การทดลองในห้องเรียนแสดงให้เห็นว่า coronavirus สามารถแพร่กระจายได้อย่างไรและใครมีความเสี่ยงมากที่สุด Tom Werner ผ่าน Getty Images

อนุภาค coronavirus ที่ลอยอยู่ในอากาศใช้เวลาไม่นานในการผ่านเข้าไปในห้อง ในตอนแรก มีเพียงคนที่นั่งใกล้ผู้พูดที่ติดเชื้อเท่านั้นที่มีความเสี่ยงสูง แต่เมื่อการประชุมหรือชั้นเรียนดำเนินต่อไป ละอองลอยเล็ก ๆ สามารถแพร่กระจาย

ไม่ได้หมายความว่าทุกคนต้องเผชิญกับความเสี่ยงในระดับเดียวกัน

As วิศวกรฉันได้ทำการทดลองเพื่อติดตามการเคลื่อนที่ของละอองลอย รวมถึงช่วงขนาดที่ ติดไวรัสได้.

สิ่งที่ฉันพบคือสิ่งสำคัญที่ต้องเข้าใจเมื่อมีผู้คนกลับมาที่มหาวิทยาลัย สำนักงาน และร้านอาหารมากขึ้น และย้ายการประชุมภายในอาคารมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง มันชี้ไปที่พื้นที่เสี่ยงสูงสุดในห้องและทำไม การระบายอากาศที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญ.

อย่างที่เราเห็น กับประธานาธิบดีโดนัลด์ ทรัมป์ และคนอื่นๆ ในกรุงวอชิงตัน, ไวรัสโคโรน่าสามารถแพร่กระจายอย่างรวดเร็วในระยะประชิด หากไม่มีมาตรการป้องกัน วิทยาเขตของมหาวิทยาลัยก็ประสบปัญหากับ COVID-19 เช่นกัน กรณีในกลุ่มอายุ 18 ถึง 22 ปี เพิ่มขึ้นกว่าเท่าตัว ในมิดเวสต์และภาคตะวันออกเฉียงเหนือหลังโรงเรียนเปิดอีกครั้งในเดือนสิงหาคม

เมื่อจำนวนเคสเพิ่มขึ้น ความเสี่ยงสำหรับทุกคนที่ใช้เวลาอยู่ในห้องเหล่านั้นก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

การทดลองแสดงให้เห็นว่าใครมีความเสี่ยงมากที่สุด

โมเดลปัจจุบันส่วนใหญ่ที่อธิบายบทบาทของการระบายอากาศบน ชะตากรรมของจุลินทรีย์ในอากาศในห้อง สมมติว่าอากาศผสมกันอย่างดีโดยมีความเข้มข้นของอนุภาคสม่ำเสมอตลอด ในห้องที่มีอากาศถ่ายเทไม่ดีหรือพื้นที่ขนาดเล็ก นั่นอาจเป็นเรื่องจริง ในสถานการณ์เหล่านั้น ทั้งห้องเป็นพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง

อย่างไรก็ตาม ในพื้นที่ขนาดใหญ่ เช่น ในห้องเรียน การระบายอากาศที่ดีจะช่วยลดความเสี่ยง แต่มีแนวโน้มว่าจะไม่เท่ากัน การวิจัยของฉันแสดงให้เห็นว่าระดับความเสี่ยงที่ได้รับนั้นขึ้นอยู่กับการช่วยหายใจเป็นอย่างมาก

เพื่อให้เข้าใจว่าไวรัสโคโรน่าสามารถแพร่กระจายได้อย่างไร เราจึงฉีดอนุภาคละอองที่มีขนาดใกล้เคียงกับอนุภาคจากมนุษย์เข้าไปในห้อง จากนั้นจึงตรวจสอบพวกมันด้วยเซ็นเซอร์ เราใช้ห้องเรียนมหาวิทยาลัยขนาด 30 ฟุตคูณ 26 ฟุตที่ออกแบบมาเพื่อรองรับนักเรียน 30 คนที่มีระบบระบายอากาศที่ตรงตามมาตรฐาน มาตรฐานที่แนะนำ.

เมื่อเราปล่อยอนุภาคออกหน้าห้องเรียน พวกเขาไปถึงด้านหลังห้องภายใน 10 ถึง 15 นาที อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการระบายอากาศแบบแอคทีฟในห้อง ความเข้มข้นที่ด้านหลัง ซึ่งอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดประมาณ 20 ฟุต จึงอยู่ที่ประมาณหนึ่งในสิบของความเข้มข้นใกล้กับแหล่งกำเนิด

นั่นแสดงให้เห็นว่าหากมีการระบายอากาศที่เหมาะสม ความเสี่ยงสูงสุดในการติดเชื้อไวรัสโควิด-19 อาจถูกจำกัดให้อยู่เฉพาะกับคนจำนวนน้อยที่อยู่ใกล้กับผู้พูดที่ติดเชื้อ อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้เวลาในบ้านกับลำโพงที่ติดเชื้อเพิ่มขึ้น ความเสี่ยงก็ขยายไปทั่วทั้งห้อง ถึงแม้ว่าการระบายอากาศจะดีก็ตาม

{ชื่อเดิม Y=GSPv04IJvpI}

ในที่สุด CDC ยอมรับความเสี่ยงจากละอองลอย

ในอดีต การแพร่กระจายของโรคระบบทางเดินหายใจมุ่งเน้นไปที่บทบาทของอนุภาคขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นเมื่อเราจามและไอ หยดเหล่านี้ตกลงสู่พื้นอย่างรวดเร็วและเว้นระยะห่างทางสังคมและ สวมหน้ากาก ส่วนใหญ่สามารถป้องกันการติดเชื้อจากพวกเขา

ความกังวลที่ใหญ่กว่าตอนนี้คือบทบาทของ อนุภาคเล็ก ๆ ที่เรียกว่าละอองลอย ที่เกิดขึ้นเมื่อเราพูด ร้องเพลง หรือแม้แต่แค่หายใจ อนุภาคเหล่านี้ซึ่งมักมีขนาดเล็กกว่า 5 ไมโครเมตร สามารถหลบหนีจากหน้ากากผ้าและ อยู่ในอากาศได้นานถึงประมาณ 12 ชั่วโมง. ในที่สุดศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค ยอมรับว่าเสี่ยง เมื่อวันที่ 5 ต.ค. หลังจากที่ทรัมป์เข้ารับการรักษาในโรงพยาบาล และคนอื่นๆ อีกหลายคนในหรือใกล้ชิดกับฝ่ายบริหารถูกตรวจพบเชื้อโควิด-19

ในขณะที่อนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้ โดยเฉลี่ย มีไวรัสน้อยกว่าอนุภาคขนาดใหญ่ที่คนเราปล่อยออกมาเมื่อไอหรือจาม การติดเชื้อที่สูงของ SARS-CoV-2 รวมกับ ภาระไวรัสสูง ก่อนที่อาการจะปรากฎขึ้นจะทำให้อนุภาคเหล่านี้มีความสำคัญต่อการแพร่เชื้อในอากาศ

ระบายอากาศมากแค่ไหนจึงเพียงพอ?

เพื่อลดการแพร่กระจายของ COVID-19 ในอาคาร CDC's top ข้อเสนอแนะ คือการกำจัดแหล่งที่มาของการติดเชื้อ การเรียนรู้ทางไกลได้ทำสิ่งนี้อย่างมีประสิทธิภาพในหลายวิทยาเขต สำหรับการสอนแบบเห็นหน้ากัน มาตรการทางวิศวกรรม เช่น การระบายอากาศ แผงกั้นและหน่วยกรองสามารถขจัดอนุภาคออกจากอากาศได้โดยตรง

จากการควบคุมทางวิศวกรรมทั้งหมด การระบายอากาศอาจเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการลดการแพร่กระจายของการติดเชื้อ

การทำความเข้าใจว่าการระบายอากาศช่วยลดความเสี่ยงในการติดเชื้อโควิด-19 ได้อย่างไร เริ่มต้นด้วยอัตราแลกเปลี่ยนของอากาศ การแลกเปลี่ยนอากาศหนึ่งชั่วโมงต่อชั่วโมงหมายความว่าอากาศที่จ่ายไปยังห้องนานกว่าหนึ่งชั่วโมงจะเท่ากับปริมาตรของอากาศในห้อง อัตราแลกเปลี่ยนอากาศ มีตั้งแต่น้อยกว่าหนึ่งแบบสำหรับบ้าน ไปรอบ ๆ 15-25 สำหรับห้องผ่าตัดของโรงพยาบาล.

สำหรับห้องเรียน ข้อบังคับปัจจุบันของการไหลของอากาศหลักสอดคล้องกับการแลกเปลี่ยนอากาศประมาณหกต่อชั่วโมง นั่นหมายความว่าทุกๆ 10 นาที ปริมาณอากาศที่นำเข้ามาในห้องจะเท่ากับปริมาณของห้อง

ความเข้มข้นจะมากน้อยเพียงใดนั้นส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนคนในห้อง การปล่อยมลพิษ และอัตราแลกเปลี่ยนของอากาศ ด้วยการเว้นระยะห่างทางสังคมลดจำนวนประชากรในห้องเรียนลงครึ่งหนึ่งและทุกคนสวมหน้ากาก อากาศในพื้นที่ในร่มหลายแห่งจึงสะอาดกว่าเมื่อก่อนเกิดโรคระบาด

ส่วนต่างๆ ของห้องที่ควรหลีกเลี่ยง

สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าไม่ใช่ทุกส่วนของห้องที่มีความเสี่ยงเท่ากัน

มุมห้องมักจะมีการแลกเปลี่ยนอากาศต่ำกว่า ดังนั้นอนุภาคจึงสามารถคงอยู่ได้นานขึ้น

การอยู่ใกล้ช่องระบายอากาศอาจหมายความว่าอนุภาคในอากาศจากส่วนอื่นๆ ของห้องสามารถชะล้างตัวคุณได้ การศึกษาของ การไหลของอากาศถ่ายเทในร้านอาหารในจีน ติดตามบทบาทในการเจ็บป่วยจาก COVID-19 หลายรายการในหมู่ผู้มีอุปการคุณที่นั่น

อนุภาคประมาณ 95% ในห้องจะถูกลบออกโดยการทำงานที่เหมาะสม ระบบระบายอากาศใน 30 นาทีแต่ผู้ติดเชื้อในห้องหมายความว่าอนุภาคเหล่านั้นถูกปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องเช่นกัน สามารถเร่งความเร็วของการกำจัดอนุภาคได้โดยการเพิ่มอัตราแลกเปลี่ยนอากาศหรือเพิ่มการควบคุมทางวิศวกรรมอื่นๆ เช่น หน่วยกรอง การเปิดหน้าต่างมักจะเพิ่มอัตราแลกเปลี่ยนอากาศที่มีประสิทธิภาพ

ในขณะที่โรงเรียน ร้านอาหาร ห้างสรรพสินค้า และพื้นที่ส่วนกลางอื่น ๆ เริ่มรองรับผู้คนในบ้านมากขึ้น ทำความเข้าใจกับความเสี่ยงและปฏิบัติตาม คำแนะนำของ CDC สามารถช่วยลดการแพร่กระจายของเชื้อได้

เรื่องราวนี้ได้รับการอัปเดต (ตุลาคม 2020) ด้วยคำแนะนำเกี่ยวกับละอองลอยที่เผยแพร่ใหม่ของ CDC

เกี่ยวกับผู้เขียน

Suresh Dhaniyala, Bayard D. Clarkson ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและการบิน Clarkson University

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง:

ร่างกายรักษาคะแนน: สมองจิตใจและร่างกายในการรักษาบาดแผล

โดย Bessel van der Kolk

หนังสือเล่มนี้สำรวจความเชื่อมโยงระหว่างการบาดเจ็บกับสุขภาพกายและสุขภาพจิต นำเสนอข้อมูลเชิงลึกและกลยุทธ์ในการรักษาและฟื้นฟู

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

ลมหายใจ: ศาสตร์ใหม่ของศิลปะที่สาบสูญ

โดย เจมส์ เนสเตอร์

หนังสือเล่มนี้สำรวจวิทยาศาสตร์และการฝึกหายใจ นำเสนอข้อมูลเชิงลึกและเทคนิคในการปรับปรุงสุขภาพร่างกายและจิตใจ

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

The Plant Paradox: อันตรายที่ซ่อนอยู่ในอาหาร "สุขภาพ" ที่ทำให้เกิดโรคและน้ำหนักขึ้น

โดย สตีเวน อาร์. กันดรี

หนังสือเล่มนี้สำรวจความเชื่อมโยงระหว่างอาหาร สุขภาพ และโรค โดยนำเสนอข้อมูลเชิงลึกและกลยุทธ์ในการปรับปรุงสุขภาพโดยรวมและความสมบูรณ์พูนสุข

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

รหัสภูมิคุ้มกัน: กระบวนทัศน์ใหม่เพื่อสุขภาพที่แท้จริงและการต่อต้านริ้วรอยที่รุนแรง

โดย Joel Greene

หนังสือเล่มนี้นำเสนอมุมมองใหม่เกี่ยวกับสุขภาพและภูมิคุ้มกัน โดยใช้หลักการของ epigenetics และนำเสนอข้อมูลเชิงลึกและกลยุทธ์ในการปรับปรุงสุขภาพและการชะลอวัยให้เหมาะสม

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

คู่มือฉบับสมบูรณ์สำหรับการถือศีลอด: รักษาร่างกายของคุณด้วยการอดอาหารเป็นช่วงๆ วันเว้นวัน และการอดอาหารแบบยืดเวลา

โดย ดร.เจสัน ฟุง และจิมมี่ มัวร์

หนังสือเล่มนี้สำรวจวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติของการถือศีลอดโดยนำเสนอข้อมูลเชิงลึกและกลยุทธ์ในการปรับปรุงสุขภาพโดยรวมและความสมบูรณ์พูนสุข

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ