Gratis onlineværktøj beregner risikoen for COVID-19-overførsel i dårligt ventilerede rum

Ventilationens vitale rolle i spredningen af ​​COVID-19 er blevet kvantificeret af forskere, som har opdaget, at i dårligt ventilerede rum, virussen spreder sig længere end to meter på sekunder, og er langt mere tilbøjelige til at sprede sig ved langvarig snak end ved hoste.

Resultaterne, rapporteret i journalen Proceedings of the Royal Society A , vise, at sociale afstandsforanstaltninger alene ikke giver tilstrækkelig beskyttelse mod virussen, og understreger yderligere vigtigheden af ​​ventilation og ansigtsmasker for at bremse spredningen af ​​COVID-19.

Forskerne, fra University of Cambridge og Imperial College London, brugte matematiske modeller til at vise, hvordan SARS-CoV-2 – den virus, der forårsager COVID-19 – spredes i forskellige indendørs rum, afhængig af størrelsen, belægning, ventilation og om der bæres masker. Disse modeller er også grundlaget for et gratis onlineværktøj, Airborne.cam, som hjælper brugerne med at forstå, hvordan ventilation og andre foranstaltninger påvirker risikoen for indendørs transmission, og hvordan den risiko ændrer sig over tid.

Forskerne fandt ud af, at når to personer er i et dårligt ventileret rum, og ingen af ​​dem har en maske på, langvarig snak er langt mere tilbøjelig til at sprede virussen end en kort hoste. Når man taler, vi udånder mindre dråber, eller aerosoler, som let spredes rundt i et rum, og akkumuleres, hvis ventilationen ikke er tilstrækkelig. I modsætning, hoste udstøder flere store dråber, som er mere tilbøjelige til at sætte sig på overflader, efter at de er udsendt.

Det tager kun et spørgsmål om sekunder for aerosoler at sprede sig over to meter, når der ikke bæres masker, indebærer, at fysisk afstand i mangel af ventilation ikke er tilstrækkelig til at give sikkerhed for lange eksponeringstider. Når der dog bæres masker af enhver art, de bremser vejrtrækningens momentum og filtrerer en del af de udåndede dråber, til gengæld reducerer mængden af ​​virus i aerosoler, der kan spredes gennem rummet.

Den videnskabelige konsensus er, at langt de fleste tilfælde af COVID-19 spredes gennem indendørs transmission - hvad enten det er via aerosoler eller dråber. Og som det blev forudsagt i sommeren og efteråret, nu hvor vinteren er kommet til den nordlige halvkugle og folk bruger mere tid indendørs, der har været en tilsvarende stigning i antallet af COVID-19 tilfælde.

"Vores viden om luftbåren transmission af SARS-CoV-2 har udviklet sig i et utroligt tempo, når man tænker på, at det kun er et år siden, at virussen blev identificeret, " sagde Dr. Pedro de Oliveira fra Cambridge's Department of Engineering, og avisens første forfatter. "Der er forskellige måder at gribe dette problem an på. I vores arbejde, vi betragter den brede vifte af luftvejsdråber, som mennesker udånder, for at demonstrere forskellige scenarier for luftbåren viral transmission – det første er den hurtige spredning af små smitsomme dråber over flere meter i løbet af få sekunder, hvilket kan ske både indendørs og udendørs. Derefter, vi viser, hvordan disse små dråber kan ophobes i indendørs rum på lang sigt, og hvordan dette kan afbødes med tilstrækkelig ventilation."

Forskerne brugte matematiske modeller til at beregne mængden af ​​virus indeholdt i udåndede partikler, der udåndes, og for at bestemme, hvordan disse fordamper og sætter sig på overflader. Ud over, de brugte karakteristika af virussen, såsom dets henfaldshastighed og virusmængde hos inficerede individer, at vurdere risikoen for smitte i indendørs omgivelser på grund af normal tale eller kortvarig hoste fra en smitsom person. For eksempel, de viser, at infektionsrisikoen efter at have talt i en time i et typisk forelæsningslokale var høj, men risikoen kan reduceres betydeligt med tilstrækkelig ventilation.

Baseret på deres modeller, forskerne har nu bygget Airborne.cam, en gratis, open source-værktøj, som kan bruges af dem, der administrerer offentlige rum, såsom butikker, arbejdspladser og klasseværelser, for at afgøre, om ventilationen er tilstrækkelig. Værktøjet er allerede i brug i flere akademiske afdelinger ved University of Cambridge. Værktøjet er nu et krav til alle højrisikopladser på universitetet, gør det muligt for afdelinger nemt at identificere farer og kontrolforanstaltninger, der er nødvendige for at sikre, at aerosoler ikke får lov til at blive en sundhedsrisiko.

"Værktøjet kan hjælpe folk med at bruge væskemekanik til at træffe bedre valg, og tilpasse deres daglige aktiviteter og omgivelser for at undertrykke risiko, både for sig selv og for andre, " sagde medforfatter Savvas Gkantonas, der ledede udviklingen af ​​appen sammen med Dr. de Oliveira.

"Vi ser på alle sider af aerosol- og dråbetransmission for at forstå, for eksempel, væskemekanikken involveret i hoste og tale, " sagde seniorforfatter professor Epaminondas Mastorakos, også fra Institut for Ingeniørvidenskab. "Turbulensens rolle, og hvordan den påvirker, hvilke dråber der sætter sig ved tyngdekraften, og som forbliver flydende i luften, er, i særdeleshed, ikke godt forstået. Vi håber, at disse og andre nye resultater vil blive implementeret som sikkerhedsfaktorer i appen, mens vi fortsætter med at undersøge."

Den fortsatte udvikling af Airborne.cam, som snart vil være tilgængelig for mobile platforme, er delvist støttet af Cambridge Enterprise og Churchill College.