Новий спосіб виявлення коронавірусу через системи вентиляції будівель
Огляд наукових журналів
В журналі « Science» вийшло ряд публікацій про виявлення коронавірусу через системи вентиляції будівель
Дослідники з Школи медицини Броді Університету Східної Кароліни знайшли новий спосіб виявлення вірусу, який викликає COVID-19, шляхом тестування повітря, що проходить через вентиляційні системи будівлі. Відкриття може призвести до більш раннього виявлення вірусу, покращення протоколів карантину, зниження передачі та зменшення кількості спалахів.
Цей метод також можна використовувати для тест на інші віруси та патогени, що передаються в повітрі, такі як грип.
Дослідники збирали зразки з двох великих студентських гуртожитків і ізолятора, в якому проживали студенти, у яких тести на COVID-19 давали позитивний результат кілька разів на тиждень протягом більше трьох місяців, починаючи з січня 2021 року.
Було зібрано загалом 248 проб повітря.Тестування виявило наявність SARS-COV-2 у пробах повітря ізолятора 100% часу. У гуртожитках, де студенти ще не перебували в ізоляції від COVID-19, дослідники змогли виявити вірус у пробах повітря в 75% випадків, коли студенти на тому ж поверсі пізніше дали позитивний результат за даними ПЛР-аналізу.
Подібно до тестування стічних вод будівлі, впровадження відбору проб повітря в будівлі в більш широкому масштабі може дозволити раніше виявити вірус, особливо в загальних приміщеннях.
Виявлення в повітрі забезпечує завчасне сповіщення про потенційні ризики в певних місцях всередині будівлі і наступний респіраторний вірус, з яким ми стикнемося, може бути не таким стабільним, і виявлення в повітрі дозволить нам швидко реагувати.
Друге дослідження, яке було проведено Національною лабораторією Лоуренса Берклі свідчить про те, що погана циркуляція повітря в приміщенні збільшує потенційний вплив забруднюючих речовин до шести разів.
Експерименти Лабораторії Берклі показують, що певні обставини призведуть до поганого перемішування повітря в приміщенні, а це означає, що забруднення в повітрі не можуть бути ефективно розсіяні та видалені за допомогою вентиляції на рівні будівлі.
Використовуючи CO 2 як індикатор для відстеження невеликих респіраторних аерозолів, які рухаються з повітряними потоками в кімнаті, команда лабораторії Берклі виявила, що коли верхні вентиляційні отвори (або дифузори) подають нагріте повітря, це створює умови термічної стратифікації, які блокують потік чистого повітря. вниз до «дихальної зони» на середній висоті кімнати.
В результаті, навіть коли люди сидять на відстані більше ніж 6 футів один від одного, деякі мешканці можуть піддаватися впливу респіраторних аерозолів інших зі швидкістю в 5-6 разів вищою, ніж якби в одній кімнаті було добре змішано.
Якщо повітря погано змішано, з точки зору COVID у вас можуть виникнути потенційні гарячі точки. Отже, якщо в кімнаті є одна інфікована людина, замість того, щоб повністю розсіяти їх видих, а потім належним чином розбавити та видалити за допомогою системи вентиляції, інша людина, яка сидить поруч з ними або навіть через кімнату, може отримати високу концентрацію вірусного аерозолю цієї інфікованої людини.
Така ситуація виникне лише у випадку, якщо нагріте повітря подається з верхніх дифузорів. Коли подається холодне або нейтральне повітря, дослідники не бачили теплової стратифікації; натомість за цих обставин було виявлено, що кімната добре змішана.
Хоча основний ризик від верхнього опалення був відомий роками, раніше його кількісно не оцінювали в контрольованих, але реалістичних умовах наради або класної кімнати.
Вентиляція необхідна для підтримки хорошої якості повітря.
Дослідження показало, що є просте рішення: використання портативних очищувачів повітря, які втягують повітря знизу і виштовхують його зверху. Вони забезпечують змішування, а потім фільтрують повітря, тому вигода подвійна.
9 манекенів у кімнаті
Дослідники розмістили вісім термоманекенів і забезпечили викид аерозолів у кімнаті розміром 20 на 30 футів, створеній спочатку як конференц-зал, де учасники сидять по колу, а потім змінюються як класна кімната: один стоїть у передній частині кімнати, а вісім учасників – обличчям вперед.
У цьому дослідженні манекени виділили шлейфи тепла, як і людина. CO 2 виділявся на рівні рота, щоб імітувати невеликі респіраторні аерозолі. Температуру CO 2 , а також швидкість його виділення регулювали, щоб імітувати розмову людини.
Експерименти проводилися в FLEXLAB(R), будівельному симуляторі та випробувальному стенді лабораторії Берклі.
«За допомогою FLEXLAB ми змогли контролювати кожен аспект системи HVAC, завдяки чому ми змогли повторити так багато різних умов для двох типів конфігурацій заселення», — сказала Челсі Пребл, науковець з лабораторії Берклі та UC Berkeley та співавтор дослідження.
«Ми також змогли провести вимірювання температури та швидкості повітря в кімнаті на додаток до наших вимірювань CO 2 . Це допомогло нам перевірити та кількісно визначити проблему змішування».
Попередні дослідження встановили, що CO 2 може діяти як проксі для поведінки дисперсії невеликих респіраторних аерозолів або частинок розміром менше 5 мікрон (одна мільйонна частина метра). У той час як респіраторні аерозолі складаються з частинок широкого діапазону розмірів, від субмікронних до міліметрів, ця стаття зосереджена на менших частинках, які рухаються здебільшого разом із повітряними потоками. Більші частинки, які поводяться по-різному, стануть предметом подальшого аналізу.
«Ми випустили частинки та CO 2 на різних манекенах і спробували побачити, як ці індикатори та частинки поширюються по кімнаті», — сказав Хаоран Чжао, докторант Лабораторії Берклі та співавтор дослідження. «Ми мали CO 2 датчиків в кожному кутку кімнати на різних висотах , а також в зоні дихання кожного манекена.»
Автори обережно відзначають, що їх дослідження розглядає лише відносний ризик поганих та добре змішаних умов; його не можна використовувати безпосередньо для прогнозування ризику зараження.
Ще одне цікаве дослідження було проведено в Наньянському технологічному університеті: Використання системи спостереження за відбором проб повітря в приміщеннях для виявлення COVID-19
Команда вчених і лікарів Сінгапурського центру інженерії екологічних наук про життя (SCELSE) в Наньянському технологічному університеті, Сінгапур (NTU Singapore) і Медичної школи NUS Yong Loo Lin розробила можливість виявляти в повітрі РНК SARS-CoV-2 – нуклеїнову кислоту, що кодує вірус, що викликає COVID-19 – у приміщенні шляхом відбору проб повітря у двох стаціонарних палатах великої сінгапурської лікарні, що доглядають за активними пацієнтами з COVID-19. Дослідження проб повітря дозволило виявити вищий рівень виявлення РНК SARS-CoV-2 (72%) порівняно зі зразками поверхневих мазків (9,6%), зібраними на тій самій площі.
Висновки вказують на потенціал повітряної системи спостереження, яка відстежує наявність вірусу та забезпечує раннє попередження про ризики зараження, що було б особливо цінним у лікарнях та будинках престарілих і в закритих місцях, де збирається велика кількість людей.
Доктор Ірван Лухунг, старший науковий співробітник SCELSE і співведучий автор дослідження, сказав: «Це дослідження продемонструвало універсальність та чутливість відбору проб повітря для моніторингу SARS-CoV-2 у лікарнях, що раніше вважалося неможливим через високу вентиляцію. кількість лікарняних палат. Така можливість повітряного спостереження може внести цінний внесок у забезпечення безпеки медичного персоналу на передовій у цій пандемії. У лікарнях із великою щоденною кількістю пацієнтів із COVID-19 використання рутинної програми повітряного спостереження з високою чутливістю може бути корисним у виявленні вірусу на ранніх стадіях та допомозі убезпечити медичний персонал на передовій».
Ці дослідження сприяють потенційному використанню пристрою, який аналізує повітря на наявність вірусу в навколишньому середовищі, для надання додаткових інструментів масового скринінгу.
Джерела:
Новий спосіб виявлення коронавірусу через системи вентиляції будівель
https://www. daily.com/releases/2021/11/211110131659.htm
Погана циркуляція повітря в приміщенні збільшує потенційний вплив забруднюючих речовин до шести разів
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210922121908.htm
Використання системи спостереження за відбором проб повітря в приміщеннях для виявлення COVID-19
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/10/211008105747.htm
