Undersøgelse viser masker, ventilation stopper COVID-spredningen bedre end social distancering

En ny undersøgelse fra University of Central Florida tyder på, at masker og et godt ventilationssystem er vigtigere end social distancering for at reducere den luftbårne spredning af COVID-19 i klasseværelser.

Forskningen, offentliggjort for nylig i tidsskriftet Fysik af væsker , kommer på et kritisk tidspunkt, hvor skoler og universiteter overvejer at vende tilbage til flere personlige klasser i efteråret.

"Forskningen er vigtig, da den giver vejledning i, hvordan vi forstår sikkerhed i indendørs miljøer, " siger Michael Kinzel, en adjunkt i UCF's Institut for Mekanisk og Rumfartsteknik og studiemedforfatter.

"Undersøgelsen finder, at aerosoltransmissionsruter ikke viser et behov for seks fods social afstand, når masker er påbudt, " siger han. "Disse resultater fremhæver det med masker, overførselssandsynlighed falder ikke med øget fysisk afstand, som understreger, hvordan maskemandater kan være nøglen til at øge kapaciteten i skoler og andre steder."

I undersøgelsen, forskerne skabte en computermodel af et klasseværelse med elever og en lærer, derefter modelleret luftstrøm og sygdomsoverførsel, og beregnet luftbåren transmissionsrisiko.

Klasseværelsesmodellen var 709 kvadratfod med 9 fod højt til loftet, ligner en mindre størrelse, universitetets klasseværelse, Kinzel siger. Modellen havde maskeret elever - hvoraf enhver kunne være smittet - og en maskeret lærer forrest i klasseværelset.

Forskerne undersøgte klasseværelset ved hjælp af to scenarier - et ventileret klasseværelse og et uventileret - og ved hjælp af to modeller, Wells-Riley og Computational Fluid Dynamics. Wells-Riley bruges ofte til at vurdere indendørs transmissionssandsynlighed, og Computational Fluid Dynamics bruges ofte til at forstå bilers aerodynamik, fly og ubådes undervandsbevægelser.

Masker har vist sig at være gavnlige ved at forhindre direkte eksponering af aerosoler, da maskerne giver et svagt pust af varm luft, der får aerosoler til at bevæge sig lodret, dermed forhindre dem i at nå tilstødende elever, Kinzel siger.

Derudover et ventilationssystem i kombination med et godt luftfilter reducerede infektionsrisikoen med 40 til 50 % sammenlignet med et klasselokale uden ventilation. Dette skyldes, at ventilationssystemet skaber en konstant luftstrøm, der cirkulerer mange af aerosolerne ind i et filter, der fjerner en del af aerosolene sammenlignet med scenariet uden ventilation, hvor aerosoler samles over personerne i rummet.

Disse resultater bekræfter de seneste retningslinjer fra U.S. Centers for Disease Control and Prevention, der anbefaler at reducere social distancering i folkeskoler fra seks til tre fod, når maskebrug er universel, Kinzel siger.

"Hvis vi sammenligner infektionssandsynlighederne, når vi bærer masker, tre fods social afstand indikerede ikke en stigning i infektionssandsynlighed med hensyn til seks fod, som kan give bevis for, at skoler og andre virksomheder kan fungere sikkert gennem resten af ​​pandemien, " siger Kinzel.

"Resultaterne tyder på præcis, hvad CDC gør, at ventilationssystemer og maskebrug er vigtigst for at forhindre smitte, og at social distancering ville være den første ting at slappe af, " siger forskeren.

Når man sammenligner de to modeller, forskerne fandt ud af, at Wells-Riley og Computational Fluid Dynamics genererede lignende resultater, især i det ikke-ventilerede scenarie, men at Wells-Riley underforudsagde infektionssandsynlighed med omkring 29 procent i det ventilerede scenarie.

Som resultat, de anbefaler, at nogle af de yderligere komplekse effekter, der er fanget i Computational Fluid Dynamics, anvendes på Wells-Riley for at udvikle en mere fuldstændig forståelse af risikoen for infektion i et rum, siger Aaron Foster, en ph.d.-studerende i UCF's Institut for Mekanisk og Rumfartsteknik og undersøgelsens hovedforfatter.

"Mens de detaljerede Computational Fluid Dynamics-resultater gav ny indsigt i risikovariation og afstandsforhold, de validerede også de mere almindeligt anvendte Wells-Riley-modeller som at fange størstedelen af ​​fordelene ved ventilation med rimelig nøjagtighed, " Foster siger. "Dette er vigtigt, da disse er offentligt tilgængelige værktøjer, som alle kan bruge til at reducere risikoen."