Исследования воздушного потока могут уменьшить распространение заболеваний и загрязнений

Поток воздуха в комнате может повлиять на передачу вирусов, таких как COVID-19.

Ученый из Техасского университета A&M AgriLife Research изучает, как отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, системы отопления, вентиляции и кондиционирования, конфигурации систем и конструкции зданий могут уменьшить распространение микроорганизмов, включая вирусы, которые вредны для здоровья человека.

Доктор Мария Кинг, директор Центра сельскохозяйственной инженерии и науки о качестве воздуха при Департаменте биологической и сельскохозяйственной инженерии, недавно получила двухлетний грант Национального института здравоохранения в размере 400 000 долларов США на изучение воздушных путей распространения патогенов в медицинских учреждениях. Исследование должно пролить свет на практически невидимый аспект проектирования зданий, который оказывает большое влияние на здоровье человека.

Кинг сказал, что исследование захватывающим и инновационным образом объединяет научные дисциплины, включая биологию, вирусологию, компьютерное моделирование и инженерию, с прикладными исследованиями. Исследование также появилось после того, как мир потратил несколько лет на борьбу со вспышками COVID-19, который в основном распространяется по воздуху.

По словам Кинга, эта инновационная инженерная перспектива оказывает большое влияние на то, как предприятия смотрят на конструкцию воздушного потока.

«Использование инженерии для решения проблем медико-биологических наук существенно меняет наш взгляд на профилактику заболеваний», — сказала она. «Мы осознаем потенциал, который инженерные инструменты и перспективы могут предоставить для решения проблем санитарии или борьбы с микробами и организмами, которые влияют на здоровье человека».

Системы вентиляции являются частью большинства построенных сред, поэтому изучение влияния свойств воздуха на аэрозольные вирусы имеет решающее значение. Исследователи будут использовать моделирование воздушных потоков, чтобы визуально представить, как патогены могут перемещаться в пространстве в зависимости от различных факторов. Исследование Кинга ответит на фундаментальные вопросы, связанные с этим движением.

Кинг надеется, что новый проект поможет ученым и инженерам узнать, как вирусы передаются через космос в различных формах биоаэрозолей, например, в виде капель при кашле или чихании.

Цель состоит в том, чтобы помочь разработать и внедрить междисциплинарные стратегии и рекомендации по вентиляции в рамках проектирования, лечения и мониторинга заболеваний в медицинских учреждениях, которые могут быть применены к другим искусственным средам.

Кроме того, команда стремится узнать, как такие факторы, как температура, влажность и скорость воздуха, переносят капли различного размера через пространства с различной конфигурацией, размерами, характеристиками поверхности и другими характеристиками, сказала она. Понимание условий, которые способствуют более высокому воздействию болезнетворных микроорганизмов, может помочь в разработке проектов, которые уменьшат захват и распространение патогенов.

Ранее Кинг показал, что комбинированные подходы к моделированию и отбору проб могут смягчить перемещение переносимых по воздуху инфекционных микроорганизмов через вентиляцию.

Например, Кинг изучал потоки воздуха на мясоперерабатывающем заводе с помощью моделирования, чтобы показать, как барьеры, очень похожие на прозрачные пластиковые щиты на кассах в продуктовых магазинах, могут влиять на распространение патогенов между людьми, работающими рядом друг с другом на технологической линии. Моделирование показало, что барьеры влияют на поток воздуха, но дополнительная защита над каждым работником значительно улучшит защиту.

Кинг сказал, что моделирование и симуляция воздушного потока требуют невероятного количества входных данных и сложных вычислительных технологий в ресурсах группы высокопроизводительных исследовательских вычислений Texas A&M, чтобы правильно визуализировать схемы воздушного потока. Исследовательская группа также будет использовать коллекторы биоаэрозолей с большим объемом воздуха, чтобы изучить, как вирусы могут распространяться по системе HVAC с различными конфигурациями впуска и выпуска и скоростью воздухообмена.

Помимо Кинга, в исследовательскую группу также входят доктор Сандун Фернандо, который недавно был назначен на должность профессора Dow Chemical, и доктор Зивко Николов, работающие на кафедре биологической и сельскохозяйственной инженерии. Еще одним членом команды является доктор Габриэль Хамер, доцент кафедры энтомологии.