محاكاة التدفق المعاكس للمشاة (الجسيمات الحمراء والوردية) المحصورة داخل ممر (الحد الأزرق) ، في ظل ظروف التباعد الاجتماعي الضعيف. الائتمان: كيلبي كرامر وجيرالد جيه وانغ
يشارك العلماء الذين يدرسون الديناميكا الهوائية للأمراض المعدية خطوات للحد من انتقال العدوى أثناء الأنشطة الداخلية.
البس قناعا. ابق على بعد ستة أقدام. تجنب التجمعات الكبيرة. بينما ينتظر العالم لقاحًا آمنًا وفعالًا ، يتحكم في كوفيد -19 يتوقف الجائحة على الامتثال الواسع لهذه المبادئ التوجيهية للصحة العامة. ولكن نظرًا لأن الطقس البارد يجبر الناس على قضاء المزيد من الوقت في الداخل ، فإن منع انتقال المرض سيصبح أكثر صعوبة من أي وقت مضى.
في الاجتماع السنوي الثالث والسبعين لقسم ديناميكيات السوائل التابع للجمعية الفيزيائية الأمريكية ، قدم الباحثون مجموعة من الدراسات التي تبحث في الديناميكا الهوائية للأمراض المعدية. تشير نتائجهم إلى استراتيجيات لتقليل المخاطر بناءً على فهم صارم لكيفية اختلاط الجسيمات المعدية بالهواء في الأماكن الضيقة.
ركزت الأبحاث في وقت مبكر من الوباء على الدور الذي تلعبه القطرات الكبيرة سريعة السقوط الناتجة عن السعال والعطس. ومع ذلك ، فقد أشارت أحداث الموزعة الفائقة الموثقة إلى أن انتقال الجزيئات الدقيقة عبر الهواء من الأنشطة اليومية قد يكون أيضًا طريقًا خطيرًا للعدوى. على سبيل المثال ، أصيب 53 من أصل 61 مطربًا في ولاية واشنطن بالعدوى بعد بروفة جوقة استمرت ساعتين ونصف في مارس. من بين 67 راكبًا أمضوا ساعتين في حافلة مع فرد مصاب بـ COVID-19 في مقاطعة تشجيانغ ، الصين ، ثبتت إصابة 24 راكبًا بعد ذلك.
وجد William Ristenpart ، مهندس كيميائي في جامعة كاليفورنيا ، ديفيس ، أنه عندما يتحدث الناس أو يغنون بصوت عالٍ ، فإنهم ينتجون أعدادًا أكبر بشكل كبير من الجسيمات بحجم الميكرون مقارنةً عندما يستخدمون صوتًا عاديًا. ووجدوا أن الجزيئات التي يتم إنتاجها أثناء الصراخ تتجاوز بكثير العدد الناتج أثناء السعال. في خنازير غينيا ، لاحظوا أن الأنفلونزا يمكن أن تنتشر من خلال جزيئات الغبار الملوثة. إذا كان الشيء نفسه ينطبق على السارس- CoV-2وقال الباحثون إن الأجسام التي تطلق الغبار الملوثة مثل الأنسجة الشبيهة قد تشكل خطرًا.
ركز أبهيشيك كومار وجان هيرتزبرج وباحثون آخرون من جامعة كولورادو في بولدر على كيفية انتشار الفيروس أثناء الأداء الموسيقي. ناقشوا نتائج التجارب المصممة لقياس انبعاث الهباء الجوي من العازفين.
قال هيرتزبيرج: “كان الجميع قلقين للغاية بشأن المزامير في وقت مبكر ، ولكن اتضح أن المزامير لا تولد الكثير”. من ناحية أخرى ، فإن الآلات مثل الكلارينيت والأوبو ، التي لها أسطح اهتزازية رطبة ، تميل إلى إنتاج رذاذ غزير. النبأ السار هو أنه يمكن السيطرة عليها. “عندما تضع قناعًا جراحيًا فوق جرس الكلارينيت أو البوق ، فإنه يقلل من كمية الهباء الجوي مرة أخرى إلى مستويات في نغمة الصوت العادية.”
قام المهندسون بقيادة Ruichen He في جامعة مينيسوتا بالتحقيق في استراتيجية مماثلة للحد من المخاطر في دراستهم لحقل التدفق والهباء الجوي الناتج عن أدوات مختلفة. على الرغم من اختلاف مستوى الهباء الجوي الذي ينتج عن الموسيقي والآلة ، إلا أنها نادراً ما تتحرك لمسافة تزيد عن قدم واحد. بناءً على النتائج التي توصلوا إليها ، ابتكر الباحثون نموذج جلوس حساس للوباء للأوركسترا الحية ووصفوا مكان وضع المرشحات وأعضاء الجمهور لتقليل المخاطر.
بينما يواصل العديد من الموظفين العاملين سابقًا العمل من المنزل ، يستكشف أصحاب العمل طرقًا لإعادة فتح أماكن عملهم بأمان من خلال الحفاظ على مسافة اجتماعية كافية بين الأفراد. باستخدام المحاكاة ثنائية الأبعاد التي صممت الناس على هيئة جسيمات ، حدد كيلبي كرامر وجيرالد وانج من جامعة كارنيجي ميلون الظروف التي من شأنها أن تساعد في تجنب الازدحام والتشويش في الأماكن الضيقة مثل الممرات.
كما يشكل السفر من وإلى مباني المكاتب في سيارات الركاب خطر الإصابة بالعدوى. أجرى كيني بروير وزملاؤه في جامعة براون عمليات محاكاة رقمية لكيفية تحرك الهواء عبر كبائن سيارات الركاب لتحديد الاستراتيجيات التي قد تقلل من مخاطر الإصابة. إذا دخل الهواء إلى غرفة وخرج منها في نقاط بعيدة عن الركاب ، فقد يقلل ذلك من خطر انتقال العدوى. قالوا إن ذلك في سيارة ركاب يعني فتح بعض النوافذ بشكل استراتيجي وإغلاق البعض الآخر.
مع اقترح عالم الرياضيات مارتن بازانت وجون بوش مبادئ توجيهية جديدة للسلامة مبنية على النماذج الحالية لانتقال الأمراض المنقولة جواً لتحديد أقصى مستويات التعرض في مجموعة متنوعة من البيئات الداخلية. تعتمد إرشاداتهم على مقياس يسمى “وقت التعرض التراكمي” ، والذي يتم تحديده بضرب عدد الأشخاص في الغرفة بمدة التعرض. يعتمد الحد الأقصى على حجم ومعدل التهوية في الغرفة ، وغطاء وجه راكبها ، وعدوى الجزيئات المتطايرة ، وعوامل أخرى. لتسهيل التنفيذ السهل للمبدأ التوجيهي ، عمل الباحثون مع المهندس الكيميائي قاسم خان لتصميم تطبيق وجدول بيانات عبر الإنترنت يمكن للأشخاص استخدامه لقياس مخاطر انتقال العدوى في مجموعة متنوعة من الإعدادات.
كما كتب بازانت وبوش في ورقة بحثية قادمة عن العمل ، فإن البقاء على مسافة ستة أقدام “يوفر القليل من الحماية من قطرات الهباء الجوي الحاملة للأمراض والتي تكون صغيرة بما يكفي لخلطها باستمرار في مساحة داخلية.” قد يؤدي الفهم الأفضل القائم على ديناميكيات التدفق لكيفية انتقال الجسيمات المصابة عبر الغرفة إلى استراتيجيات أكثر ذكاءً لتقليل الانتقال.
الملخصات المميزة
الغناء والغبار وانتقال الأمراض المحمولة جوا
تقييم مخاطر انتقال الأمراض المنقولة جواً أثناء تشغيل آلات الرياح
تدفقات الهواء داخل سيارات الركاب وانعكاساتها على انتقال الأمراض المنقولة جواً
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”