サージカルマスクは呼気中のウイルスを減少させる

この論文のポイントは、

１．空気力学的直径5μm以上の飛沫よりも、5μm未満のエアロゾルに多くウイルスが含まれること。

２．30分間回収しても100％の患者から検出できなかったこと。（即ち、飛沫感染には暴露時間も重要）

３．コロナウイルスに限っては、サージカルマスクで防げること。

４．インフルエンザとライノウイルスでは、エアロゾル中のウイルスを有意に減らすことができなかった。

５．おそらく母数が少ないため、本来減るはずの飛沫中のライノウイルスが有意に減らなかった。

（※　「空気力学的直径」とは本来の粒子が細かくなると、ブラウン運動やVan der Waals力によって実際の粒子より大きな断面積を持つため、実際の粒子径の10倍以上のサイズになること。）

「空気力学的直径」に関しては、以下のサイトをご覧ください。

　　　　↓

https://www.env.go.jp/jishin/rmp/conf/waste_safety02/mat05.pdf?fbclid=IwAR3J4_PmsNVsgftDOvTTEfbPWKEe6zBxG3Quk9iSzIV4YhhX0gToREpqo_0

　　（以上、管理者文責。2020/4/4）

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＜要約＞

急性呼吸器疾患の子供と大人の呼気から季節性ヒトコロナウイルス、インフルエンザウイルス、ライノウイルスを特定しました。

外科用フェイスマスクは、呼気中飛沫のインフルエンザウイルスRNAとエアロゾル中のコロナウイルスRNAの検出を大幅に減らし、呼気中飛沫のコロナウイルスRNAの検出を減らす傾向にありました。

私たちの結果は、手術用フェイスマスクが症状のある個人からのヒトコロナウイルスやインフルエンザウイルスの感染を防ぐことができることを示しています。

＜主題＞

呼吸器ウイルス感染症は、急性呼吸器ウイルス病（ARI）またはより一般的には「一般的な風邪」と総称される症状の広範囲で重なり合う症状を引き起こします。

ほとんどが軽度ですが、これらのARIは重篤な疾患や死を引き起こすことがあります。

これらのウイルスは、直接または間接的な接触、呼気中飛沫（発生源の近くで急速に落下する大きな飛沫、および空気力学的直径> 5µmの粗いエアロゾルを含む）および微粒子エアロゾル（空気力学的直径≤5µmの飛沫核）を介して人間の間で広がります。

手指衛生とフェイスマスクの使用は、主に接触と呼吸器飛沫感染を対象としていますが、インフルエンザウイルス感染に対する重要な緩和戦略として提案されていますが、他の一般的な呼吸器ウイルスの感染におけるこれらのモードの相対的重要性についてはほとんど知られていません。

不確実性は、COVID-19の伝達モードにも同様に適用されます。

一部の保健当局は、将来の感染を防ぐために、病気の人がマスクを着用することを推奨しています。

サージカルフェイスマスクは、もともとは外科手術中に患者を創傷感染や外科医（装着者）からの汚染から保護するために導入され、その後、医療従事者が患者から感染するのを防ぐために採用されました。

ただし、フェイスマスクとレスピレーターのフィルター効果に関する既存の証拠のほとんどは、感染性呼吸器ウイルスの液滴に一般化できない非生物学的粒子を用いたin vitro実験から得られたものです。

呼吸器ウイルスのフィルタリングおよび呼吸器感染症のある個人からのウイルス放出の減少におけるフェイスマスクの有効性に関する情報はほとんどなく、ほとんどの研究はインフルエンザに焦点を当てています。

ここでは、医療関係者が参加したARIの参加者の呼気中の呼吸器ウイルスの量を定量化することにより、コロナウイルス、インフルエンザウイルス、ライノウイルスに特に焦点を当て、呼吸液滴とエアロゾルの感染経路の重要性を探ることを目的としました。

そして呼吸器ウイルスの感染を防ぐための外科用フェイスマスクの潜在的な有効性を決定します。

＜結果＞

2つの研究フェーズで3,363人をスクリーニングし、最終的には呼気サンプルを提供した246人を登録しました（拡張データ図1）。

これらの246人の参加者のうち、122人（50％）の参加者は最初の呼気収集中にフェイスマスクを着用しないように無作為化され、124人（50％）の参加者はフェイスマスクを着用するように無作為化されました。

全体として、49（20％）が自発的に代替タイプの2番目の呼気収集を提供しました。

少なくとも1種類の呼吸器ウイルスによる感染が、246名中123名（50％）の参加者で逆転写PCR（RT–PCR）により確認されました。これら123人の参加者のうち、

111人（90％）がヒト（季節性）コロナウイルス（n = 17）、インフルエンザウイルス（n = 43）またはライノウイルス（n = 54）に感染しました（拡張データ図1および2）。

コロナウイルスとインフルエンザウイルスの両方に感染した参加者と、ライノウイルスとインフルエンザウイルスの両方に感染した別の2人の参加者を含みます。これらの111人の参加者を分析しました。

さまざまなウイルスを持つ111人の参加者の特徴には、いくつかの小さな違いがありました（表1a）。

全体として、参加者の24％は37.8°C以上の発熱を示し、インフルエンザの患者はコロナウイルスやライノウイルスに感染した患者の2倍以上の発熱を示しました。

コロナウイルスに感染した参加者は、30分間の呼気採取中に平均で17（s.d. = 30）の咳で最も咳をしました。

マスクあり群とマスクなし群にランダム化された参加者のプロファイルは類似していた。

鼻腔スワブ、咽頭スワブ、呼吸器液滴サンプル、エアロゾルサンプルでウイルスの排出量（サンプルあたりのウイルスコピー数）をテストし、フェイスマスクの有無にかかわらず収集されたサンプル間で後者を比較しました（図1）。

平均して、それぞれ、コロナウイルス（サンプルあたりの中央値8.1 log10ウイルスコピー対3.9）、インフルエンザウイルス（6.7対4.0）、およびライノウイルス（6.8対3.3）のそれぞれで、咽頭スワブよりも鼻腔スワブでウイルス量が高かった。

コロナウイルス、インフルエンザウイルス、ライノウイルスの感染者から、フェイスマスクを着用していないときに収集されたエアロゾルの30％、26％、28％からウイルスRNAが検出され、

呼気中飛沫（5μm以上）の40％、35％、56％からRNAが検出されました（表1b）。

特にコロナウイルスでは、OC43とHKU1を呼気飛沫とエアロゾル（5μm未満）の両方から検出されましたが、エアロゾルからのみNL63が検出され、呼気飛沫からは検出されませんでした。

フェイスマスクなしで収集されたサンプルの3/10（30％）と4/10（40％）で呼気飛沫とエアロゾルでコロナウイルスをそれぞれ検出しましたが、呼気飛沫とエアロゾルでウイルスを検出しませんでした。マスクでは、この違いはエアロゾルで有意であり、呼気飛沫の検出が減少する傾向を示しました（表1b）。

インフルエンザウイルスについては、フェイスマスクなしで収集された呼気飛沫とエアロゾルのサンプルのうち、23例中6例（26％）と8例（35％）でウイルスが検出されました。

フェイスマスクを着用することにより、呼気飛沫中のインフルエンザウイルスの検出は27分の1（4％）に大幅に減少しましたが、エアロゾルからの検出には有意な減少はありませんでした（表1b）。

さらに、マスクなしのエア​​ロゾルからRT–PCRによってインフルエンザウイルスが検出された8人の参加者のうち、5人がウイルス培養で検査され、4人が培養陽性でした。マスク付きエアロゾルからのRT–PCRでインフルエンザウイルスが検出された6人の参加者のうち、4人がウイルス培養で検査され、2人が培養陽性でした。

ライノウイルスの場合、呼気飛沫とエアロゾルの両方で、フェイスマスクの有無にかかわらず、ウイルスの検出に有意差はありませんでした（表1b）。

ウイルス排出の比較で結論は類似していた（表1b）。

さらに、OC43（拡張データ図4）およびインフルエンザBウイルス（拡張データ図5）の呼気飛沫、およびNL63（拡張データ図4）のエアロゾルでは、ウイルスの排出（補足表2）が大幅に減少しました。

さまざまなサンプルのウイルス量（拡張データ図6〜8）と、コロナウイルスまたはライノウイルスではなくインフルエンザウイルスの発症以来の時間によるウイルス排出の減少の証拠（拡張データ図9）の相関関係を特定しました。

さまざまな種類のサンプルでの呼吸器ウイルスの検出に関連する因子の単変量分析では、呼気飛沫またはエアロゾル（補足表4〜6）の症状発現からの日数（補足表3）とウイルス排出の有意な関連は確認されませんでした。

参加者のサブセット（246人中72人、29％）は、少なくとも1回の呼気収集中に咳をしませんでした。

コロナウイルス（n = 4）のサブセットでは、呼気中飛沫やエアロゾル中のウイルスは検出されませんでした。

インフルエンザウイルス（n = 9）のサブセットでは、エアロゾルからウイルスが検出されましたが、1人の参加者からの呼気飛沫は検出されませんでした。

ライノウイルスのサブセット（n = 17）で、3人の参加者からの呼気飛沫にウイルスが検出され、5人の参加者のエアロゾルにウイルスが検出されました。

　＜議論＞

私たちの結果は、エアロゾル感染がコロナウイルス、インフルエンザウイルス、ライノウイルスの潜在的な感染様式であることを示しています。 公開された研究では、呼気からインフルエンザ、ライノウイルスなどの呼吸器ウイルスが検出され、重度の急性呼吸器症候群と中東の患者を治療する病院から収集された空気サンプル（サイズ分割なし）からSARS-CoV17とMERS-CoV18が検出されました 呼吸器症候群ですが、私たちの呼吸器症候群は、呼気中のヒトの季節性コロナウイルスの検出を示しています。

これには、呼吸器の飛沫からのOC43とHKU1、エアロゾルからのNL63、OC43とHKU1の検出が含まれます。

我々の調査結果は、サージカルマスクがエアロゾルではなく、呼吸飛沫の環境へのインフルエンザウイルス粒子の放出を効果的に減らすことができることを示しています。

以前の研究と現在の研究の両方で、バイオエアロゾル収集装置であるGesundheit-II（G-II）を使用して呼気粒子を捕捉し、それらを2つのサイズのフラクションに区別しました。ここで、呼気の粗粒子> 5>μm（呼気飛沫）は、 5μmスリット慣性テフロンインパクターによる衝突と残りの5μm以下の微粒子（エアロゾル）は、バッファーでの凝縮によって収集されました。

また、大きな呼気飛沫やエアロゾルでコロナウイルスの検出とウイルスのコピーを減らすためのサージカルマスクの有効性を示しました（表1b）。

これはCOVID-19の制御にとって重要な意味を持ち、病気の人々が手術用フェイスマスクを使用して、感染を減らすことができることを示唆しています。

フェイスマスクなしで収集されたサンプルの中で、インフルエンザウイルスとコロナウイルス感染の参加者の大多数は呼気飛沫またはエアロゾルで検出可能なウイルスを放出しなかったのに対し、ライノウイルスではエアロゾルのウイルスを34人中19人（56％）で検出しました。

（インフルエンザの10分の4（40％）およびコロナウイルスの23分の8（35％）と比較）。

呼気飛沫とエアロゾルにウイルスが検出された人にとって、両方のウイルス量は低くなる傾向がありました。

G-IIの高い収集効率（19を参照）および各呼気収集が30分間行われたことを考えると、ライノウイルスについて説明されているように、伝達が主にエアロゾルを介して行われたとしても、伝達を行うには長時間の密接な接触が必要になることを意味します。

私たちの結果はまた、コロナウイルスやインフルエンザウイルス感染症の個人個人の伝染性にはかなりの不均一性を持つ可能性があることを示しています。

私たちの研究の主な制限は、研究した各ウイルスについて、呼気中に検出できないウイルスの排出があった参加者の大部分でした。

一部の参加者の受容性を犠牲にして、サンプリング期間を30分を超えて増やして、キャプチャされるウイルスの排出を増加させることができました。

別のアプローチは、呼気採取中に参加者に強制咳をするように勧めることです。

ただし、本研究の目的は、実際の状況で呼気中のウイルスに焦点を当てることであり、急性呼吸器疾患のある一部の個人はそれほどまたはまったく咳をしないと予想しました。

実際、30分間の呼気採取中にまったく咳をしなかった少数の参加者でウイルスRNAを特定しました。

これは、明らかな兆候や症状のない個人からの飛沫およびエアロゾルの感染経路が可能であることを示唆しています。

別の制限は、呼気で検出されたコロナウイルスまたはライノウイルスの感染力を確認しなかったことです。

G-IIはエアロゾル中のウイルスの生存率を維持するように設計されており、本研究ではエアロゾル中の感染性インフルエンザウイルスを特定できましたが、対応するエアロゾルサンプルからコロナウイルスまたはライノウイルスを培養しようとしませんでした。

Respiratory virus shedding in exhaled breath and efficacy of face masks

Nancy H. L. Leung, Daniel K. W. Chu, Eunice Y. C. Shiu, Kwok-Hung Chan, James J. McDevitt, Benien J. P. Hau, Hui-Ling Yen, Yuguo Li, Dennis K. M. Ip, J. S. Malik Peiris, Wing-Hong Seto, Gabriel M. Leung, Donald K. Milton & Benjamin J. Cowling

• Published: 03 April 2020

Nature Medicine (2020)Cite this article

https://www.nature.com/articles/s41591-020-0843-2?fbclid=IwAR0m15TAGdUHxlEw34saiZlNGGYNusyhQgeCn6d1I60XG4xOzFvdZAhlQPw

Abstract

We identified seasonal human coronaviruses, influenza viruses and rhinoviruses in exhaled breath and coughs of children and adults with acute respiratory illness. Surgical face masks significantly reduced detection of influenza virus RNA in respiratory droplets and coronavirus RNA in aerosols, with a trend toward reduced detection of coronavirus RNA in respiratory droplets. Our results indicate that surgical face masks could prevent transmission of human coronaviruses and influenza viruses from symptomatic individuals.

Main

Respiratory virus infections cause a broad and overlapping spectrum of symptoms collectively referred to as acute respiratory virus illnesses (ARIs) or more commonly the ‘common cold’. Although mostly mild, these ARIs can sometimes cause severe disease and death1. These viruses spread between humans through direct or indirect contact, respiratory droplets (including larger droplets that fall rapidly near the source as well as coarse aerosols with aerodynamic diameter >5 µm) and fine-particle aerosols (droplets and droplet nuclei with aerodynamic diameter ≤5 µm)2,3. Although hand hygiene and use of face masks, primarily targeting contact and respiratory droplet transmission, have been suggested as important mitigation strategies against influenza virus transmission4, little is known about the relative importance of these modes in the transmission of other common respiratory viruses2,3,5. Uncertainties similarly apply to the modes of transmission of COVID-19 (refs. 6,7).

Some health authorities recommend that masks be worn by ill individuals to prevent onward transmission (source control)4,8. Surgical face masks were originally introduced to protect patients from wound infection and contamination from surgeons (the wearer) during surgical procedures, and were later adopted to protect healthcare workers against acquiring infection from their patients. However, most of the existing evidence on the filtering efficacy of face masks and respirators comes from in vitro experiments with nonbiological particles9,10, which may not be generalizable to infectious respiratory virus droplets. There is little information on the efficacy of face masks in filtering respiratory viruses and reducing viral release from an individual with respiratory infections8, and most research has focused on influenza11,12.

Here we aimed to explore the importance of respiratory droplet and aerosol routes of transmission with a particular focus on coronaviruses, influenza viruses and rhinoviruses, by quantifying the amount of respiratory virus in exhaled breath of participants with medically attended ARIs and determining the potential efficacy of surgical face masks to prevent respiratory virus transmission.

Results

We screened 3,363 individuals in two study phases, ultimately enrolling 246 individuals who provided exhaled breath samples (Extended Data Fig. 1). Among these 246 participants, 122 (50%) participants were randomized to not wearing a face mask during the first exhaled breath collection and 124 (50%) participants were randomized to wearing a face mask. Overall, 49 (20%) voluntarily provided a second exhaled breath collection of the alternate type.

Infections by at least one respiratory virus were confirmed by reverse transcription PCR (RT–PCR) in 123 of 246 (50%) participants. Of these 123 participants, 111 (90%) were infected by human (seasonal) coronavirus (n = 17), influenza virus (n = 43) or rhinovirus (n = 54) (Extended Data Figs. 1 and 2), including one participant co-infected by both coronavirus and influenza virus and another two participants co-infected by both rhinovirus and influenza virus. These 111 participants were the focus of our analyses.

There were some minor differences in characteristics of the 111 participants with the different viruses (Table 1a). Overall, 24% of participants had a measured fever ≥37.8 °C, with patients with influenza more than twice as likely than patients infected with coronavirus and rhinovirus to have a measured fever. Coronavirus-infected participants coughed the most with an average of 17 (s.d. = 30) coughs during the 30-min exhaled breath collection. The profiles of the participants randomized to with-mask versus without-mask groups were similar (Supplementary Table 1).

We tested viral shedding (in terms of viral copies per sample) in nasal swabs, throat swabs, respiratory droplet samples and aerosol samples and compared the latter two between samples collected with or without a face mask (Fig. 1). On average, viral shedding was higher in nasal swabs than in throat swabs for each of coronavirus (median 8.1 log10 virus copies per sample versus 3.9), influenza virus (6.7 versus 4.0) and rhinovirus (6.8 versus 3.3), respectively. Viral RNA was identified from respiratory droplets and aerosols for all three viruses, including 30%, 26% and 28% of respiratory droplets and 40%, 35% and 56% of aerosols collected while not wearing a face mask, from coronavirus, influenza virus and rhinovirus-infected participants, respectively (Table 1b). In particular for coronavirus, we identified OC43 and HKU1 from both respiratory droplets and aerosols, but only identified NL63 from aerosols and not from respiratory droplets (Supplementary Table 2 and Extended Data Fig. 3).

We detected coronavirus in respiratory droplets and aerosols in 3 of 10 (30%) and 4 of 10 (40%) of the samples collected without face masks, respectively, but did not detect any virus in respiratory droplets or aerosols collected from participants wearing face masks, this difference was significant in aerosols and showed a trend toward reduced detection in respiratory droplets (Table 1b). For influenza virus, we detected virus in 6 of 23 (26%) and 8 of 23 (35%) of the respiratory droplet and aerosol samples collected without face masks, respectively. There was a significant reduction by wearing face masks to 1 of 27 (4%) in detection of influenza virus in respiratory droplets, but no significant reduction in detection in aerosols (Table 1b). Moreover, among the eight participants who had influenza virus detected by RT–PCR from without-mask aerosols, five were tested by viral culture and four were culture-positive. Among the six participants who had influenza virus detected by RT–PCR from with-mask aerosols, four were tested by viral culture and two were culture-positive. For rhinovirus, there were no significant differences between detection of virus with or without face masks, both in respiratory droplets and in aerosols (Table 1b). Conclusions were similar in comparisons of viral shedding (Table 1b). In addition, we found a significant reduction in viral shedding (Supplementary Table 2) in respiratory droplets for OC43 (Extended Data Fig. 4) and influenza B virus (Extended Data Fig. 5) and in aerosols for NL63 (Extended Data Fig. 4).

We identified correlations between viral loads in different samples (Extended Data Figs. 6–8) and some evidence of declines in viral shedding by time since onset for influenza virus but not for coronavirus or rhinovirus (Extended Data Fig. 9). In univariable analyses of factors associated with detection of respiratory viruses in various sample types, we did not identify significant association in viral shedding with days since symptom onset (Supplementary Table 3) for respiratory droplets or aerosols (Supplementary Tables 4–6).

A subset of participants (72 of 246, 29%) did not cough at all during at least one exhaled breath collection, including 37 of 147 (25%) during the without-mask and 42 of 148 (28%) during the with-mask breath collection. In the subset for coronavirus (n = 4), we did not detect any virus in respiratory droplets or aerosols from any participants. In the subset for influenza virus (n = 9), we detected virus in aerosols but not respiratory droplets from one participant. In the subset for rhinovirus (n = 17), we detected virus in respiratory droplets from three participants, and we detected virus in aerosols in five participants.

Discussion

Our results indicate that aerosol transmission is a potential mode of transmission for coronaviruses as well as influenza viruses and rhinoviruses. Published studies detected respiratory viruses13,14 such as influenza12,15 and rhinovirus16 from exhaled breath, and the detection of SARS-CoV17 and MERS-CoV18 from air samples (without size fractionation) collected from hospitals treating patients with severe acute respiratory syndrome and Middle East respiratory syndrome, but ours demonstrates detection of human seasonal coronaviruses in exhaled breath, including the detection of OC43 and HKU1 from respiratory droplets and NL63, OC43 and HKU1 from aerosols.

Our findings indicate that surgical masks can efficaciously reduce the emission of influenza virus particles into the environment in respiratory droplets, but not in aerosols12. Both the previous and current study used a bioaerosol collecting device, the Gesundheit-II (G-II)12,15,19, to capture exhaled breath particles and differentiated them into two size fractions, where exhaled breath coarse particles >5 μm (respiratory droplets) were collected by impaction with a 5-μm slit inertial Teflon impactor and the remaining fine particles ≤5 μm (aerosols) were collected by condensation in buffer. We also demonstrated the efficacy of surgical masks to reduce coronavirus detection and viral copies in large respiratory droplets and in aerosols (Table 1b). This has important implications for control of COVID-19, suggesting that surgical face masks could be used by ill people to reduce onward transmission.

Among the samples collected without a face mask, we found that the majority of participants with influenza virus and coronavirus infection did not shed detectable virus in respiratory droplets or aerosols, whereas for rhinovirus we detected virus in aerosols in 19 of 34 (56%) participants (compared to 4 of 10 (40%) for influenza and 8 of 23 (35%) for coronavirus). For those who did shed virus in respiratory droplets and aerosols, viral load in both tended to be low (Fig. 1). Given the high collection efficiency of the G-II (ref. 19) and given that each exhaled breath collection was conducted for 30 min, this might imply that prolonged close contact would be required for transmission to occur, even if transmission was primarily via aerosols, as has been described for rhinovirus colds20. Our results also indicate that there could be considerable heterogeneity in contagiousness of individuals with coronavirus and influenza virus infections.

The major limitation of our study was the large proportion of participants with undetectable viral shedding in exhaled breath for each of the viruses studied. We could have increased the sampling duration beyond 30 min to increase the viral shedding being captured, at the cost of acceptability in some participants. An alternative approach would be to invite participants to perform forced coughs during exhaled breath collection12. However, it was the aim of our present study to focus on recovering respiratory virus in exhaled breath in a real-life situation and we expected that some individuals during an acute respiratory illness would not cough much or at all. Indeed, we identified virus RNA in a small number of participants who did not cough at all during the 30-min exhaled breath collection, which would suggest droplet and aerosol routes of transmission are possible from individuals with no obvious signs or symptoms. Another limitation is that we did not confirm the infectivity of coronavirus or rhinovirus detected in exhaled breath. While the G-II was designed to preserve viability of viruses in aerosols, and in the present study we were able to identify infectious influenza virus in aerosols, we did not attempt to culture coronavirus or rhinovirus from the corresponding aerosol samples.

Collection of swabs and exhaled breath particles

Nasal swabs and throat swabs were collected separately, placed in virus transport medium, stored and transported to the laboratory at 2–8 °C and the virus transport medium was aliquoted and stored at −70 °C until further analysis. Exhaled breath particles were captured and differentiated into two size fractions, the coarse fraction containing particles with aerodynamic diameter >5 μm (referred to here as ‘respiratory droplets’), which included droplets up to approximately 100 µm in diameter and the fine fraction with particles ≤5 μm (referred to here as ‘aerosols’) by the G-II bioaerosol collecting device12,15,19. In the G-II device, exhaled breath coarse particles >5 μm were collected by a 5-μm slit inertial Teflon impactor and the remaining fine particles ≤5 μm were condensed and collected into approximately 170 ml of 0.1% BSA/PBS. Both the impactor and the condensate were stored and transported to the laboratory at 2–8 °C. The virus on the impactor was recovered into 1 ml and the condensate was concentrated into 2 ml of 0.1% BSA/PBS, aliquoted and stored at −70 °C until further analysis. In a validation study, the G-II was able to recover over 85% of fine particles >0.05 µm in size and had comparable collection efficiency of influenza virus as the SKC BioSampler19.

Laboratory testing

Samples collected from the two studies were tested at the same time. Nasal swab samples were first tested by a diagnostic-use viral panel, xTAG Respiratory Viral Panel (Abbott Molecular) to qualitatively detect 12 common respiratory viruses and subtypes including coronaviruses (NL63, OC43, 229E and HKU1), influenza A (nonspecific, H1 and H3) and B viruses, respiratory syncytial virus, parainfluenza virus (types 1–4), adenovirus, human metapneumovirus and enterovirus/rhinovirus. After one or more of the candidate respiratory viruses was detected by the viral panel from the nasal swab, all the samples from the same participant (nasal swab, throat swab, respiratory droplets and aerosols) were then tested with RT–PCR specific for the candidate virus(es) for determination of virus concentration in the samples. Infectious influenza virus was identified by viral culture using MDCK cells as described previously21, whereas viral culture was not performed for coronavirus and rhinovirus.

Statistical analyses

The primary outcome of the study was virus generation rate in tidal breathing of participants infected by different respiratory viruses and the efficacy of face masks in preventing virus dissemination in exhaled breath, separately considering the respiratory droplets and aerosols. The secondary outcomes were correlation between viral shedding in nose swabs, throat swabs, respiratory droplets and aerosols and factors affecting viral shedding in respiratory droplets and aerosols.

We identified three groups of respiratory viruses with the highest frequency of infection as identified by RT–PCR, namely coronavirus (including NL63, OC43, HKU1 and 229E), influenza virus and rhinovirus, for further statistical analyses. We defined viral shedding as log10 virus copies per sample and plotted viral shedding in each sample (nasal swab, throat swab, respiratory droplets and aerosols); the latter two were stratified by mask intervention. As a proxy for the efficacy of face masks in preventing transmission of respiratory viruses via respiratory droplet and aerosol routes, we compared the respiratory virus viral shedding in respiratory droplet and aerosol samples between participants wearing face masks or not, by comparing the frequency of detection with a two-sided Fisher’s exact test and by comparing viral load (defined as log10 virus copies per sample) by an unadjusted univariate Tobit regression model, which allowed for censoring at the lower limit of detection of the RT–PCR assay. We also used the unadjusted univariate Tobit regression to investigate factors affecting viral shedding in respiratory droplets and aerosols without mask use, for example age, days since symptom onset, previous influenza vaccination, current medication and number of coughs during exhaled breath collection. We investigated correlations between viral shedding in nasal swab, throat swab, respiratory droplets and aerosols with scatter-plots and calculated the Spearman’s rank correlation coefficient between any two types of samples. We imputed 0.3 log10 virus copies ml−1 for undetectable values before transformation to log10 virus copies per sample. All analyses were conducted with R v.3.6.0 (ref. 22) and the VGAM package v.1.1.1 (ref. 23).

＜2020/5/18追加分＞

サージカルマスクは感染のリスクを半減させます。

また体内に侵入する初期のウイルス量も減るため、重症化を防ぐ可能性があります。

（但し、まだハムスターの実験で、母数も少ないため更なるエビデンスが必要です。）

https://www.scmp.com/news/hong-kong/health-environment/article/3084779/coronavirus-hamster-research-proof-effectiveness

• Hamsters placed in adjoining cages with infected subjects were infected at a 66.7 per cent rate; the introduction of a barrier saw the percentage drop to 16.7

• ‘It shows very clearly that if infected hamsters or humans … put on masks, they actually protect other people,’ HKU’s Dr Yuen Kwok-yung says

Hong Kong scientists conducting research on hamsters have offered the first proof of what many residents have believed all along – that wearing surgical masks can significantly reduce the rate of airborne Covid-19 transmission.

The study, which the team called the first of its kind, found the rate of non-contact transmission – in which the virus was transmitted via respiratory droplets or airborne particles – dropped by as much as 75 per cent when masks were present.

“The findings implied to the world and the public is that the effectiveness of mask-wearing against the coronavirus pandemic is huge,” Dr Yuen Kwok-yung of Hong Kong University said on Sunday, while cautioning a risk of infection remains even with masks.

The top microbiologist said the team carried out the study as the necessity of wearing masks, something he had long advocated, was being challenged worldwide, including by the World Health Organisation.

In their experiment, partitions made of surgical masks were set up between cages in an isolated facility, with an infected hamster on one side, and three healthy hamsters on the other. A fan was then placed in between to make sure the virus would “transmit” between cages.

Fifty-two hamsters were used in the tests, which were carried out under three scenarios designed to replicate real-life situations: with mask barriers placed only on cages that held infected subjects; with partitions placed only on the uninfected side; and with no partition at all.

After seven days, 10 out of 15 healthy hamsters, or 66.7 per cent, placed in cages with no partition had become infected.

But when surgical mask barriers were placed on the infected hamsters’ side, only two of 12 subjects in the adjoining cage, or 16.7 per cent, tested positive for the coronavirus.

That number rose to four of 12 when the partition was placed only on the cage with healthy subjects.

“In our hamster experiment, it shows very clearly that if infected hamsters or humans – especially asymptomatic or symptomatic ones – put on masks, they actually protect other people. That’s the strongest result we showed here,” Yuen said.

“Transmission [of the virus] can be reduced by 50 [percentage points] when surgical masks are used, especially when masks are worn by infected individuals,” he said.

The study also found that hamsters infected with Covid-19 via direct injection had more severe symptoms than those that contracted it through the mask partitions. The latter group experienced lower clinical scores, milder histopathological changes, and lower viral loads in respiratory tract tissues.

“Up to this stage, we do not have a safe and effective vaccine. What remains practical is still either social-distancing measures or wearing masks,” Yuen added.

He also said he had noticed the public becoming less cautious, with the percentage of Hongkongers wearing masks dipping from 97 per cent to less than 90 per cent in recent days.

Residents, he warned, should remain alert, particularly as the virus could have many “silent” transmitters.

“I know wearing masks will be difficult during the summer time. My advice is especially when you are in an indoor or closed environment where there’s no free air exchange, in crowded places or on public transport, you must wear a mask.”

The research team led by Yuen previously established the world’s first golden Syrian hamster model for Covid-19 in February, showing hamsters – which have enzyme receptors very similar to those in humans – could transmit the virus from one to another through direct or indirect contact.