Größe, Konzentration und Ursprung menschlicher ausgeatmeter Partikel und deren Abhängigkeit von menschlichen Faktoren mit Auswirkungen auf die Übertragung von Infektionen

Das Verständnis der Übertragung von Infektionen zwischen Individuen sowie die Bewertung der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen sind zentrale Themen in Pandemien, die durch menschliche Atempartikel ausgelöst werden. Der Schlüssel liegt im quantitativen Verständnis der Größe und Konzentration von ausgeatmeten Partikeln und ihrer Variabilität im Größenbereich für eine repräsentative Bevölkerung jeden Alters, Geschlechts und unterschiedlicher Aktivitäten. Hier präsentieren wir Daten von 132 gesunden Freiwilligen im Alter von 5 bis 80 Jahren, gemessen über den gesamten Partikelgrößenbereich für jede Person. Konventionelle Partikelspektrometrie wurde unter gut kontrollierten Bedingungen mit Inline-Holographie für gängige Aktivitäten wie Atmen, Sprechen, Singen und Schreien kombiniert. Wir finden, dass das Alter der wichtigste Parameter für die Konzentration kleiner ausgeatmeter Partikel von 15 µm aus der Mundhöhle ist. Die PM5-Konzentration kann innerhalb einer Person um einen Größenordnung variieren, während die interindividuelle Variabilität zwei Größenordnungen umfassen kann, was größtenteils durch Altersunterschiede erklärt wird. Wir fanden keine erkennbare interindividuelle Variabilität für Partikel größer als 5 µm. Unsere Ergebnisse zeigen, dass das kumulative Volumen von PM5 bei Erwachsenen 2–8 Mal höher ist als bei Kindern. Im Gegensatz dazu sind die Anzahl und die Volumenkonzentration größerer Partikel, die überwiegend im oberen Atemwegstrakt produziert werden, weitgehend unabhängig vom Alter. Schließlich untersuchten wir verschiedene Arten von luftübertragbaren Atemwegserkrankungen und gaben Einblicke in mögliche Übertragungsmodi von Infektionen mit und ohne verschiedene Arten/Passformen von Atemschutzmasken.