مريضًا تم أخذ عينات منهم في المستشفى ، والذين كانوا من بين أكثر الحالات خطورة ، مسؤولين عن حوالي 64.8٪ من تعداد جزيئات الزفير ، لذلك من المهم في هذه الحالة النظر إلى الأقل نطاق الإخراج المتحفظ وإمكانية العدوى عند تشغيل المخرجات وحسابات الجرعات المعدية الدنيا. على وجه التحديد ، ذكرت الصحيفة:

"في SARS-CoV-2 أظهرت المجموعة الإيجابية لـ PCR ، 15.6٪ (n = 10/64) تعدادًا مرتفعًا وكانت مسؤولة عن 64.8٪ من جميع تعداد جسيمات الزفير في المجموعة. علاوة على ذلك ، كانت نسبة 15.6٪ ، التي تعادل 3.5٪ من جميع المرضى (العدد = 10/288) ، مسؤولة عن 51.2٪ من جميع جزيئات الزفير ". 

إذا قارنا أولئك الذين يعانون من أشد درجات خطورة المرض بمعدلات العدوى ، فيمكننا فهم المزيد عن إنتاج الجسيمات القابلة للحياة من قبل الأفراد القابلين للانتقال. بالنظر إلى الناتج المنخفض لكل من المادة المنبعثة والفيريونات بواسطة PCR السلبي واستعادة الأشخاص الذين تم اختبارهم إيجابيًا لـ PCR ، قد يكون من الآمن التكهن بأنه يتحدث عن انخفاض احتمالية انتقال العدوى بدون أعراض كعامل رئيسي في انتشار الفيروس. 

وجود نسخ RNA مقابل تركيزات من virions قابلة للحياة

ليست كل نسخ RNA أو جزيئات الفيروس قادرة على تكوين PFUs مما يؤدي إلى تكاثر الفيروس. بينما تم توفير البيانات عن عدد الوحدات المعدية التي تم إنشاؤها ، هذا هو ليس معدل إخراج الانبعاثات. هذه تقديرات لإجمالي الإنتاج الفيروسي أثناء الإصابة. 

"القسمة على التقديرات يعطي عكس معدل التصفية الفيروسي إجمالي إنتاج مقدر بـ 3 × 109 إلى 3 × 1012 virions ، أو 3 × 105 إلى 3 × 108 الوحدات المعدية خلال المسار الكامل لعدوى مميزة ". 

بشكل مبسط ، هذا هو إجمالي الإنتاج من 3 مليارات إلى 3 تريليونات جزيء فيروسي ، أو 300,000 إلى 300 مليون وحدة معدية تم إنشاؤها على مدار المرض. 

خرج Virion

هناك طرق مختلفة لإنشاء مخرجات virion ، والتي تقدم نطاقات مختلفة قليلاً عند عرضها جنبًا إلى جنب. تظهر بعض الدراسات إجمالي الفيريونات المنبعثة ، مثل ما يلي:

"بعض المرضى لديهم التتر الفيروسي الذي يتجاوز متوسط ​​عيار Wölfel et al بأكثر من درجتين من حيث الحجم ، مما يزيد من عدد الفيروسات في القطرات المنبعثة إلى أكثر من 100,000 في الدقيقة الواحدة ". 

تعطي دراسات أخرى تعدادًا إجماليًا للجسيمات وتعتمد على استخدام عوامل التحويل من إجمالي الناتج إلى فيريونات قابلة للحياة. ما هو مهم لإثباته هو أن الناتج الإجمالي لجسيمات الفيروس لا يساوي إجمالي الفيروسات القابلة للحياة ، مما يعني أن الفيروسات قادرة على إنشاء وحدات تشكيل البلاك (PFU). 

PFUs - فهم جزيئات الفيروس اللازمة لتشكيل وحدات تشكيل البلاك الفردية (PFU):

في حين أن جميع جزيئات الحمض النووي الريبي الفيروسي المنبعثة والفيروسات غير قادرة على التكاثر الفيروسي وإنشاء PFUs ، فمن المفهوم أن كل PFU يتم إنشاؤه بواسطة جسيم فيروسي قابل للحياة. تناقش المقتطفات التالية تأثير PFUs على العدوى الفيروسية وظهورها. 

"تم تصميم الفحص بحيث تنتج كل لوحة عن العدوى بضرب جسيم واحد من الفيروسات المعدية. على هذا النحو ، يعتبر PFU / ml مقياسًا لعدد الوحدات المعدية لكل مليلتر (IU / ml) ، مع التحذير بأنه لا يمكن للمرء أن يكون متأكدًا من نسبة واحد إلى واحد من اللويحات إلى الجسيمات المعدية في القسمة المطبقة. " 

"بالنسبة لمعظم فيروسات الحيوانات، جسيم معدي واحد كافٍ لبدء العدوى ". 

"الطبيعة الخطية من منحنى الجرعة والاستجابة يشير إلى أن فيريون واحد قادر على بدء العدوى. ومع ذلك ، فإن النسبة العالية من الجسيمات إلى pfu للعديد من الفيروسات تظهر أنه ليست كل الفيروسات ناجحة. في بعض الأحيان ، تحدث نسبة عالية من الجسيمات إلى pfu بسبب وجود جسيمات غير معدية لها جينومات تحتوي على طفرات قاتلة أو التي تضررت أثناء النمو أو التنقية.

"من المفترض بشكل عام أن اللويحة ناتجة عن إصابة الخلية بفيريون واحد. إذا كان هذا هو الحال ، فيجب أن يكون كل الفيروس الناتج عن الفيروس في البلاك مستنسخًا ، وبعبارة أخرى يجب أن يكون متطابقًا وراثيًا ". 

للتلخيص ، فإن جسيمًا فيروسيًا قابلاً للحياة ، أو فيريون ، قادر على تكوين PFU واحد ، حيث يتكاثر هذا الجسيم الفيروسي. بعض المواد التي تم إنشاؤها هي فقط الحمض النووي الريبي الفيروسي غير القادر على التسبب في العدوى بشكل مستقل ، وبعض المواد التي تم إنشاؤها قادرة على التكاثر والعدوى.

العلاقة بين يُطلق على الناتج الإجمالي للجسيمات وإنشاء PFUs نسبة الجسيمات إلى PFU. بالنسبة لـ SARS-CoV-2 ، فإن نسبة الجسيمات المنبعثة إلى PFUs هي 1000 إلى 1,000,000. 

PFU ودراسات الجرعات المعدية الدنيا

يختلف معدل تنفسنا حسب العمر ومستوى النشاط. متوسط ​​معدل التنفس البشري هو 16-20 نفسًا في الدقيقة. لأغراض هذه المناقشة ، سيتم استخدام معدل تنفس يبلغ 4.3-29 لترًا في الدقيقة (من كتيب عوامل التعرض لوكالة حماية البيئة). يعطي هذا المرجع نطاقًا يصل إلى 53 لترًا في الدقيقة. سننظر في المخرجات على أنها فيروسات في الدقيقة ، والحد الأدنى من الجرعة المعدية مثل PFUs و virions للانتقال ، حيث تم استكشاف كلاهما في البحث المتاح. 

بيانات الحد الأدنى للجرعة المعدية (MID) من الأدبيات:

تم استخدام دراسات مقارنة بين فيروسات الجهاز التنفسي المختلفة ودراسات حيوانية SARS-CoV-2 للمساهمة في العديد من تقديرات MID ، لكن هذه الورقة تركز فقط على الدراسات البشرية قدر الإمكان. 

"على الرغم من أن MID من SARS-CoV-2 في البشر يحتاج إلى مزيد من البحث، من المتوقع أن يكون حوالي 100 جزيء فيروسي. تم الإبلاغ عن الدراسة البشرية الوحيدة المتعلقة بفيروس كورونا لـ HCoV-229E و MID الخاص به هو 9 PFU. علاوة على ذلك ، إذا كان انتقال الهباء هو الوضع السائد ، فسيكون MID أقل. " 

"في الواقع، الالتهابات القائمة على الهباء الجوي تتطلب جرعات أقل، على سبيل المثال ، حوالي 100 مرة أقل من الإصابات الناجمة عن الرذاذ ". 

"الحد الأدنى من الجرعة المعدية من فيروس SARS-CoV-2 المسبب لـ COVID-19 في البشر في دراسات المقطع العرضي ودراسات سلسلة الحالات التي تم تقييمها كانت منخفضة ؛ في دراسة سلسلة الحالات التي حققت في الجرعة المعدية في 273 عينة من 15 مريضًا إيجابيًا لـ SARS-CoV-2 ، تم اكتشاف أن الحد الأدنى للجرعة المعدية هو 1.26 PFU في المختبر في اختبار COVID-19-RdRp / Hel.1 في دراسة أخرى ، 248 تم تقييم عينات من الفم والأنف البلعومي لأفراد COVID-19 ، وتم الإبلاغ عن أن الجرعة المعدية هي 364 PFU ". 

"في دراسة سلسلة الحالة التي قيمت 97 طفلًا بعمر 10 سنوات فأقل ، و 78 طفلًا تتراوح أعمارهم بين 11 و 17 عامًا ، و 130 بالغًا ، كانت الجرعة المعدية في الأطفال 11-17 عامًا أقل من مجموعتين أخريين (125 PFU). كان لدى الأطفال نمو أقل للفيروسات الحية ، وعتبات أعلى للدورة ، وتركيز فيروسي أقل مقارنة بالبالغين ، لذلك لا يكون الأطفال هم الناقلون الرئيسيون للعدوى. كان الأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 10 و XNUMX سنوات أكثر عرضة لأن يكونوا بدون أعراض أكثر من غيرهم ". 

"واحدة من أكثر واحدة تمت مناقشتها جيدًا (كذا) هي الدراسة التي أجراها باسو وآخرون ، وكان الهدف الرئيسي منها هو تقييم حجم القطيرات التي لديها احتمالية عالية للتسبب في العدوى. ولكن إلى جانب هذه النتيجة ، كان لديهم أيضًا بعض النقاط المتعلقة بالحمل الفيروسي الذي يمكن أن يسبب العدوى. ووجدوا أن عدد الفيروسات التي تم وضعها في البلعوم الأنفي لفرد قريب من المكان على مدار 2.5 ساعة تقارب (11/5) فيريونات في الدقيقة × 60 دقيقة × 2.5 ساعة = 330. "

أظهرت دراسات المقارنة بما في ذلك فيروسات كورونا الأخرى أن PFUs يمكن أن تكون منخفضة جدًا بالنسبة لفيروسات الجهاز التنفسي. 

"العدوى المقدرة كان SARS-CoV-1 مشابهًا لفيروسات كورونا الأخرى بما في ذلك HCoV-229E ، وهو عامل مسبب لنزلات البرد المعتدلة لدى البشر. تم الإبلاغ عن ID10 و ID50 لـ SARS-CoV-1 على أنها 43 و 280 PFU (400 TCID50) في دراسة تجريبية ". 

"الهوية البشرية50 بالنسبة للنوع الفرعي من الفيروس التاجي الموسمي 229E الذي يسبب نزلات البرد المعتدلة لدى البشر ، تم الإبلاغ عن 13 TCID50". 

كانت الأرقام التي تمت مناقشتها في الدراسات المقدمة حول SARS-CoV-2 هي 1.26 و 100 و 125 و 330 و 363 PFU للإرسال ، مما يتحدث مرة أخرى إلى مجموعة واسعة من القابلية للإصابة. 

ناتج الفيروسات القابلة للحياة مقابل الحد الأدنى للجرعة المعدية المحتملة

باستخدام هذه الأرقام المتاحة ، يمكننا معالجة التأكيد على أن N95s توفر قيمة وقائية ذات مغزى من الهباء الجوي المعدية من خلال النظر في مساهمات المخرجات ، وإمكانية العدوى للمادة الفيروسية المنبعثة ، ونطاقات PFU ، ثم يمكننا موازنة هذه النطاقات مقابل قدرة التقاط مثالية افتراضية لـ N95s الاستيلاء على 95٪ من المادة ، مقابل 5٪ المتبقية غير المصادرة. مرة أخرى ، لاحظ أن N95s لم يتم تصميمها أو الموافقة عليها لالتقاط <0.3 ميكرومتر ، ونحن نناقش العامل الممرض الذي يحتوي على الحد الأدنى من حجم الجسيمات القابلة للحياة من 0.06-0.14 ميكرومتر.

انبعاثات الجهاز التنفسي من فرد قابل للانتقال قد ثبت أنه يصل إلى أكثر من 100,000 فيريون في دقيقة واحدة ، على الرغم من أنه لا يمكن افتراض أن جميع الفيروسات المنبعثة معدية. زعمت الأوراق البحثية الإضافية أن ناتجًا يصل إلى 750,000 فيريون / دقيقة (لكن البيانات التي تدعم مثل هذه الادعاءات غير متوفرة). وتجدر الإشارة أيضًا إلى أننا بالطبع لا نستنشق جميع المواد المنتهية الصلاحية لفرد ما ، ولكن قربنا من الفرد القابل للانتقال ، ومعدل إنتاجه ، ومدته داخل المساحة ، والتهوية داخل تلك المساحة المحددة كلها عوامل سيكون لها تأثير على احتمالية الإرسال لا يمكن التعبير عنه بطريقة خطية أو يمكن التنبؤ بها.

في الدراسة لقد اكتشفنا أعلاه ، كان أعلى نطاق موجب لـ PCR هو 34,772 جسيمًا لكل لتر ، مع تلك التي تصدر أعلى نطاقات من المخرجات تشكل 64٪ من إجمالي المادة المنبعثة. 

أولا ، سوف نخلق إنتاج كل ساعة من كل من هذه النطاقات ، ثم تطبيق نسبة الجسيمات إلى PFU لكل نطاق من 1,000،1,000,000 إلى XNUMX،XNUMX،XNUMX. 

نطاق الإخراج أ

ساعة من فرد قابل للانتقال في مساحة مغلقة تنبعث منها 100,000 فيريون في الدقيقة ستكون ناتجًا قدره 6 ملايين فيريون (100,000 × 60 دقيقة). فترة 8 ساعات في مكان مغلق تعادل 48 مليون فيريونا انبعاث (100,000،480 × 1,000 دقيقة). مع نسبة الجسيمات إلى PFU من 1,000,000،6,000 إلى 48,000،8،XNUMX ، فإن هذا يعطينا XNUMX فيريونة قابلة للحياة في ساعة واحدة ، XNUMX في XNUMX ساعات. 

كانت أرقام PFU من الدراسات التي تمت مناقشتها 1.26 و 100 و 125 و 330 و 363 PFU المطلوبة كجرعة معدية دنيا. لقد قسمت كل كمية من الفيروسات القابلة للحياة على كل رقم PFU للحصول على كل احتمال لعتبة MID المدرجة. 

نطاق الإخراج ب

في دراسة جمع الجسيمات إيجابية تفاعل البوليميراز المتسلسل ، كان 34,772 جسيمًا لكل لتر هو أعلى نطاق تم جمعه ، مع حوالي 64٪ من إجمالي الجسيمات المنبعثة والمحسوبة قادمة من 10 مصادر كانت من بين الأكثر تضررًا من الإصابة بفيروس SARS-CoV-2 . إذا نظرنا إلى 34,772 جسيمًا مضروبًا في حجم انبعاث 29 لترًا في الدقيقة ، فإن نطاق الإخراج يصل إلى 1,008,388 جسيمًا مُنبعثًا في الدقيقة. 

يسرد كتيب EPA Exposure نطاقًا للدقيقة يصل إلى 53 لترًا في الدقيقة ، لذا فإن استخدام رقم 29 لترًا في الدقيقة ليس أعلى نطاق ممكن من المخرجات. سيتم استخدام نطاقات الإخراج من 7 و 29 لترًا في الدقيقة لأنها نطاقات إنتاج تقع في نطاقات مستوى النشاط المستقرة إلى المعتدلة. 

عند 29 لترًا في الدقيقة ، مضروبة في 34,772 جسيمًا في اللتر (1,008,388 جسيمًا) ، لمدة 60 دقيقة من الإنتاج ، يكون المنتج 60,503,280 (1,008,388 × 60) جسيمًا في الساعة ، و 484,026,240 جسيمات 8 - ساعة (1,008,388 × 480) محضر جلسة).

مع نسبة الجسيمات إلى PFU من 1,000،1,000,000 إلى 60,503،484,026،8 لـ COVID ، فإن هذا يعطينا XNUMX،XNUMX فيروسات قابلة للحياة تنبعث في الساعة ، و XNUMX،XNUMX فيروسات قابلة للحياة لكل فترة XNUMX ساعات. 

تعطينا هذه الحسابات إمكانات الإخراج للفرد القابل للانتقال ليس فقط من حيث عدد جزيئات الفيروس المنبعثة ، ولكن أيضًا إمكانية الوصول إلى عتبة MID لإصابة عدد معين من الأشخاص بناءً على رقم PFU المستخدم. 

في حين أن نطاق PFU المعروض لـ SARS-CoV-2 واسع جدًا ، يجب أن نتوقع طيفًا من قابلية الانتقال بناءً على الحالة الصحية الفردية والاستجابة المناعية. في حين أن 1.26 PFU تبدو منخفضة جدًا ، فقد ثبت أن PFU لـ SARS-Cov-1 منخفضة مثل 13 PFU لتلبي عتبة MID لبدء الإصابة.

حتى إذا تم استخدام مخرجات انبعاثات أقل بمقدار 7 لترات في الدقيقة ، فإن ذلك يعطي معدل 243,404 جسيمًا في الدقيقة (34,772 × 7)) و 14,694,240 جسيمًا في الساعة (234,404 × 60) و 116,833,920 (243,404 × 480) جسيمًا لكل 8 - فترة الساعة. مع تطبيق نسبة الجسيمات إلى PFU من 1,000،1,000,000 إلى 1،14,604،116,833 ، فإن فترة ساعة واحدة هي ناتج 8 فيريونات قابلة للحياة ، و XNUMX،XNUMX في فترة XNUMX ساعات. 

مع نطاقات الإخراج هذه من الكثافة المستقرة إلى المعتدلة ، يتم استيفاء عتبة MID عدة مرات لجميع أرقام PFU المحددة. 

لماذا فشل N95s / فشل / سيفشل 

تم تصميم أجهزة التنفس بتصنيف N95 واعتمادها لالتقاط 95٪ من المواد غير الزيتية الأكبر من 0.3 ميكرومتر. يحتوي SARS-CoV-2 على الحد الأدنى لحجم الجسيمات القابلة للحياة من 0.06-0.14 ميكرومتر ، وهو أقل بكثير من عتبة 0.3 ميكرومتر حتى لو كان مرتبطًا بمادة أكبر ، لذلك يعد هذا افتراضًا لسعة التقاط مثالية لمجموعة جسيمات لم يتم تصميمها أو تمت الموافقة على الالتقاط ، ولم تظهر بيانات التطبيق الخاصة بهم أداء بنسبة 95٪ أو ما يقرب من XNUMX٪.

لغرض التمرين على قدرة الالتقاط الافتراضية المثالية ، سنمنحهم افتراضًا بمعدل 95٪ من الالتقاط المثالي. إذا طبقنا 5٪ من أرقام MID الموضحة في نطاقات المخرجات A و B ، فسوف نوضح مدى عدوى الفيروسات القابلة للحياة مقابل نسبة 5٪ التي لم يتم التقاطها مطلقًا (على سبيل المثال ، عدم وجود تسرب) إذا كان معدل مثالي افتراضي بنسبة 95٪ من استيفاء الالتقاط.

نطاق الإخراج أ

نطاق الإخراج ب

29 لترا في الدقيقة

7 لترا في الدقيقة 

إذا افترضنا قدرة التقاط افتراضية مثالية لـ N95s من نطاقات حجم الجسيمات من المادة التي لم يتم تصميم هذه الأجهزة أو الموافقة عليها لالتقاطها ، وتطبيق نسبة 5٪ المتبقية التي لم يتم التقاطها مطلقًا ، فإن الغالبية العظمى من نطاقات المخرجات مقابل PFU مطلوبة لتلبية MID لا تزال العتبة تسمح بالتعرض لعدة مرات عتبة MID للإصابة المحتملة للعديد من الأفراد في فترات تتراوح من ساعة إلى 1 ساعات لكل نطاق محدد من المخرجات.

الملخص

لقد أصبحنا متساهلين مع معايير التخفيف الخاصة بنا أثناء تفشي SARS-CoV-2 لأن هذا العامل الممرض ليس قاتلاً للغالبية العظمى من الناس ، حيث أظهر معدل البقاء على قيد الحياة حوالي 99.8٪. هذا التقلب نحو استجابة خاصة بالمخاطر أمر خطير للغاية عند تطبيقه على مسببات الأمراض الفتاكة وعناصر التعرض.

من خلال فحص أفضل سيناريو افتراضي ، يمكننا أن نتنبأ بشكل أفضل بما إذا كان إجراء معين سيكون له تأثير مخفف على الخطر المحدد. بالنسبة إلى N95s مقابل الإخراج ، ونسب الجسيمات إلى PFU ، و MID لـ SARS-CoV-2 ، فإن أفضل سيناريو لالتقاط افتراضي مثالي للمادة التي لم يتم تصميمها أو الموافقة عليها لالتقاط هذه الأجهزة يوضح أنها لا تزال غير مخففة لـ يجب إعادة النظر على الفور في هذا الخطر والتوصيات الخاصة باستخدامه. 

موارد إضافية:

يناقش متوسط ​​الحمل الفيروسي من العينات: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2196-x

الحد الأدنى من الجرعة المعدية

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7090536/ (على MID بشكل عام ، وليس خاصًا بـ SARS-CoV-2).

قاموس المصطلحات

الهباء الجوي - جزيئات مشتتة في الهواء أو الغاز ، والتي تعرف بحجم أقل من 5 ميكرون.

بدون أعراض (انتشار) - المفهوم النظري لنقل العامل الممرض للآخرين مع عدم إظهار أي أعراض مثبتة للممرض المذكور. 

تشبع الغلاف الجوي - كمية المادة القابلة للحياة التي تظل مرتفعة داخل مساحة مغلقة. 

الحركة البراونية - البناء النظري الذي يشرح الحركة الفوضوية غير المتوقعة للجسيمات التي تقل عن 0.3 ميكرون عندما تكون السرعة قريبة من الصفر.

انبعاثات - مادة تنفسية زفير.

نظام التدفق الصفحي - جزيئات السوائل تتبع مسارات ناعمة في طبقات.

الحد الأدنى من الجرعة المعدية - الحد الأدنى لمقدار الخطر الذي يجب أن يتعرض له المرء من أجل توقع ظهور المرض. 

N95 - جهاز تنفس مرشح للجسيمات لا يحتفظ بالزيت قادر على حجب ما يصل إلى 95٪ من المادة التي تزيد عن 0.3 ميكرومتر.

بداية - بداية ظهور المرض بمجرد استيفاء الحد الأدنى للجرعة المعدية. 

انتاج - الانبعاثات التي يتم إطلاقها في بيئة معينة من قبل فرد قابل للانتقال. 

الناتج كثابت - فرد داخل مساحة مغلقة تنبعث منه رذاذات تنفسية معدية محملة بالجسيمات في الغلاف الجوي المعطى ، مما يؤدي إلى تشبع الغلاف الجوي المعطى بشكل أكبر بمواد مُعدية مع كل نفس. 

نسبة الجسيمات إلى PFU - نسبة لحسابات المخرجات المسببة للأمراض تزن العدد الإجمالي للجسيمات المنبعثة مقابل الجسيمات المعدية. 

PCR- سلبي - لا يتلقى شخص اختبار معين نتيجة اختبار إيجابية عند اختباره باستخدام منهجية تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) لمسبب مرض معين. PCR تعني استخدام تقنية تفاعل البلمرة المتسلسل. 

PCR إيجابي - يتلقى شخص اختبار معين اختبارًا إيجابيًا عند اختباره باستخدام تقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل لمسببة مرض معينة. 

قدرة التقاط مثالية - التقاط المواد الخطرة بنسبة فعالية متطابقة معطاة من المنتج كأفضل معدل افتراضي ممكن.  

وحدات تشكيل البلاك (PFUs) - يتطلب إنشاء PFUs فيريونًا واحدًا يصيب خلية مضيفة ، حيث يبدأ تكاثر الفيروس. مطلوب عتبة لعدد معين من PFUs لبدء المرض ، والمعروف باسم الحد الأدنى للجرعة المعدية.

نسخ RNA - المادة الجينية المطلوبة لعمل نسخ من البروتينات داخل الخلية. لا تعادل نسخ الحمض النووي الريبي فيريونات قابلة للحياة قادرة على التكرار. 

TCID50- اختصار للجرعة المعدية من زراعة الأنسجة ، وهي التخفيف من الفيروس المطلوب لإصابة 50٪ من الخلايا في اختبار الزرع. 

العبئ او الحمل الفيروسي - كمية جزيئات الفيروس في مادة معينة أو انبعاثها أو داخل جسم فرد قابل للانتقال.

الجدوى الفيروسية - فيريونات قادرة على إصابة خلية وإنشاء وحدات تشكيل البلاك (PFUs).

virion أو virion قابلة للحياة- جسيم فيروس معدي كامل.

المعلن / كاتب التعليق

  • ميغان مانسيل

    ميجان مانسيل هي مديرة التعليم السابقة للمنطقة المعنية بدمج السكان الخاص ، وتخدم الطلاب الذين يعانون من إعاقة شديدة ، ونقص المناعة ، وغير الموثقين ، والتوحد ، والمعاقين سلوكيًا ؛ لديها أيضًا خلفية في المناطق الخطرة من تطبيقات معدات الحماية الشخصية. تتمتع بخبرة في كتابة ومراقبة تنفيذ البروتوكول للوصول إلى القطاع العام الذي يعاني من نقص المناعة وفقًا للامتثال الكامل لـ ADA / OSHA / IDEA. يمكن الوصول إليها في [البريد الإلكتروني محمي]


مشاركة | طباعة | البريد الإلكتروني

اشترك في براونستون لمزيد من الأخبار

ابق على اطلاع مع براونستون