Simulátor kýchania ukazuje šírenie neviditeľných baktérií
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 28. 1. 2025
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Kašľajúci, kýchajúci, 3D vytlačený model ľudského nosa a horných dýchacích ciest poskytol výskumníkom lepšie pochopenie toho, ako sa prenášajú infekcie prenášané vzduchom. Tieto poznatky by mohli pomôcť pri vývoji účinných spôsobov znižovania tohto šírenia.
Celosvetová pandémia COVID-19 ukázala, ako ľahko sa môžu respiračné ochorenia šíriť prostredníctvom kašľa a kýchania. Presná replikácia prenosu chorôb prenášaných vzduchom je preto nevyhnutná na pochopenie spôsobu šírenia respiračných chorôb. Nie vždy je však možné získať chorých ľudí na štúdie.
Na tento účel výskumníci z Universitat Rovira i Virgili (URV) v Španielsku navrhli a zostrojili 3D model horných dýchacích ciest a nosovej dutiny človeka, ktorý je schopný simulovať kašeľ a kýchanie, aby sa lepšie študovalo šírenie častíc prenášajúcich choroby.
„Táto nová experimentálna zostava sa tu používa na generovanie výdychov pripomínajúcich ľudské kašle a kýchnutia s nastaviteľnými parametrami, ktoré sa používajú na kontrolu sily výdychu vzduchu,“ uviedli výskumníci. „Pomocou realistických trojrozmerných (3D) vytlačených modelov horných dýchacích ciest a nosovej dutiny môžeme skúmať úlohu sily výdychu a úlohu nosových dýchacích ciest (zablokovaním alebo nezablokovaním nosných dierok modelu) na rozptyl aerosólového oblaku.“
Nosová dutina má zásadný význam pre dynamiku prúdenia vzduchu a veľkosť, smer a rýchlosť rozptylu častíc vylučovaných počas kašľa alebo kýchania. Existujú aj rozdiely medzi časticami vylučovanými nosom alebo ústami. Keďže tieto faktory ovplyvňujú prenos chorôb, výskumníci chceli navrhnúť model dýchacích ciest, ktorý by bol čo najvernejší.
Výskumníci použili vysokorýchlostné kamery a laserový lúč na skúmanie toho, ako sa častice vzduchu rozptyľujú vo vzduchu v reálnom čase. Merali trajektóriu a šírku oblaku častíc v rôznych experimentálnych podmienkach navrhnutých tak, aby imitovali rôzne „prudké výdychové udalosti“ cez nos alebo ústa.
Výskumníci zistili, že výdych cez nos spôsobuje, že sa infekčné častice odkláňajú smerom nadol, čím sa rozptyľujú viac vertikálne a menej horizontálne. Tvrdia, že to síce môže znížiť riziko prenosu ochorenia na ľudí v bezprostrednej blízkosti, ale zároveň to znamená, že častice zostanú dlhšie visieť vo vzduchu. V uzavretých priestoroch so slabou ventiláciou to môže z dlhodobého hľadiska zvýšiť riziko vystavenia ostatných osôb.
Naopak, výdych cez ústa spôsobil, že infekčné častice putovali ďalej, po horizontálnejšej dráhe. Tento spôsob rozptylu podľa výskumníkov zvyšuje riziko šírenia infekcie na ľudí v tesnej blízkosti, keďže častice pravdepodobne dopadnú priamo na nich, najmä počas rozhovorov tvárou v tvár alebo v spoločnom prostredí.
„Tieto výsledky nám pomáhajú pochopiť, ako sa jadrá častíc rozptyľujú vo vnútorných priestoroch, a teda ako sa choroby prenášajú vzduchom,“ povedal Nicolás Catalán, výskumník z Katedry strojárstva URV a hlavný autor štúdie.
Hoci je potrebná ďalšia štúdia na preskúmanie toho, ako faktory prostredia, ako je vlhkosť a teplota, ovplyvňujú šírenie častíc, poznatky získané z tejto štúdie môžu byť podkladom pre stratégie vetrania v reštauráciách, učebniach, nemocniciach, verejnej doprave a podobne.
„Optimalizácia ventilačných systémov na základe dynamiky oblakov častíc má potenciál výrazne znížiť riziko prenosu chorôb prenášaných vzduchom,“ uviedli výskumníci.
Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Physics of Fluids.
