Специалисты Американского института физики (AIP) выяснили, что медицинская маска позволяет ограничить распространение капель слюны до 0,72 м, тогда как при обычном дыхании в помещении слюна расходится облаком на дистанцию 2,2 м. Источник: PhysOrg.
Рекомендации ВОЗ и американских ЦКЗ содержат условие дистанцирования между людьми, чтобы прекратить цепочки передачи коронавируса. Потребность социального дистанцирования для нераспространения COVID-19 оценивается врачами на основе различных медицинских исследований, продолжающихся в целях изучения точного механизма передачи вируса между людьми.
Специалисты из области физики жидкостей нескольких университетов – нью-йоркского Стоуни-Брук, цюрихского ETN, кембриджского Гарварда и сеульского Ханянг – наглядно продемонстрировали, что при нормальном дыхании больного ковидом человека капли слюны с частицами вируса способны подобно облаку охватить 2,2 метровую дистанцию за считанные 90 секунд.
При использовании лицевой медицинской маски дистанция распространения этих капель сокращается втрое. Так, согласно исследования физиков, капли слюны при нормальном дыхании человека, лицо которого защищено медицинской маской, за две минуты преодолевают только 0,72 м, что значительно меньше 1,8 м, рекомендованного Центрами контроля заболеваний (CDC).
Исследовательской группой разработана наиболее реалистичная модель компьютерного моделирования, чем были прежде. Ранее рассматривался аэрозольный перенос только при кашле и чихании человека, тогда как в данном исследовании наибольшее внимание уделено нормальному дыханию. Известно, что нормальное дыхание периодически создает струйные потоки с содержанием капель слюны, но скорость движения этих потоков – менее 1/10 скорости при чихании и кашле.
Ученые-физики обнаружили, что даже при обычной интенсивности дыхания создается сложное поле завихрений, способное распространять капли слюны из рта. Прежде эти завихрения не учитывались.
Соавтор исследования Али Хосронеджад сообщил: «Результаты наших исследований показывают, что нормальное дыхание при отсутствии лицевой маски вызывает периодическое возникновение прямонаправленных потоков и круговых завихрений, распространяющихся вперед и взаимодействующих с вихревыми потоками, созданными предыдущими циклами дыхания».
Возникающее поле со сложными завихрениями способно переносить аэрозольные капли на значительные дистанции. В тоже время медицинская маска рассеивает кинетическую энергию потоков, образующихся при выдыхании воздуха, блокирует образование завихрений и ограничивает полет капель, зараженных вирусом.
В исследовании учитывался эффект испарения капельной слюны. Выяснено, что при «безмасочном» дыхании каплю слюны на фронтальной части выдыхаемого потока воздуха испаряются лишь частично, достигая размера в 1/10 микрона. Если в помещении воздух будет застойным, то капли настолько маленького размера не оседают на поверхности на протяжение нескольких суток.
С использованием медицинской маски получается частично перенаправить выдыхаемый воздух к низу и существенно ограничить его движение вперед, отчего риски сохранения взвешенных в воздухе капель многократно ниже.
«Для упрощения модели дыхательного процесса нами не был учтен поток воздушно-слюнной смеси, выходящий через нос и учитывался только воздух, выдыхаемый ртом», — пояснил Хосронеджад. «В дальнейших исследованиях нами будут изучены результаты нормального дыхания через рот и нос».