Klasseromseksperimenter viser hvordan koronavirus kan spre seg og hvem som har størst risiko. Tom Werner via Getty Images

Det tar ikke lang tid før luftbårne koronaviruspartikler tar seg gjennom et rom. Først er det bare personer som sitter i nærheten av en infisert høyttaler som har høy risiko, men etter hvert som møtet eller klassen fortsetter, små aerosoler kan spre seg.

Det betyr imidlertid ikke at alle har samme risikonivå.

As en ingeniør, Jeg har gjennomført eksperimenter for å spore hvordan aerosoler beveger seg, inkludert de i størrelsesområdet som kan bære virus.

Det jeg har funnet er viktig å forstå når flere går tilbake til universiteter, kontorer og restauranter, og flere møter beveger seg innendørs når temperaturen faller. Det peker på områder med høyest risiko i rom og hvorfor riktig ventilasjon er avgjørende.

Som vi så med president Donald Trump og andre i Washington, kan coronavirus spre seg raskt i nært hold hvis forholdsregler ikke tas. Universitetsstudier har også slitt med COVID-19. Saker blant 18- til 22-åringer mer enn doblet i Midtvesten og Nordøst etter at skolene ble åpnet igjen i august.

Når sakstallene stiger, øker også risikoen for alle som tilbringer tid i disse rommene.

Et eksperiment viser hvem som har størst risiko

De fleste nåværende modeller som beskriver ventilasjonens rolle på skjebnen til luftbårne mikrober i et rom antar at luften er godt blandet, med partikkelkonsentrasjonen jevn gjennom. I et lite ventilert rom eller lite rom er det sannsynlig. I disse scenariene er hele rommet en høyrisiko-region.

I større rom, som klasserom, reduserer god ventilasjon imidlertid risikoen, men sannsynligvis ikke jevnt. Forskningen min viser at hvor høyt risikonivået blir, avhenger mye av ventilasjon.

For å forstå hvordan coronavirus kan spre seg, injiserte vi aerosolpartikler som var like store som de fra mennesker, inn i et rom og deretter overvåket dem med sensorer. Vi brukte et 30 fot med 26 fot universitets klasserom designet for å imøtekomme 30 studenter som hadde et ventilasjonssystem som møttes de anbefalte standardene.

Da vi slapp ut partikler foran i klasserommet, nådde de helt til baksiden av rommet innen 10 til 15 minutter. Imidlertid, på grunn av aktiv ventilasjon i rommet, var konsentrasjonene bak, omtrent 20 fot fra kilden, omtrent en tidel av konsentrasjonene nær kilden.

Det antyder at med passende ventilasjon kan den høyeste risikoen for å få COVID-19 være begrenset til et lite antall mennesker i nærheten av den infiserte høyttaleren. Etter hvert som tiden tilbrakt innendørs med en infisert høyttaler øker risikoen for hele rommet, selv om ventilasjonen er god.

{vembed Y = GSPv04IJvpI}

CDC anerkjenner endelig aerosolrisikoen

Tidligere har overføring av luftveissykdommer fokusert på rollen til større partikler som genereres når vi nyser og hoster. Disse dråpene faller raskt til bakken, og sosial distansering og maske iført kan i stor grad forhindre smitte fra dem.

Den større bekymringen nå er rollen til små partikler kjent som aerosoler som genereres når vi snakker, synge eller til og med bare puste. Disse partiklene, ofte mindre enn 5 mikrometer, kan unnslippe ansiktsmasker og somle i luften i opptil 12 timer. Sentrene for sykdomskontroll og forebygging endelig erkjente den risikoen 5. oktober etter at Trump ble innlagt på sykehus og flere andre mennesker i eller i nærheten av administrasjonen testet positivt for COVID-19.

Mens disse mindre partiklene i gjennomsnitt bærer mindre virus enn større partikler som mennesker avgir når de hoster eller nyser, er den høye smitteevnen til SARS-CoV-2 kombinert med høy viral belastning før symptomene dukker opp gjør disse partiklene viktige for smitte av luftbåren sykdom.

Hvor mye ventilasjon er nok?

For å minimere COVID-19-overføring innendørs, er CDCs topp anbefaling er å eliminere smittekilden. Fjernundervisning har effektivt gjort dette på mange studiesteder. For ansikt til ansikt undervisning kan tekniske tiltak som ventilasjon, skillevegg og filtreringsenheter fjerne partikler direkte fra luften.

Av alle tekniske kontroller er ventilasjon sannsynligvis det mest effektive verktøyet for å minimere smittespredning.

Å forstå hvordan ventilasjon reduserer risikoen for å få COVID-19 starter med luftkursene. En luftutveksling på en per time betyr at luften som tilføres rommet i løpet av en time tilsvarer luftvolumet i rommet. Luft valutakurs varierer fra mindre enn ett for hjem til rundt 15-25 for sykehusoperasjonsrom.

For klasserom tilsvarer gjeldende regelverk for primær luftstrøm en luftutveksling på omtrent seks i timen. Det betyr at hvert 10. minutt tilsvarer mengden luft som kommer inn i rommet volumet i rommet.

Hvor høy konsentrasjonen blir, avhenger delvis av antall personer i rommet, hvor mye de avgir og luftkursen. Med sosial distansering som reduserer klasseromsbefolkningen med halvparten og alle bærer masker, er luften i mange innendørsrom faktisk renere nå enn den var før pandemien.

Deler av rommet for å unngå

Det er viktig å huske at ikke alle deler av et rom har samme risiko.

Hjørnene i rommet vil sannsynligvis ha lavere luftutveksling - slik at partikler kan ligge der lenger.

Å være nær en luftutløp kan bety at luftbårne partikler fra resten av rommet kan skylle over deg. En studie av ventilasjonsluftstrøm i en restaurant i Kina sporet sin rolle i flere COVID-19 sykdommer blant lånetakerne der.

Omtrent 95% av partiklene i rommet vil bli fjernet ved at de fungerer som de skal ventilasjonssystem på 30 minutter, men en smittet person i rommet betyr at partiklene også kontinuerlig slippes ut. Tempoet for fjerning av partikler kan akselereres ved å øke luftkursen eller legge til andre tekniske kontroller som filtreringsenheter. Åpne vinduer vil også ofte øke den effektive luftkursen.

Når skoler, restauranter, kjøpesentre og andre fellesområder begynner å ta imot flere mennesker innendørs, forstå risikoen og følge CDCs anbefalinger kan bidra til å minimere spredning av infeksjoner.

Denne historien er oppdatert (oktober 2020) med CDCs nylig utgitte veiledning om aerosoler.

om forfatteren

Suresh Dhaniyala, Bayard D. Clarkson Distinguished Professor in Mechanical and Aeronautical Engineering, Clarkson University

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker:

Kroppen holder poengsummen: Hjernens sinn og kropp i helbredelsen av traumer

av Bessel van der Kolk

Denne boken utforsker sammenhengene mellom traumer og fysisk og mental helse, og tilbyr innsikt og strategier for helbredelse og bedring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Pust: The New Science of a Lost Art

av James Nestor

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med å puste, og tilbyr innsikt og teknikker for å forbedre fysisk og mental helse.

Klikk for mer info eller for å bestille

Planteparadokset: De skjulte farene i "sunn" mat som forårsaker sykdommer og vektøkning

av Steven R. Gundry

Denne boken utforsker koblingene mellom kosthold, helse og sykdom, og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille

Immunitetskoden: Det nye paradigmet for ekte helse og radikal antialdring

av Joel Greene

Denne boken tilbyr et nytt perspektiv på helse og immunitet, og trekker på prinsipper for epigenetikk og tilbyr innsikt og strategier for å optimalisere helse og aldring.

Klikk for mer info eller for å bestille

Den komplette guiden til faste: Helbred kroppen din gjennom periodisk, vekslende dag og forlenget faste

av Dr. Jason Fung og Jimmy Moore

Denne boken utforsker vitenskapen og praksisen med faste og tilbyr innsikt og strategier for å forbedre generell helse og velvære.

Klikk for mer info eller for å bestille