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商業トイレは、エネルギーが高く急速に広がるエアロゾルプルームを放出します。

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商業トイレは、エネルギーが高く急速に広がるエアロゾルプルームを放出します。

Scientific Reports volume 12、記事番号: 20493 (2022) この記事を引用 54k アクセス数 1 引用数 3173 Altmetric Metrics の詳細 エアロゾルは、SARS-CoV-2、

Scientific Reports volume 12、記事番号: 20493 (2022) この記事を引用

54k アクセス

1 引用

3173 オルトメトリック

メトリクスの詳細

エアロゾルは、SARS-CoV-2、インフルエンザ、ノロウイルスなどの感染症を媒介する可能性があります。 水洗トイレは、糞便に含まれる病原体を拡散させるエアロゾルを放出しますが、これらのプルームの時空間進化や、それらを輸送する速度場についてはほとんど知られていません。 噴出するエアロゾルを照射するレーザー光を使用して、市販の流量計型トイレから放出されるプルームの運動学を定量化し、エアロゾル粒子の動きを使用して関連する流れの速度場を計算します。 トイレの水を流すと、速度が 2 m/s を超える強力なカオスジェットが生成されます。 このジェットは、フラッシュの開始から 8 秒以内にエアロゾルを 1.5 m に達する高さまで輸送します。 トイレのプルームとそれに関連する流速を定量化することは、プルームの形成を軽減したり、トイレ内の病原体を消毒したりするための将来の設計戦略の基礎を提供します。

トイレを流すと高エネルギーの乱流が発生し、飛沫やエアロゾルが空気中に放出され 1,2,3,4、糞便からエアロゾルや媒介性の病気が伝染するリスクが高まるシナリオでは 1.5 m5 を超える高さに達します 6,7。 8、9。 最大の飛沫は数秒以内に沈降しますが、より小さなエアロゾル（\(<5\ \mu\)m）は浮遊したままになります10、11。便器の側壁または便器の水に病原体が存在すると、エアロゾルの汚染4、およびトイレの汚染の一因となります。数十回水を流した後も便器の水が残る可能性がある12、13。水洗トイレから放出されるバイオエアロゾル濃度は、便器の種類14、15、換気性能16、便器周囲の半径方向の位置17、給水圧力レベル18、および糞便の存在11によって異なります。 エアロゾルプルームの成長は、蓋が閉じられていることで減少しますが、完全に除去されるわけではありません 2、10、19 が、公共、商業、または医療施設のトイレには通常、蓋がありません。 これまでの研究では、トイレのエアロゾルが最終的にどこに到達するかが記録されていますが、エアロゾルがどのようにしてそこに到達するかについては、ほとんどわかっていません。

糞口と口腔の衛生状況との多くの疫学的関連性は十分に確立されていますが、エアロゾルに対応する関連性は不足しています。 都市化に伴い密閉型公衆トイレの利用可能性が拡大するにつれ、衛生環境における浮遊微生物への呼吸器曝露が公衆衛生上の焦点となっている。 この衛生状況における定量的リスク評価は構築されている20が、その実用化には、放出源の特性に加え、吸入可能なサイズ範囲でエアロゾル化された潜在的な病原体の時間分解された正体、分布、存在量、および特異的残留性が必要である21。 衛生エアロゾル曝露は急性であり、居住者の行動に大きく依存するため、閉鎖されたトイレ環境での呼吸器リスクを評価することがさらに困難になります。 トイレの煙からの汚染されたエアロゾル、以前の使用者からの浮遊エアロゾル、または頻繁に接触する表面を介した感染による、公衆トイレの使用を介した呼吸器および腸内ウイルスの感染に関連するリスクは、可能な限り軽減されるべきです4、22、23。および他のウイルスは表面上で数日間生存することが示されており 24、25、26、C. ディフィシルなどの潜在的な病原性およびその他の腸内細菌は、洗浄時にエアロゾル化され、その後、潜在的な媒介物として局所的な建築表面に沈着します 10。

トイレのエアロゾルプルームに関する現在の知識は、主に、浮遊粒子濃度と沈降粒子濃度の個別の測定に基づいています。 トイレのプルームの運動学の知識は、便器のすぐ近くで放出される大きな液滴の高速ビデオ 8、航空機の化粧室からのドライアイスのプルームの定性的視覚化 27、および理想化されたトイレ モデル内の流速と放出粒子の数値シミュレーション 15 に限定されています。 気流速度場を含む時空間プルームダイナミクスのフルフィールドの時間分解測定は不足しており、プルーム形成を通じて人間の曝露を軽減し、プルームによって運ばれる病原体を消毒するための将来の設計戦略の開発とテストに不可欠である28,29。換気によるプルームの除去を強化します20。

6\) s is associated with the bowl refilling after the flush./p> 8 s, we use a more sensitive airborne particle counting instrument, as discussed below./p> 1 m) as is the case for ours (\(\approx\) 2 m). Digitization and quantization of the continuous particle image signal onto a discrete pixel grid can also enlarge the recorded particle size. Thus, individual aerosol particles are expected to produce imaged spots that are several pixels or more in diameter. Furthermore, given that the true size of individual aerosol particles is tiny compared to the pixel resolution of our system, it is reasonable to expect that the light gathered by a single pixel is due to a large number of particles, all of which contribute to the imaged intensity at that point. Consistent with these arguments, our recorded images exhibit strong particle images with typical diameters \(d_D\) of 1.5 to 4 pixels (see PIV section below). The result is that the strong multi-pixel images of particles (or even large numbers of particles) are well suited for instantaneous mapping of the spatial envelope of the aerosol plume (Fig. 3) and computing aerosol velocities (Fig. 4). However, the same optical properties that render the optical system suitable for these tasks preclude its use for counting and sizing of individual aerosols. For this reason, counting and sizing are done separately with the airborne particle counter (Fig. 5)./p>