Dinamika fluida

U potrazi za boljom maskom: Znanstvenici istražuju kako se zaraza širi kapljicama dok kašljemo, kišemo, govorimo i dišemo

  • Autor: Mladen Smrekar
  • Zadnja izmjena 12.05.2020 21:49
  • Objavljeno 12.05.2020 u 21:47
Politika borbe protiv širenja zaraze temelji se na zastarjelim saznanjima iz tridesetih godina prošlog stoljeća, kažu istraživači

Politika borbe protiv širenja zaraze temelji se na zastarjelim saznanjima iz tridesetih godina prošlog stoljeća, kažu istraživači

Izvor: Profimedia / Alamy / Autor: Olegs Petuhovs

Kako se kapljice formiraju i kako se kreću, kako šire zarazu i koliko nam u zaštiti pomažu maske, sve su to pitanja na koja je tim znanstvenika pokušao pronaći odgovor, a rezultate istraživanja objavio je Journal of Fluid Mechanics

Zdravstveni savjeti za izbjegavanje respiratornih bolesti uglavnom se nisu mijenjali još od španjolske gripe 1918. Držite razmak; često perite ruke sapunom i vodom; nos i usta prekrijte maskom... Takve smjernice temelje se na razumijevanju da se respiratorne infekcije šire kapljicama virusa koje zaraženi ljudi izbacuju dok kašlju, kišu ili dišu.

Ali i stoljeće nakon što je španjolska gripa ubila 50 milijuna ljudi ostaje misterija to kako se kreću kapljice tekućine, piše Hub Sveučilišta Johnsa Hopkinsa. Tim se pitanjem pozabavio i Rajat Mittal, profesor strojarstva na tehničkoj školi Whiting i stručnjak za dinamiku fluida.

Širenje zaraze

Kako se kapljice formiraju i kako se kreću, kako šire zarazu i koliko nam u zaštiti pomažu maske, sve su to pitanja na koja je Mittalov tim pokušao pronaći odgovor, a rezultate istraživanja objavio je Journal of Fluid Mechanics.

Znano je to da se respiratorne infekcije šire kapljicama koje prenose virus zrakom ili dodirivanjem onečišćene površine. Prijenos ovisi o velikom broju čimbenika, uključujući broj kapljica, njihovu veličinu i brzinu tijekom kašljanja, kihanja i disanja.

Računalna simulacija protoka kapljica koje ispušta maska

Računalna simulacija protoka kapljica koje ispušta maska

Izvor: Ostale fotografije / Autor: JUNG-HEE SEO / JHU

Kihanje, naprimjer, može izbaciti tisuće velikih kapljica relativno velikom brzinom, dok ih kašalj stvara deset do 100 puta manje. Razgovorom se izbacuje oko 50 kapljica u sekundi, a one lebde i prenose infekciju udisanjem. Veće kapljice, izbačene kihanjem i kašljanjem, onečišćuju površine i prenose infekciju dodirom.

Puno je istraživanja posvećeno stvaranju i transportu kapljica, a ovaj rad fokusirao se na stvaranje kapljica tijekom uobičajenih aktivnosti, poput disanja i razgovora.

'Hipoteza je da se virus prenosi vrlo sitnim kapljicama zrakom', kaže istraživač Rui Ni. 'Trenutno ne razumijemo u potpunosti kako ova maglica djeluje na transport virusa.'

Zapravo, jedna citirana studija pokazuje da velike kapljice izbačene kihanjem mogu prijeći šest metara, pa držanje distance od dva metra i nije neka zaštita od zaraze. Nedovoljno su istražena i pitanja isparavanja i udisanja kapljica, njihovog ponašanja u zatvorenom i otvorenom prostoru te utjecaj temperature i vlage na brzinu prijenosa.

Sve poznate strategije temelje se na onome što kreatori politika misle da znaju o fizici protoka kapljica. Ali Mittal i Ni upozoravaju kako se velik dio toga zasniva na zastarjelim informacijama.

Unutarnja i vanjska zaštita

'Zalažemo se za bolju kvantifikaciju, podatke potkrijepljene brojkama', kaže Mittal. 'Puno toga što sada radimo u borbi protiv Covida-19 temelji se na podacima iz tridesetih godina prošlog stoljeća. A otad smo naučili puno toga.'

Naprimjer, još nemamo jasan stav o korisnosti maske. One su obično dizajnirane tako da štite osobu koja je nosi. No maske koje štite od prijenosa koronavirusa trebale bi pružiti i unutarnju i vanjsku zaštitu, štiteći druge koliko i korisnika.

'Znanstvenici mogu bolje razumjeti kako poboljšati vanjsku zaštitu simulirajući protok uzrokovan prazninama oko nosa i usta', kaže profesor strojarstva Jung-Hee Seo, a koji s Mittalom i drugim znanstvenicima radi računalne simulacije protoka zraka i disperzije kapljica u maskama. Ove simulacije uzimaju u obzir različite oblike lica i strukture maski kako bi ocijenile njihovu učinkovitost.

  • +4
  • +1

Maske Ýrúrarí Jóhannsdóttir

Izvor: Profimedia / Autor: Yrurai / Ferrari / Profimedia

Studija je u vrlo ranoj fazi, ali na kraju bi ove simulacije mogle pružiti bolji dizajn maski, dodaje Mittal. A to je važno u vremenima popuštanja mjera širom svijeta.

'Pomislite samo na studente koji se vraćaju u kampuse. Znamo li više o aerodinamici kretanja kapljica, mogli bismo redizajnirati klimatizacijske sustave kako bismo smanjili disperziju kapljica', kaže Ni. 'Isto vrijedi za staračke domove. Ako svi nosimo maske, kako to utječe na održavanje razmaka između ljudi? Iskoristimo li znanost, možemo otvoriti zemlju na sigurniji način.'

Razumijevanje dinamike fluida može pridonijeti sigurnijim rješenjima i bolje nas pripremiti za očekivani drugi val pandemije ili borbu protiv širenja neke druge bolesti, uvjeren je Mittal.

Pregled tjedna bez spama i reklama

Prijavi se na naš newsletter i u svoj inbox primaj tjedni pregled najvažnijih vijesti!