Klasexperimenten laten zien hoe het coronavirus zich kan verspreiden en wie het grootste risico loopt. Tom Werner via Getty Images
Het duurt niet lang voordat coronavirusdeeltjes in de lucht zich een weg banen door een kamer. In het begin lopen alleen mensen die in de buurt van een geïnfecteerde spreker zitten een hoog risico, maar naarmate de vergadering of les vordert, wordt de kleine spuitbussen kan zich verspreiden.
Dat betekent echter niet dat iedereen met hetzelfde risiconiveau wordt geconfronteerd.
As een ingenieurHeb ik experimenten uitgevoerd om te volgen hoe aërosolen bewegen, inclusief die in het groottebereik dat kan virussen dragen.
Wat ik heb ontdekt, is belangrijk om te begrijpen, aangezien meer mensen terugkeren naar universiteiten, kantoren en restaurants en meer vergaderingen binnenshuis worden verplaatst als de temperatuur daalt. Het wijst op de meest risicovolle gebieden in kamers en waarom goede ventilatie is cruciaal.
Zoals we zagen met president Donald Trump en anderen in Washingtonkan het coronavirus zich snel van dichtbij verspreiden als er geen voorzorgsmaatregelen worden genomen. Ook universiteitscampussen kampen met COVID-19. Gevallen onder 18- tot 22-jarigen meer dan verdubbeld in het middenwesten en noordoosten nadat de scholen in augustus heropend waren.
Naarmate het aantal zaken stijgt, stijgt ook het risico voor iedereen die tijd in die kamers doorbrengt.
Een experiment laat zien wie het grootste risico loopt
De meeste huidige modellen die de rol van ventilatie op de lot van microben in de lucht in een kamer neem aan dat de lucht goed gemengd is, met een uniforme deeltjesconcentratie. In een slecht geventileerde kamer of kleine ruimte is dat waarschijnlijk waar. In die scenario's is de hele ruimte een risicovolle regio.
In grotere ruimtes, zoals klaslokalen, vermindert goede ventilatie het risico, maar waarschijnlijk niet uniform. Mijn onderzoek laat zien dat hoe hoog het risico wordt, sterk afhangt van ventilatie.
Om te begrijpen hoe het coronavirus zich kan verspreiden, injecteerden we aerosoldeeltjes die qua grootte vergelijkbaar waren met die van mensen in een kamer en volgden ze vervolgens met sensoren. We gebruikten een universitair klaslokaal van 30 bij 26 meter, ontworpen om plaats te bieden aan 30 studenten met een ventilatiesysteem dat voldeed de aanbevolen normen.
Toen we deeltjes aan de voorkant van het klaslokaal loslieten, bereikten ze binnen 10 tot 15 minuten helemaal naar de achterkant van de kamer. Vanwege actieve ventilatie in de kamer waren de concentraties aan de achterkant, ongeveer 20 voet van de bron, ongeveer een tiende van de concentraties dicht bij de bron.
Dat suggereert dat met de juiste ventilatie het grootste risico om COVID-19 te krijgen beperkt zou kunnen zijn tot een klein aantal mensen in de buurt van de geïnfecteerde spreker. Naarmate de tijd die binnenshuis wordt doorgebracht met een geïnfecteerde spreker toeneemt, breidt het risico zich echter uit naar de hele kamer, zelfs als de ventilatie goed is.
{besloten Y=GSPv04IJvpI}
CDC erkent eindelijk het aerosolrisico
In het verleden was de overdracht van aandoeningen van de luchtwegen gericht op de rol van grotere deeltjes die worden gegenereerd wanneer we niezen en hoesten. Deze druppeltjes vallen snel op de grond, en sociale afstand en masker dragen kan grotendeels infectie door hen voorkomen.
De grotere zorg is nu de rol van kleine deeltjes die bekend staan als aerosolen die worden gegenereerd als we praten, zingen of zelfs gewoon ademen. Deze deeltjes, vaak kleiner dan 5 micrometer, kunnen ontsnappen uit stoffen gezichtsmaskers en Blijf tot ongeveer 12 uur in de lucht hangen. Eindelijk de centra voor ziektebestrijding en -preventie erkende dat risico op 5 oktober nadat Trump in het ziekenhuis was opgenomen en verschillende andere mensen in of nabij de administratie positief testten op COVID-19.
Hoewel deze kleinere deeltjes gemiddeld minder virus bevatten dan grotere deeltjes die mensen uitstoten als ze hoesten of niezen, is de hoge besmettelijkheid van SARS-CoV-2 in combinatie met de hoge virale lading voordat de symptomen verschijnen, zijn deze deeltjes belangrijk voor de overdracht van ziekten via de lucht.
Hoeveel ventilatie is voldoende?
Om COVID-19-transmissie binnenshuis te minimaliseren, is de top van de CDC aanbeveling is om de infectiebron te elimineren. Leren op afstand heeft dit op veel campussen effectief gedaan. Voor face-to-face-onderwijs kunnen technische maatregelen zoals ventilatie, scheidingsschilden en filtratie-eenheden deeltjes rechtstreeks uit de lucht verwijderen.
Van alle technische maatregelen is ventilatie waarschijnlijk het meest effectieve hulpmiddel om de verspreiding van infecties te minimaliseren.
Begrijpen hoe ventilatie uw risico op COVID-19 verlaagt, begint met luchtwisselkoersen. Een luchtverversing van één per uur betekent dat de lucht die gedurende één uur aan de kamer wordt toegevoerd, gelijk is aan het luchtvolume in de kamer. Air wisselkoers varieert van minder dan één voor woningen rond 15-25 voor operatiekamers in ziekenhuizen.
Voor klaslokalen komt de huidige regeling van de primaire luchtstroom overeen met een luchtverversing van ongeveer zes per uur. Dat betekent dat elke 10 minuten de hoeveelheid lucht die de kamer binnenkomt gelijk is aan het volume van de kamer.
Hoe hoog de concentratie wordt, hangt onder meer af van het aantal mensen in de kamer, hoeveel ze uitstoten en de luchtverversingssnelheid. Doordat sociale afstanden de klaspopulatie met de helft verminderen en iedereen maskers draagt, is de lucht in veel binnenruimtes nu eigenlijk schoner dan vóór de pandemie.
Delen van de kamer om te vermijden
Het is belangrijk om te onthouden dat niet alle delen van een kamer evenveel risico lopen.
De hoeken van de kamer hebben waarschijnlijk een lagere luchtuitwisseling, zodat deeltjes daar langer kunnen blijven hangen.
Als u zich dicht bij een luchtuitlaat bevindt, kan dit betekenen dat in de lucht zwevende deeltjes uit de rest van de kamer over u heen kunnen spoelen. Een studie van ventilatie luchtstroom in een restaurant in China traceerde zijn rol in verschillende COVID-19-ziekten onder de klanten daar.
Ongeveer 95% van de deeltjes in de kamer worden verwijderd door een goede werking ventilatiesysteem in 30 minuten, maar een besmette persoon in de kamer zorgt ervoor dat die deeltjes ook continu worden uitgestoten. Het tempo van de verwijdering van deeltjes kan worden versneld door de luchtwisselsnelheid te verhogen of door andere technische bedieningselementen toe te voegen, zoals filtratie-eenheden. Het openen van ramen zal ook vaak de effectieve luchtverversing verhogen.
Naarmate scholen, restaurants, winkelcentra en andere gemeenschappelijke ruimtes meer mensen binnenshuis gaan huisvesten, de risico's begrijpen en de CDC's aanbevelingen kan de verspreiding van infecties helpen minimaliseren.
Dit verhaal is bijgewerkt (oktober 2020) met de onlangs uitgebrachte richtlijnen van de CDC over spuitbussen.
Over de auteur
Suresh Dhaniyala, Bayard D. Clarkson Distinguished Professor in Mechanical and Aeronautical Engineering, Clarkson University
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Related Books:
Het lichaam houdt de score bij: Brain Mind and Body in the Healing of Trauma
door Bessel van der Kolk
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen trauma en fysieke en mentale gezondheid en biedt inzichten en strategieën voor genezing en herstel.
Klik voor meer info of om te bestellen
Adem: de nieuwe wetenschap van een verloren kunst
door James Nestor
Dit boek verkent de wetenschap en praktijk van ademhalen en biedt inzichten en technieken voor het verbeteren van de fysieke en mentale gezondheid.
Klik voor meer info of om te bestellen
De plantenparadox: de verborgen gevaren van 'gezond' voedsel dat ziekten en gewichtstoename veroorzaakt
door Steven R. Gundry
Dit boek onderzoekt de verbanden tussen voeding, gezondheid en ziekte en biedt inzichten en strategieën om de algehele gezondheid en het welzijn te verbeteren.
Klik voor meer info of om te bestellen
De immuniteitscode: het nieuwe paradigma voor echte gezondheid en radicale antiveroudering
door Joël Greene
Dit boek biedt een nieuw perspectief op gezondheid en immuniteit, gebaseerd op principes van epigenetica en biedt inzichten en strategieën voor het optimaliseren van gezondheid en veroudering.
Klik voor meer info of om te bestellen
De complete gids voor vasten: genees uw lichaam door middel van intermitterend, afwisselende dagen en langdurig vasten
door dr. Jason Fung en Jimmy Moore
Dit boek onderzoekt de wetenschap en praktijk van vasten en biedt inzichten en strategieën voor het verbeteren van de algehele gezondheid en welzijn.
