การวิจัยเปิดเผยว่าการไหลเวียนของอากาศภายในรถอาจส่งผลต่อความเสี่ยงในการแพร่เชื้อ COVID-19 อย่างไร

การศึกษาโดยทีมนักวิจัยของมหาวิทยาลัยบราวน์ ได้ใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อจำลองการไหลของอากาศภายในรถยนต์ขนาดเล็กที่มีหน้าต่างเปิดหรือปิดหลายแบบ การจำลองแสดงให้เห็นว่าการเปิดหน้าต่าง ยิ่งมากยิ่งดี สร้างรูปแบบการไหลเวียนของอากาศที่ลดความเข้มข้นของอนุภาคในอากาศที่แลกเปลี่ยนระหว่างคนขับและผู้โดยสารคนเดียวได้อย่างมาก นักวิจัยพบว่าการระเบิดระบบระบายอากาศของรถไม่ได้ทำให้อากาศไหลเวียนได้ดีพอๆ กับหน้าต่างที่เปิดอยู่สองสามบาน Asimanshu Das นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก Brown's School of Engineering และผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า "การขับรถเปิดหน้าต่างและเปิดเครื่องปรับอากาศหรือเครื่องทำความร้อนถือเป็นสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุด" "สถานการณ์ที่ดีที่สุดที่เราพบคือการเปิดหน้าต่างทั้งสี่บาน แต่การเปิดไว้หนึ่งหรือสองบานก็ยังดีกว่าการปิดหน้าต่างทั้งหมด" Das ร่วมเป็นผู้นำการวิจัยกับ Varghese Mathai อดีตนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Brown ซึ่งปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่ University of Massachusetts, Amherst การศึกษาได้รับการตี พิมพ์ในวารสารScience Advances นักวิจัยเน้นย้ำว่าไม่มีวิธีใดที่จะขจัดความเสี่ยงได้อย่างสมบูรณ์ และแน่นอนว่าแนวทางปัจจุบันจากศูนย์ควบคุมโรคแห่งสหรัฐอเมริกา (CDC) ระบุว่าการเลื่อนการเดินทางและการอยู่บ้านเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการปกป้องสุขภาพส่วนบุคคลและชุมชน เป้าหมายของการศึกษาเพียงเพื่อศึกษาว่าการเปลี่ยนแปลงของกระแสลมภายในรถอาจทำให้แย่ลงหรือลดความเสี่ยงของการแพร่เชื้อโรคได้อย่างไร แบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการศึกษาจำลองรถที่มีพื้นฐานมาจาก Toyota Prius อย่างหลวมๆ โดยมีคนสองคนอยู่ข้างใน คนขับและผู้โดยสารนั่งอยู่ที่เบาะหลังฝั่งตรงข้ามกับคนขับ นักวิจัยเลือกการจัดที่นั่งแบบนี้เพราะเพิ่มระยะห่างทางกายภาพระหว่างคนสองคน (แม้ว่าจะยังน้อยกว่า 6 ฟุตที่แนะนำโดย CDC) แบบจำลองจำลองการไหลของอากาศรอบๆ และภายในรถที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 50 ไมล์ต่อชั่วโมง ตลอดจนการเคลื่อนที่และความเข้มข้นของละอองลอยที่มาจากทั้งคนขับและผู้โดยสาร ละอองลอยเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่สามารถคงอยู่ในอากาศเป็นระยะเวลานาน พวกเขาคิดว่าเป็นวิธีหนึ่งในการแพร่กระจายของไวรัส SARS-CoV-2 โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ปิด เหตุผลส่วนหนึ่งที่การเปิดหน้าต่างดีกว่าในแง่ของการส่งผ่านละอองลอยก็เพราะว่ามันเพิ่มจำนวนการเปลี่ยนแปลงของอากาศต่อชั่วโมง (ACH) ภายในรถ ซึ่งช่วยลดความเข้มข้นโดยรวมของละอองลอย แต่ ACH เป็นเพียงส่วนหนึ่งของเรื่องราวเท่านั้น นักวิจัยกล่าว การศึกษาแสดงให้เห็นว่าหน้าต่างที่เปิดต่างกันสร้างกระแสอากาศที่แตกต่างกันภายในรถซึ่งอาจเพิ่มหรือลดการสัมผัสกับละอองลอยที่เหลืออยู่ เนื่องจากการไหลของอากาศผ่านภายนอกรถ ความดันอากาศใกล้กระจกหลังมักจะสูงกว่าความดันที่กระจกหน้า เป็นผลให้อากาศมีแนวโน้มที่จะเข้าไปในรถทางกระจกหลังและออกทางกระจกหน้า เมื่อเปิดหน้าต่างทั้งหมด แนวโน้มนี้จะสร้างกระแสสองทิศทางที่แยกจากกันไม่มากก็น้อยที่ด้านใดด้านหนึ่งของห้องโดยสาร เนื่องจากผู้โดยสารในแบบจำลองนั่งอยู่คนละฟากของห้องโดยสาร จึงมีอนุภาคน้อยมากที่จะถูกถ่ายโอนระหว่างทั้งสอง ผู้ขับขี่ในสถานการณ์นี้มีความเสี่ยงสูงกว่าผู้โดยสารเล็กน้อย เนื่องจากการไหลของอากาศโดยเฉลี่ยในรถจะไหลจากด้านหลังไปด้านหน้า รถยนต์ แต่ผู้โดยสารทั้งสองจะสัมผัสได้ถึงการถ่ายเทอนุภาคที่ต่ำกว่าอย่างมากเมื่อเทียบกับสถานการณ์อื่นๆ การจำลองสำหรับสถานการณ์ที่บางหน้าต่างไม่ทำงานแต่ไม่ใช่ทั้งหมดทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ไม่เป็นไปตามสัญชาตญาณ ตัวอย่างเช่น บางคนอาจคาดหวังว่าการเปิดหน้าต่างข้างผู้โดยสารแต่ละคนโดยตรงอาจเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการลดการเปิดรับแสง การจำลองพบว่าแม้ว่าการกำหนดค่านี้จะดีกว่าการไม่ปิดหน้าต่างเลย แต่ก็มีความเสี่ยงสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการปิดหน้าต่างตรงข้ามผู้โดยสารแต่ละคน Kenny Breuer ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมของสถาบันกล่าวว่า "เมื่อหน้าต่างตรงข้ามผู้โดยสารเปิดอยู่ คุณจะได้รับกระแสน้ำที่ไหลเข้าสู่รถด้านหลังคนขับ ไหลไปทั่วห้องโดยสารด้านหลังผู้โดยสาร จากนั้นออกไปทางหน้าต่างด้านหน้าฝั่งผู้โดยสาร" บราวน์และผู้เขียนอาวุโสของงานวิจัย "รูปแบบดังกล่าวช่วยลดการปนเปื้อนข้ามระหว่างผู้ขับขี่และผู้โดยสาร" สิ่งสำคัญคือต้องสังเกต นักวิจัยกล่าวว่าการปรับการไหลเวียนของอากาศไม่สามารถทดแทนการสวมหน้ากากของผู้โดยสารทั้งสองเมื่ออยู่ในรถ และการค้นพบนี้จำกัดอยู่เพียงการสัมผัสละอองลอยที่อาจมีเชื้อโรค การศึกษาไม่ได้สร้างแบบจำลองของละอองในระบบทางเดินหายใจที่ใหญ่ขึ้นหรือความเสี่ยงต่อการติดเชื้อไวรัส ถึงกระนั้น นักวิจัยกล่าวว่าการศึกษานี้ให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่อันมีค่าเกี่ยวกับรูปแบบการไหลเวียนของอากาศภายในห้องโดยสารของรถยนต์ ซึ่งเป็นสิ่งที่ได้รับความสนใจเพียงเล็กน้อยก่อนหน้านี้ Breuer กล่าวว่า "นี่เป็นการศึกษาชิ้นแรกที่เราทราบว่าเป็นการดูสภาพปากน้ำภายในรถยนต์จริงๆ" "มีงานวิจัยบางชิ้นที่พิจารณาว่ามลพิษภายนอกเข้ามาในรถมากน้อยเพียงใด หรือควันบุหรี่ตกค้างอยู่ในรถนานเพียงใด แต่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการศึกษารูปแบบการไหลของอากาศโดยละเอียด" การวิจัยเติบโตจากหน่วยงานวิจัย COVID-19 ที่จัดตั้งขึ้นที่ Brown เพื่อรวบรวมผู้เชี่ยวชาญจากทั่วมหาวิทยาลัยเพื่อจัดการกับแง่มุมต่าง ๆ ของการแพร่ระบาด เจฟฟรีย์ เบลีย์ รองศาสตราจารย์ด้านพยาธิวิทยาและเวชศาสตร์ในห้องปฏิบัติการ และผู้เขียนร่วมของการศึกษาการไหลเวียนของอากาศ เป็นผู้นำกลุ่ม Bailey รู้สึกประทับใจกับความรวดเร็วของการวิจัย โดย Mathai แนะนำให้ใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ที่สามารถทำได้ในขณะที่การวิจัยในห้องปฏิบัติการที่ Brown ถูกหยุดชั่วคราวเนื่องจากโรคระบาด Bailey กล่าวว่า "นี่เป็นตัวอย่างที่ดีของการที่สาขาวิชาต่างๆ สามารถรวมตัวกันได้อย่างรวดเร็วและสร้างผลการวิจัยที่มีค่า "ฉันได้พูดคุยกับ Kenny สั้นๆ เกี่ยวกับแนวคิดนี้ และภายในสามหรือสี่วัน ทีมงานของเขาก็ได้ทำการทดสอบเบื้องต้นแล้ว นั่นเป็นหนึ่งในสิ่งที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับการอยู่ในสถานที่เช่น Brown ซึ่งผู้คนกระตือรือร้นที่จะทำงานร่วมกันและทำงานในสาขาต่างๆ "