När Covid-19 Superspreaders pratar, var du sitter i rummet spelar roll
Klassrumsexperiment visar hur koronaviruset kan spridas och vem som löper störst risk.
Tom Werner via Getty Images

Det tar inte lång tid innan luftburna koronaviruspartiklar tar sig igenom ett rum. Först är det bara människor som sitter nära en infekterad talare som har hög risk, men när mötet eller klassen fortsätter, små aerosoler kan spridas.

Det betyder dock inte att alla står inför samma risknivå.

As en ingenjör, Jag har genomfört experiment för att spåra hur aerosoler rör sig, inklusive de i storleken som kan bära virus.

Det jag har hittat är viktigt att förstå när fler människor återvänder till universitet, kontor och restauranger och fler möten rör sig inomhus när temperaturen sjunker. Den pekar på de mest riskfyllda områdena i rum och varför korrekt ventilation är avgörande.


innerself prenumerera grafik


Som vi såg med president Donald Trump och andra i Washingtonkan coronavirus spridas snabbt i nära håll om försiktighetsåtgärder inte vidtas. Universitetscampuserna har också kämpat med COVID-19. Fall bland 18- till 22-åringar mer än fördubblats i Mellanvästern och Nordost efter att skolor öppnades igen i augusti.

När antalet fall ökar, ökar också risken för alla som tillbringar tid i dessa rum.

Ett experiment visar vem som löper störst risk

De flesta aktuella modeller som beskriver ventilationsrollen på ödet för luftburna mikrober i ett rum antar att luften är väl blandad, med partikelkoncentrationen enhetlig hela tiden. I ett dåligt ventilerat rum eller ett litet utrymme är det sannolikt sant. I dessa scenarier är hela rummet en högriskregion.

Men i större utrymmen, som klassrum, minskar god ventilation risken men sannolikt inte enhetligt. Min forskning visar att hur hög risknivån blir beror mycket på ventilation.

För att förstå hur koronaviruset kan spridas injicerade vi aerosolpartiklar som liknar dem från människor i ett rum och övervakade dem sedan med sensorer. Vi använde ett 30-fot och 26-fots universitets klassrum utformat för att rymma 30 studenter som hade ett ventilationssystem som möttes de rekommenderade standarderna.

När vi släppte ut partiklar på framsidan av klassrummet nådde de hela vägen till baksidan av rummet inom 10 till 15 minuter. Men på grund av aktiv ventilation i rummet var koncentrationerna på baksidan, cirka 20 fot från källan, ungefär en tiondel av koncentrationerna nära källan.

Det tyder på att med lämplig ventilation kan den högsta risken för att få COVID-19 begränsas till ett litet antal personer nära den infekterade högtalaren. När tiden tillbringas inomhus med en infekterad högtalare ökar dock risken för hela rummet, även om ventilationen är bra.

{vembed Y=GSPv04IJvpI}

CDC erkänner äntligen aerosolrisken

Tidigare har överföringen av andningssjukdomar fokuserat på rollen som större partiklar som genereras när vi nyser och hostar. Dessa droppar faller snabbt till marken, och social distansering och mask bär kan till stor del förhindra infektion från dem.

Det större problemet nu är rollen för små partiklar som kallas aerosoler som genereras när vi pratar, sjunga eller till och med bara andas. Dessa partiklar, ofta mindre än 5 mikrometer, kan fly från tyg ansiktsmasker och dröja kvar i luft i upp till cirka 12 timmar. Centers for Disease Control and Prevention äntligen erkände den risken den 5 oktober efter att Trump var på sjukhus och flera andra personer i eller nära administrationen testade positivt för COVID-19.

Medan dessa mindre partiklar i genomsnitt bär mindre virus än större partiklar som människor avger när de hostar eller nyser, är den höga smittsamheten hos SARS-CoV-2 i kombination med hög viral belastning innan symtom uppträder gör dessa partiklar viktiga för överföring av luftburna sjukdomar.

Hur mycket ventilation räcker det?

För att minimera COVID-19-överföring inomhus är CDC: s topp rekommendation är att eliminera infektionskällan. Fjärranlärning har effektivt gjort detta på många campus. För ansikte mot ansikte undervisning kan tekniska åtgärder som ventilation, skiljeväggar och filtreringsenheter ta bort partiklar direkt från luften.

Av alla tekniska kontroller är förmodligen ventilation det mest effektiva verktyget för att minimera smittspridning.

Att förstå hur ventilation sänker dina risker för att få COVID-19 börjar med luftväxelkurser. Ett luftutbyte på en per timme innebär att luften som tillförs rummet under en timme är lika med luftvolymen i rummet. Luft växelkurs varierar från mindre än en för hem till runt 15-25 för sjukhusoperationsrum.

För klassrum motsvarar de nuvarande reglerna för primärt luftflöde ett luftutbyte på cirka sex per timme. Det betyder att luftmängden som förts in i rummet var tionde minut är lika stor som volymen i rummet.

Hur hög koncentrationen blir beror delvis på antalet personer i rummet, hur mycket de släpper ut och luftväxelkursen. Med social distansering som minskar klassrumspopulationerna med hälften och alla bär masker, är luften i många inomhusrum faktiskt renare nu än den var före pandemin.

Delar av rummet att undvika

Det är viktigt att komma ihåg att inte alla delar av ett rum har samma risk.

Rummets hörn kommer sannolikt att ha ett lägre luftutbyte - så partiklar kan dröja kvar där längre.

Att vara nära ett luftutlopp kan innebära att luftburna partiklar från resten av rummet kan skölja över dig. En studie av ventilationsluftflöde i en restaurang i Kina spårade sin roll i flera COVID-19-sjukdomar bland beskyddarna där.

Cirka 95% av partiklarna i rummet kommer att tas bort genom att de fungerar korrekt ventilationssystemet på 30 minuter, men en smittad person i rummet betyder att dessa partiklar också släpps ut kontinuerligt. Tempot för partikelavlägsnande kan accelereras genom att öka luftväxlingshastigheten eller lägga till andra tekniska kontroller såsom filtreringsenheter. Öppning av fönster kommer också ofta att öka den effektiva luftväxelkursen.

När skolor, restauranger, gallerior och andra gemensamma utrymmen börjar ta emot fler människor inomhus, förstå riskerna och följa CDC: s rekommendationer kan hjälpa till att minimera infektionsspridning.

Denna berättelse har uppdaterats (oktober 2020) med CDC: s nyligen släppta vägledning om aerosoler.Avlyssningen

Om författaren

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

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

Relaterade böcker:

Kroppen håller poängen: Hjärnans själ och kropp i läkningen av trauma

av Bessel van der Kolk

Den här boken utforskar sambanden mellan trauma och fysisk och mental hälsa, och erbjuder insikter och strategier för läkning och återhämtning.

Klicka för mer info eller för att beställa

Breath: The New Science of a Lost Art

av James Nestor

Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av andning, och erbjuder insikter och tekniker för att förbättra fysisk och mental hälsa.

Klicka för mer info eller för att beställa

Växtparadoxen: de dolda farorna i "hälsosam" mat som orsakar sjukdomar och viktökning

av Steven R. Gundry

Den här boken utforskar kopplingarna mellan kost, hälsa och sjukdomar, och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.

Klicka för mer info eller för att beställa

Immunitetskoden: Det nya paradigmet för verklig hälsa och radikal anti-aging

av Joel Greene

Den här boken erbjuder ett nytt perspektiv på hälsa och immunitet, som bygger på principer för epigenetik och erbjuder insikter och strategier för att optimera hälsa och åldrande.

Klicka för mer info eller för att beställa

Den kompletta guiden till fasta: läka din kropp genom intermittent, varannan dag och förlängd fasta

av Dr Jason Fung och Jimmy Moore

Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av fasta och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.

Klicka för mer info eller för att beställa