はじめに
新型コロナウイルスウイルスSARS-CoV-2の感染については、飛沫感染、接触感染、エアロゾル感染の三つの感染様式があると言われてきました。1年以上も前、このブログでもそれらを取り上げました（→新型コロナウイルスの感染様式とマスクの効果）。しかし、この1年間の研究調査データから、研究者は一つの事実を明らかにしつつあります。それは主要感染経路が空気感染（airborne transmission）であるということです。それも新しい概念の空気感染です。
空気感染については、特に感染力が高い変異型ウイルスへの対策として考慮すべきであり、マスクの着用の仕方も強化すべきことだと思われます（→感染力を増した変異ウイルスと空気感染のリスク）。しかし、科学論文上はもとより、さまざまなウェブ記事、SNS上でも空気感染という言葉について混乱があります。このブログ記事で、あらためて空気感染とは何かについてまとめてみたいと思います。
1. 用語の定義
まずは、呼吸器系感染症の病原体の感染に関する用語の定義を示したいと思います。2014年に報告された世界保健機構WHOによる見解と用語の定義を、室内環境学会がまとめていますので [1]、それを表1に示します。
表1. 呼吸器系感染症の感染に関する用語の定義（文献 [1] に基づいて作成）
表1によれば、飛沫感染は 5 μm より大きい飛散・吸入性エアロゾルにより、1 m 以内の距離で生じる感染と定義されます。それに対し、空気感染は飛沫核（5 μmより小さいエアロゾルが乾燥した残渣）の吸入により感染ということになります。医学・微生物学の古典的概念でも、5 μm を基準にして、それ以下のエアロゾルによる感染を空気感染、それ以上の場合を飛沫感染と考えています。
それでは、エアロゾルとは何かということになりますが、日本エアロゾル学会によれば、「気体中に浮遊する微小な液体または固体の粒子と周囲の気体の混合体」をエアロゾル（aerosol）と言う、と示されています [2]。
エアロゾル粒子は，その生成過程の違いから粉じん（dust）、フューム（fume）、ミスト（mist）、ばいじん （smoke dust)）などとも呼ばれ、粒径や化学組成，形状，光学的・電気的特性など多くの因子によって表され，きわめて複雑であると述べられています。そして、大きさ（粒径）についていえば，分子やイオンとほぼ等しい 0.001 μm＝1 nm 程度から、100 μm 程度まで約5桁にわたる広い範囲が対象となるとあります。
したがって、エアロゾル感染という言い方をした場合、その範囲はきわめて広く、空中に浮遊する飛沫から飛沫核に至るまでの吸入による感染ということになるでしょう。そして、WHOの見解（表1）に照らし合わせれば、病原体の最大濃度部分から 1 m 以上の距離を超えて感染が起こる場合がエアロゾル感染ということになり、そのうち乾燥したエアロゾル、すなわち、飛沫核による感染が古典的（狭義の）空気感染ということになるでしょう。
2. 感染様式とエアロゾル感染
SARS-CoV-2を含めた呼吸器系病原ウイルスの感染・伝播様式については、国内外のたくさんの論文やウェブ記事の紹介があります。ここでは、Nature Review Microbiology に掲載されたナンシー・リョン博士の総説論文 [3] のなかで挙げられている図解がわかりやすいので、それを引用しながら説明したいと思います。
この総説では、呼吸器系ウイルスは、直接（物理的）接触、間接接触（フォマイト）、飛沫、エアロゾルという4つの主要な感染様式で感染すると書かれています。さらに、一次感染者の排出から short range（短時間内）で起こるものと long range（長時間の範囲）で起こるものとがあるとしています。
図1のように、短時間で起こる感染として、飛沫、エアロゾル、直接接触、間接接触による感染があります（図1左）。長時間にわたるものとしては、エアロゾルと付着物（フォマイト）を介した接触感染があります（図1右）。
図1. 呼吸器系ウイルスの主要感染様式（文献 [3] からの転載図）.
上記のように、この総説では空気感染（airborne transmission）という言葉は使われていません。おそらくエアロゾルの範囲を飛沫核まで広くとり、エアロゾルによる感染で空気感染を網羅しているというニュアンスです。一方、飛沫感染の"飛沫"は短時間で消失する（落下する）ものという捉え方です。
実際、エアロゾル感染（空気感染）と飛沫感染という2つの感染経路は、必ずしも相互に排他的ではなく、「飛沫」と「エアロゾル」の定義が問題となります。英国レイチェスター・ロイヤル病院のコンサルタントウイルス学者であるジュリアン・タン（J. Tang）博士は、「用語を変えるべき」、「飛沫は地面に落ちたもので、吸い込むものではない」と述べています [4]。
Lancet Rspiratory Medicine に掲載された論文は、さまざまな呼吸器感染症の患者の咳のエアロゾルや呼気の研究によれば、小さな粒子（< 5 μm）に病原体が多く含まれていることがわかっていると報告しています [5]。これにはウイルスも結核菌のような細菌も同じです。
従来、呼吸器ウイルスは接触や飛沫感染すると考えられており、エアロゾル感染の可能性を考慮する際には注意が必要とされてきました。 しかし、近年では、エアロゾル感染の重要性を認識する研究者が増え、特にSARS-CoV-2のエアロゾル感染に関する最近の見解では、各感染経路の相対的な重要性を評価する上で中心になっています。
WHOは当初、SARS-CoV-2の空気感染を認めておらず、主な感染経路は飛沫と付着物であるという認識でした。2020年2月28日に発表された「コロナウイルス感染症に関するWHO-中国合同ミッション2019」の報告書には、「COVID-19については空気感染の報告はなく、既知情報からは感染の主要な要因とは考えられないが、医療施設で特定のエアロゾルを発生させる処置が行われた場合には想定される」と記載されています。
しかし、SARS-CoV-2の感染に関するデータが増えるにつれ、空気感染（airborne transmission）という言葉を使うようになりました。続く3月には、飛沫感染とは、感染者の周辺環境にある直径 5 μm以上、10 μm 以下の感染性呼吸器飛沫や付着物を介して起こる感染であり、空気感染とは、5 μm 以下の感染性飛沫核を介して起こる感染であると、古典的概念で述べています [6]。
さらに、2020年7月、豪州、欧米、中国、日本などの研究者が連名で、"It is time to address airborne transmission of COVID-19"と題した声明の論文（著者は二人）を発表し、COVID-19の空気感染に対応すべきと訴えました [7]。強調されたのは、公共施設、学校、病院、オフィスなどの効果的な換気です。
WHOは直ぐに反応し、7月9日に Sciemtific Brief を出し、初めてまともにSARS-CoV-2の空気感染について取り上げました [8]。これが現在までの最新の見解です。
そこでは、空気感染を、「空気中に浮遊した状態で感染力を維持する飛沫核が長距離・長時間にわたって拡散すること」と定義しています。 そして、SARS-CoV-2の空気感染は、エアロゾルを発生させる医療行為で起こる可能性があると述べる同時に、換気の悪い屋内環境でも伝播する可能性があるということについて、議論・評価してきたと述べています。
また、呼気や流体の物理学の観点から、エアロゾルを介したSARS-CoV-2感染の可能性のあるメカニズムについてのいくつかの仮説があることを述べています。これらの仮説理論は、1）多数の呼吸器の飛沫が蒸発することで微細なエアロゾル（≤ 5 μm）を生成する、2）通常の呼吸や会話によって呼気エアロゾルが発生する、というものです。
そして、感染しやすい人がエアロゾルを吸い込み、そのエアロゾルに十分な量の感染性ウイルスが含まれていれば、感染する可能性があるとしています。しかし、呼気中の飛沫が蒸発してエアロゾルを生成する割合や、他の人に感染を引き起こすのに必要な感染性SARS-CoV-2の量は不明であるとしています。
以上のように、WHOはCOVID-19の空気感染を認めていますが、依然として 5 μm 以下の飛沫核に拘泥しているようです。2020年12月のマスク使用に関する中間報告書では、「SARS-CoV-2は、感染者が咳やくしゃみをしたり、歌ったり、大きく息をしたり、話したりしたときに広がるが、この液体粒子の大きさはさまざまで、大きな呼吸系飛沫から小さなエアロゾルまである」と述べています [9]。
2021年4月30日にアップデートされた"Coronavirus disease (COVID-19): How is it transmitted?"というウェブページでは、空気感染という直接的な言葉は見られず、「ウイルスを含む飛沫やエアロゾルを吸い込むことで、あるいはそれらが直接眼、鼻、口に接触することで感染する」という伝え方になっています。
4. 米国CDCの空気感染に関する見解
米国CDCもSARS-CoV-2の感染様式について逐次情報をアップデートしています。2020年10月のバージョンでは空気感染という言葉を使っていたのですが（→感染力を増した変異ウイルスと空気感染のリスク）、2021年5月の最新アップデート版ではそれが消えました [10]。それどころか、エアロゾル感染、飛沫感染、接触感染という直接的な言葉もありません。非常に慎重な物言いになっており、そして、以下のように感染の3様式について具体的に触れています。
・ウイルスの吸入（inhalation of virus）
・露出した粘膜へのウイルスの沈着（deposition of virus on exposed mucous membranes）
・ウイルスで汚染された手で粘膜に触れること（touching mucous membranes with soiled hands contaminated with virus）
このなかで、「ウイルスの吸入」が空気感染に相当するものと思われます。それについて次のような説明があります。
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Inhalation of air carrying very small fine droplets and aerosol particles that contain infectious virus. Risk of transmission is greatest within three to six feet of an infectious source where the concentration of these very fine droplets and particles is greatest.
"感染性ウイルスと一緒の非常に微細な飛沫やエアロゾル粒子を含む空気を吸い込むこと。感染のリスクは、これらの非常に微細な飛沫や粒子の濃度が最も高い感染源から3～6フィート以内で最大となる"
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微細な飛沫やエアロゾル粒子を含む"空気を吸い込むことによる感染"と表現していますので、これは”実際上の空気感染”に他ならないと思います。
5. 空気感染とエアロゾルの拡大
2020年10月、サイエンス誌に掲載されたPratherらのLetterでは、COVID-19は空中に漂うウイルスを吸入することによって感染するという圧倒的な証拠があるとして、エアロゾルと飛沫を区別する用語を明確にする必要があると提言しています [11]。すなわち、エアロゾルの空気力学的挙動、吸入能力、介入の効果をより効果的に分けるために、従来の基準の 5 µm ではなく、100 µm サイズの閾値を使用する必要があるとしています。
その根拠として、液滴（100 µm以上）に含まれるウイルスは、通常、発生源から 2 m以内であれば数秒で地面に落下することを挙げ、飛沫の飛散範囲は限られているため、物理的に距離を取ることで、飛沫への曝露を減らすことができるとしています。一方、エアロゾル（100 µm 以下）に含まれるウイルスは、煙のように数秒から数時間にわたって空気中に浮遊し、2 m以上も移動し、換気の悪い室内の空気中に蓄積され、スーパースプレッダー現象を引き起こすこともあるとしています。
著者らが強調していることは、SARS-CoV-2の感染者は、その多くが無症状であり、呼吸や会話の際に数千個のウイルスを含んだエアロゾルを放出するが、飛沫の数ははるかに少ないということです。そのため、飛沫を浴びるよりもエアロゾルを吸い込む方がはるかに多く、空気感染（＝エアロゾル感染）を防ぐことに注意を向けなければならないとしています。
最後に、マスク着用、社会的距離の取り方、衛生面での処置といった従来の努力義務に加えて、屋外での活動、換気やろ過による室内空気の改善、リスクの高い労働者の保護の改善の重要性について、公衆衛生当局が明確な指針を加えることを強く求めると提言しています。
2021年4月には、「空気感染を支持する10の科学的理由」と題する論文がランセット誌に掲載されました [12]。この論文でも、エアロゾルや液滴の直接測定では、呼吸器系の活動で発生するエアロゾルの数が圧倒的に多いことや、エアロゾルと液滴の粒径の境界が 100 μm ではなく、5 μm という恣意的なものであることなどの欠陥を指摘しています。その上で、空気感染を支持する以下の理由を挙げています。
1) スーパースプレッダー現象、2) 対面したことない離れた場所での感染、3) 咳やくしゃみをしていない無症状者からの感染が3–6割、4) 屋内感染が換気で減少、5) 厳格な接触・飛沫予防策がとられた病院での院内感染、6) 空中からの感染性ウイルスの検出、7) 病院のエアフィルターや建物のダクトからのウイルス検出、8) 別ゲージに入れられた動物の送風管を通じた感染、9) 空気感染を否定する強力かつ一貫した証拠を示した研究はなし、10) 近距離での感染と、空気を共有した際の遠距離での少数感染は、感染者からの距離に応じた呼気エアロゾルの希釈によって説明可能。
これらの論文に共通することおよび公衆衛生分野の世界的潮流は、5 μm 粒子を閾値にする空気感染の古典的な医学的概念・ドグマから脱却して、エアロゾル吸引を含めて空気感染としてとらえ、適切な危機管理の範囲を考えようということです。そのことで換気対策などを施し、COVID-19の拡大を抑えようという狙いがあります。
古典的空気感染の概念に当てはまらない事例や考え方が出てきたことで、上記のように、逆に米国CDCは空気感染という言葉を使うことを止め、「エアロゾルを含む空気を吸うことによる感染」という表現に変えているのだと思います。
メディアもCOVID-19は空気感染であるという記事を配信し、関係公共機関もそれを支持していると伝えています [13]。
6. ウイルスの残存性
SARS-CoV-2が空気感染あるいはエアロゾル感染するなら、実際にエアロゾルの中でどのくらいの時間まで感染力を維持して残存できるのかというのが問題になります。実際に患者が入院している病室の空気から、感染性のあるウイルスが分離された例もあります [14]。
残存性についてはいくつかの報文がありますが、その一つにコレスポンデンスとしてNEJM誌に掲載された論文があります [15]。この論文は昨年4月に掲載されて以来、被引用数が3千回を超える有名な論文です。
それによると、感染性SARS-CoV-2は3時間以上にわたってエアロゾル（< 5 μm）中から検出され、SARS-CoV-1並みの残存力だとされました（図2）。ベイズ回帰モデルを使った減衰パターンに基づく解析では、エアロゾル中の半減期は 0.64–2.64 h となりました。固形物での残存性はより長く、ステンレスおよびプラスチック上の半減期のメディアン値は、それぞれ 5.6 h および 6.8 h となりました。
図2. SARS-CoV-2およびSARS-COV-1のエアロゾル中、銅、ステンレス、およびプラスチック上における残存性（文献 [15]からの転載図）.
米国安全保障省のウェブサイトには、SARS-CoV-2 Airborne Decay Calculator というページがあり、紫外線、温度、相対湿度のパラメータを変えることで、ウイルスが空気中でどの程度残存するかを計算することができます [16]。UVインデックス=2、温度=20℃、相対湿度＝40%で計算すると、50% 残存性は約10分、1% 残存性は約1.1時間となります。
ウイルスの二次感染性は、感染者のウイルス排出量に関わってきますので、感染リスクを空中の残存性の時間から単純に判断するのは危険です。スーパースプレッダーと呼ばれるウイルス排出量が高い感染者は、1%の残存量でも十分な感染性ウイルスが含まれます。
7. 厚生労働省の見解
翻って、厚生労働省のCOVID-19感染に関する認識はどうかというと、これはもう絶望的なくらい情報が遅れていて（あるいは恣意的にそうしているのか）用をなしていません。例として、厚労省のホームページにある一般向けのQ&Aコーナーにある「新型コロナウイルス感染症はどのように感染しますか」という問いに対する答えが以下です。1年以上も前に掲載されてから更新されていません。
一般的に飛沫感染、接触感染で感染するとあり、空気感染はもとより空気、エアロゾルという言葉も出てきません。主に、飛沫が飛んできてそれを吸って感染するというようなイメージにとれます。感染様式についてWHOのリンクを参照しろというような主体性のなさも問題です。
日本では、政府や厚労省に忖度しているのか、NHKや理研のシミュレーションなどにおいても、「エアロゾル」や「空気」という言葉を使わず、マイクロ飛沫（microdroplets）なる言葉を使っています。COVID-19感染についてマイクロ飛沫感染なんて言っている論文はほとんどありません。ちなみに、microdroplets, transmission, SARS-CoV-2というキーワード、直近1年間の条件でPubmed検索すると、20件ほどしか出てきません。一方、aerosol, transmission, SARS-CoV-2だと945件ヒットします。同様に、airborne, transmission, SARS-CoV-2では454件です。
専門家の間では空気感染という言葉がだんだんとメジャーになっている印象は受けます。そのなかで、坂本史衣氏によるCDCの見解を中心とする記事 [17] はほぼ正確なものですが、「こびナビ」を紹介しているところは、後述の理由で、個人的にはいただけません。彼女はことさらPCR検査の精度を問題にし、感度70%を広めた当事者でもあります。
おわりに
世界の医学、微生物・ウイルス学、公衆衛生学分野は、明らかにSARS-CoV-2は空気感染するという認識に変わっています。しかもそれは、医学ドグマにあるような古典的空気感染ではなく、「感染性ウイルスを伴うエアロゾルを含む空気を吸うことによる感染」という新しい概念です（WHOは依然として飛沫核による感染という風に捉えているようですが）。何よりも一般人には、エアロゾルとか飛沫核とか言われるよりも、病原体を含む空気を吸って感染することを空気感染と言われた方が理解しやすいです。
一方で、厚労省は依然としてSARS-CoV-2の感染についての古い認識をアップデートしておらず、危機管理意識が低いままであり、国民に誤ったメッセージを発信し続けています。「3密の回避」という日本発のオリジナル感染対策は、空気感染（エアロゾル感染）防止のためにあるようなスローガンですが、一体どうしたことでしょう。
周辺の医療クラスター、研究者、メディアも厚労省の認識を追従している状態です。いい例が、「こびナビ」というCOVID-19やワクチンの情報サイトです。ここのメンバーには、ベイズ定理を用いたPCR検査の精度に関する数々の学術論文を曲解し、検査抑制論に走った人達がいますが、SARS-CoV-2の空気感染についても、古典的医学ドグマに拘泥し、アップデートな情報を読み誤っています [18]。
引用文献・記事
[1] 篠原直秀: 新型コロナウイルスの感染対策に有用な室内環境に関連する研究事例の紹介（第一版）. 室内環境学会. http://www.siej.org/sub/sarscov2v1.html
[2] 日本アエロゾル学会：エアロゾルとは. https://www.jaast.jp/new/about_aerosol.html
[3] Leung, N. H.: Transmissibility and transmission of respiratory viruses. Nat. Rev. Microbiol. 19, 528–545 (2021). https://doi.org/10.1038/s41579-021-00535-6
[4] Baraniuk, C.: Covid-19: What do we know about airborne transmission of SARS-CoV-2?. BMJ 373, n1030 (2021). https://doi.org/10.1136/bmj.n1030
[5] Fennelly, K. P.: Particle sizes of infectious aerosols: implications for infection control. Lacet Res. Med. 8, 914–924 (2021). https://doi.org/10.1016/S2213-2600(20)30323-4
[6] World Health Organization: Modes of transmission of virus causing COVID-19: implications for IPC precaution recommendations: scientific brief, 29 March 2020. World Health Organization. https://apps.who.int/iris/handle/10665/331616.
[7] Morawska, L. & Milton, D. K.: It is time to address airborne transmission of coronavirus disease 2019 (COVID-19). Clin. Infect. Dis. 71, 2311–2313 (2020). https://doi.org/10.1093/cid/ciaa939
[8] World Health Organization: Transmission of SARS-CoV-2: implications for infection prevention precautions. July 9, 2020. https://www.who.int/news-room/commentaries/detail/transmission-of-sars-cov-2-implications-for-infection-prevention-precautions
[9] World Health Organization: Mask use in the context of COVID-19. Interim guidance. Dec. 1, 2020. https://apps.who.int/iris/handle/10665/337199
[10] Centers for Disease Control and Prevention: Scientific Brief: SARS-CoV-2 transmission. Updated May 7, 2021. https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/science/science-briefs/scientific-brief-sars-cov-2.html?CDC_AA_refVal=https%3A%2F%2Fwww.cdc.gov%2Fcoronavirus%2F2019-ncov%2Fmore%2Fscientific-brief-sars-cov-2.html
[11] Prather, K.A. et al.: Airborne transmission of SARS-CoV-2. Science 370, 303-304 (2020). https://science.sciencemag.org/content/370/6514/303.2
[12] Greenhalgh, T. et al.: Ten scientific reasons in support of airborne transmission of SARS-CoV-2. Lancet 397, 1603-1605 (2021) https://www.thelancet.com/article/S0140-6736(21)00869-2/fulltext
[13] Gale, J: Covid is airborne, scientists say. Now authorities think so, too. Bloomberg 2021.05.17. https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-05-16/covid-is-airborne-scientists-say-now-authorities-think-so-too
[14] Lednicky J. A. et al. Viable SARS-CoV-2 in the air of a hospital room with COVID-19 patients. Int. J. Infect. Dis. 100, 476–482 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijid.2020.09.025
[15] van Doremalen, N. et al. Aerosol and surface stability of SARS-CoV-2 as compared with SARS-CoV-1. N. Engl. J. Med. 382, 1564–1567 (2020). https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMc2004973
[16] U.S. Department of Homeland Security: Estimated airborne decay of SARS-CoV-2 (virus that causes COVID-19). https://www.dhs.gov/science-and-technology/sars-airborne-calculator
[17] 坂本史衣: 新型コロナの感染経路 いま分かっていること、いまできること. Yahoo Japn News 2021.05.08. https://news.yahoo.co.jp/byline/sakamotofumie/20210508-00236853/
[18] こびナビ: 新型コロナウイルスは、空気感染するのか？（5月13日こびナビTwitterspacesまとめ）. note 2021.06.24. https://note.com/cov_navi/n/nc18332e1f521
引用したブログ記事
2021年4月13日 感染力を増した変異ウイルスと空気感染のリスク
カテゴリー: 感染症とCOVID-19
