Experimental study on the evaporation of water from airborne droplets containing inorganic salts and proteins

新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) の伝播において、相対湿度変化に伴う呼吸器飛沫の水分蒸発過程が重要である。本研究では、インクジェット粒子発生器 (IAG) とフローチューブを用いた飛沫模擬粒子の実験を行い、飛沫の水分蒸発速度の支配要因を解明することを目的とする。呼吸器飛沫は、無機イオン、糖蛋白質、界面活性剤として作用する両親媒性物質などを含む。本研究では、水分蒸発過程で鍵となる成分を含んだ飛沫模擬粒子を実験室で生成する。飛沫模擬粒子の構成物質として、NaCl (無機塩)、ブタ胃由来ムチン (糖蛋白質)、ジパルミトイルホスファチジルコリン (DPPC; 界面活性剤) を用いた。都立大において、フローチューブ内の湿度を制御する機構を開発し、光学式粒子カウンタを用いて多分散粒子に対する水分蒸発実験を行った。粒子生成は、溶液A (NaClのみ)、溶液B (NaCl＋ムチン)、溶液C (NaCl＋ムチン＋DPPC) について行った。その結果、ムチンとDPPCの存在によって水分蒸発速度に変化が生じることが定性的に明らかになった。これらの溶液を用いて、産総研においてIAGによる粒子生成を試験的に行った。本実験の粒子検出には直挿式レーザー散乱粒子カウンタを用いる予定であるが、粒子生成条件の検討段階では操作が簡便な空気力学径測定装置 (APS) を用いた。IAGは粗大粒子を一定の粒径・頻度で定量的に発生させることが可能であるが、溶液BやCのように粘性の大きい溶液では粒子生成が一部不規則になることが分かった。ただし、溶液を過剰に希釈すると現実の呼吸器飛沫との乖離が大きくなる。このため、溶液BとCの希釈条件を詳細に検討し、安定的に粒子生成が可能となる最小の希釈率を見出した。

新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) の伝播において、相対湿度変化に伴う呼吸器飛沫の水分蒸発過程が重要である。本研究では、インクジェット粒子発生器 (IAG) とフローチューブを用いた飛沫模擬粒子の実験を行い、飛沫の水分蒸発速度の支配要因を解明することを目的とする。呼吸器飛沫は、無機イオン、糖蛋白質、界面活性剤として作用する両親媒性物質などを含む。本研究では、水分蒸発過程で鍵となる成分を含んだ飛沫模擬粒子を実験室で生成する。飛沫模擬粒子の構成物質として、NaCl (無機塩)、ブタ胃由来ムチン (糖蛋白質)、ジパルミトイルホスファチジルコリン (DPPC; 界面活性剤) を用いた。都立大において、フローチューブ内の湿度を制御する機構を開発し、光学式粒子カウンタを用いて多分散粒子に対する水分蒸発実験を行った。粒子生成は、溶液A (NaClのみ)、溶液B (NaCl＋ムチン)、溶液C (NaCl＋ムチン＋DPPC) について行った。その結果、ムチンとDPPCの存在によって水分蒸発速度に変化が生じることが定性的に明らかになった。これらの溶液を用いて、産総研においてIAGによる粒子生成を試験的に行った。本実験の粒子検出には直挿式レーザー散乱粒子カウンタを用いる予定であるが、粒子生成条件の検討段階では操作が簡便な空気力学径測定装置 (APS) を用いた。IAGは粗大粒子を一定の粒径・頻度で定量的に発生させることが可能であるが、溶液BやCのように粘性の大きい溶液では粒子生成が一部不規則になることが分かった。ただし、溶液を過剰に希釈すると現実の呼吸器飛沫との乖離が大きくなる。このため、溶液BとCの希釈条件を詳細に検討し、安定的に粒子生成が可能となる最小の希釈率を見出した。