معلومة

الفرق بين انتقال الهباء الجوي والقطيرات للأمراض المحمولة جواً

الفرق بين انتقال الهباء الجوي والقطيرات للأمراض المحمولة جواً


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد كنت أقوم ببعض قراءة الجائحة ولم أجد سبب التمييز بين الانتقال عن طريق الهباء الجوي والقطرات. بعض المواد تعطي حدًا للمقاس 5 ميكرون ؛ كيف هذا مهم؟

تم ذكر الهباء أيضًا على أنه إما رطب (قطرات صغيرة) أو جاف (بقايا جافة من قطرة متبخرة). هل هذا يعني أن القطرات يمكن أن تتبخر بدرجة كافية لتُعد بمثابة رذاذ؟


الهباء الجوي هو ايقاف عن العمل من القطرات أو الجسيمات في الهواء. "التعليق" يعني أن القطرات أو الجسيمات موقوف عن العمل في الهواء ولا تسقط بالجاذبية فقط. يمكن تعليق القطرات الصغيرة جدًا بهذه الطريقة بواسطة الحركة البراونية من جزيئات الهواء: تتحرك جزيئات الهواء بشكل عشوائي (تشير سرعتها إلى درجة حرارة الهواء) وتضرب هذه القطرات الصغيرة ذهابًا وإيابًا وتمنعها من السقوط كما تفعل عادةً بسبب الجاذبية. لكن القطرات الأكبر تكون كبيرة جدًا ، والحركة البراونية للهواء ليست قوية بما يكفي لإبقائها معلقة ضد الجاذبية ، لذا فإن الحجم الأكبر يسقط ولا ينتج عنه رذاذ.

لذلك ، إذا كانت قطرات السعال كبيرة ، فسوف تسقط بسرعة - ونتيجة لذلك سيكون من الصعب انتقال المرض (يحتاج الشخص السليم إلى الوقوف بالقرب من الشخص المصاب لاستنشاق القطرات قبل أن تسقط) . ومع ذلك ، إذا كانت القطرات أصغر من حجم ما ، فإنها تشكل - كما وصفت أعلاه - رذاذًا. يمكن تعليق مثل هذا الهباء الجوي في الهواء لفترة طويلة ، مما قد يعني أن الشخص الذي يمشي في غرفة يوجد فيها شخص سابقا عطس سوف يصاب. يمكن أن يعني أيضًا أن الهباء الجوي يمكن أن يطفو في جميع أنحاء الغرفة ، ويصيب شخصًا يقف بعيدًا جدًا عن المصدر.


انتقال الهباء الجوي للأمراض المعدية

موضوعي: تم تطوير مفهوم انتقال الهباء الجوي لحل القيود المفروضة على التعاريف التقليدية للنقل الجوي والقطيرات.

أساليب: كانت الطريقة مراجعة الأدبيات.

نتائج: الهباء الجوي المعدي عبارة عن مجموعة من الجسيمات المحملة بمسببات الأمراض في الهواء. قد تترسب جزيئات الهباء الجوي أو يستنشقها شخص حساس. يكون انتقال الهباء الجوي مقبولًا بيولوجيًا عندما تتولد الهباء الجوي المعدي من قبل أو من شخص معدي ، ويظل العامل الممرض قابلاً للحياة في البيئة لبعض الوقت ، والأنسجة المستهدفة التي يبدأ فيها العامل الممرض العدوى يمكن الوصول إليها من قبل الهباء الجوي. يتم تقييم المعقولية البيولوجية لانتقال الهباء الجوي لفيروس كورونا المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة والنوروفيروس ومناقشتها فيما يتعلق بالسل المتفطرة والإنفلونزا وفيروس الإيبولا.

الاستنتاجات: يعكس انتقال الهباء الجوي الفهم الحديث لعلوم الهباء الجوي ويسمح بشرح مناسب من الناحية الفيزيائية واختيار التدخل للأمراض المعدية.


الخطأ العلمي البالغ من العمر 60 عامًا والذي ساعد كوفيد على القتل

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

في وقت مبكر من صباح أحد الأيام ، توجهت Linsey Marr إلى طاولة غرفة الطعام الخاصة بها ، وانزلقت على سماعة رأس ، وأطلقت Zoom. على شاشة جهاز الكمبيوتر الخاص بها ، بدأت تظهر عشرات الوجوه المألوفة. كما رأت أيضًا عددًا قليلاً من الأشخاص الذين لم تكن تعرفهم ، بما في ذلك ماريا فان كيركوف ، المديرة الفنية لمنظمة الصحة العالمية لـ Covid-19 ، ومستشارين خبراء آخرين لمنظمة الصحة العالمية. كانت الساعة قد تجاوزت الساعة الواحدة ظهرًا بتوقيت جنيف في 3 أبريل / نيسان 2020 ، ولكن في بلاكسبرج ، فيرجينيا ، حيث تعيش مار مع زوجها وطفليها ، كان الفجر قد بدأ للتو في الفجر.

مار هو عالم الهباء الجوي في Virginia Tech وواحد من القلائل في العالم الذين يدرسون أيضًا الأمراض المعدية. بالنسبة لها ، بدا الفيروس التاجي الجديد وكأنه يمكن أن يتدلى في الهواء ، ويصيب أي شخص يتنفس ما يكفي منه. بالنسبة للأشخاص في الداخل ، يمثل ذلك خطرًا كبيرًا. لكن لا يبدو أن منظمة الصحة العالمية قد تمكنت من الإمساك بزمام الأمور. قبل أيام فقط ، كانت المنظمة قد غردت "حقيقة: # COVID19 ليس محمولًا جواً". لهذا السبب كانت مار تتخلى عن تمرينها الصباحي المعتاد لتنضم إلى 35 عالمًا آخر من علماء الهباء الجوي. كانوا يحاولون تحذير منظمة الصحة العالمية من أنها ارتكبت خطأ فادحًا.

أكثر من التكبير ، وضعوا القضية. لقد قاموا بالاطلاع على قائمة متزايدة من الأحداث المنتشرة في المطاعم ومراكز الاتصال وسفن الرحلات البحرية وبروفات الجوقة ، وهي الحالات التي أصيب فيها الناس بالمرض حتى عندما كانوا عبر الغرفة من شخص معدي. تتعارض الحوادث مع إرشادات السلامة الرئيسية لمنظمة الصحة العالمية المتمثلة في الحفاظ على مسافة 3 إلى 6 أقدام بين الأشخاص وغسل اليدين المتكرر. إذا كان فيروس SARS-CoV-2 قد سافر فقط في قطرات كبيرة سقطت على الأرض على الفور ، كما تقول منظمة الصحة العالمية ، أفلا كان بعد ذلك وغسل اليدين يمنعان مثل هذه الفاشيات؟ وجادلوا بأن الهواء المعدي هو الجاني الأكثر احتمالا. لكن يبدو أن خبراء منظمة الصحة العالمية غير متأثرين. إذا كانوا يريدون الاتصال بـ Covid-19 المحمولة جواً ، فإنهم يريدون المزيد من الأدلة المباشرة - والتي قد تستغرق شهورًا لجمعها ، على أن الفيروس كان وفيرًا في الهواء. في غضون ذلك ، كان الآلاف من الناس يمرضون كل يوم.

في مكالمة الفيديو ، تصاعدت التوترات. في مرحلة ما ، حاولت ليديا موراوسكا ، عالمة فيزياء الغلاف الجوي الموقرة التي رتبت الاجتماع ، شرح المدى الذي يمكن أن تنتقل إليه الجسيمات المعدية ذات الأحجام المختلفة. تتذكر مار أن أحد خبراء منظمة الصحة العالمية قطعها فجأة ، وأخبرها أنها مخطئة. صدمتها فظاظة. تقول: "أنت فقط لا تجادل مع ليديا حول الفيزياء".

قضى موراوسكا أكثر من عقدين في تقديم المشورة لفرع مختلف لمنظمة الصحة العالمية بشأن تأثيرات تلوث الهواء. عندما يتعلق الأمر ببقع السخام والرماد المنبعث من المداخن وأنابيب العادم ، قبلت المنظمة بسهولة الفيزياء التي كانت تصفها - وهي أن الجزيئات ذات الأحجام المتعددة يمكن أن تتدلى عالياً وتنتقل بعيدًا وتستنشق. الآن ، على الرغم من ذلك ، يبدو أن مستشاري منظمة الصحة العالمية يقولون إن هذه القوانين نفسها لا تنطبق على جزيئات الجهاز التنفسي المليئة بالفيروسات. لهم الكلمة المحمولة جوا يتم تطبيقه فقط على الجسيمات الأصغر من 5 ميكرون. لم يتمكن المعسكران في Zoom حرفياً من فهم بعضهما بعضاً في المصطلحات الخاصة بالمجموعة.

عندما انتهت المكالمة ، جلست مار بثقل ، وشعرت بإحباط قديم يتقلص بقوة في جسدها. لقد شعرت بالحكة للذهاب للركض ، لتتخلص من المشاة بسقوطها على الرصيف. تتذكر قائلة: "لقد شعرت أنهم اتخذوا قراراتهم بالفعل وأنهم كانوا فقط يسليوننا". لم يكن مار غريبًا على تجاهله من قبل أعضاء المؤسسة الطبية. غالبًا ما يُنظر إليها على أنها متطرفة معرفية ، فقد اعتادت على المثابرة من خلال الشك والرفض الصريح. لكن هذه المرة ، كانت أكثر بكثير من الأنا على المحك. كانت بداية وباء عالمي وقتًا فظيعًا للدخول في صراع على الكلمات. لكن كان لديها فكرة أن السجال اللفظي كان أحد أعراض مشكلة أكبر - أن العلم الذي عفا عليه الزمن كان أساس سياسة الصحة العامة. كان عليها أن تصل إليهم. لكن أولاً ، كان عليها حل لغز سبب فشل اتصالاتهم بشكل سيء للغاية.

أمضت مار السنوات العديدة الأولى من حياتها المهنية في دراسة تلوث الهواء ، تمامًا كما فعلت موراوسكا. لكن أولوياتها بدأت تتغير في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، عندما أرسلت مار طفلها الأكبر إلى الحضانة. في ذلك الشتاء ، لاحظت كيف اجتاحت موجات سيلان الأنف ونزلات البرد والأنفلونزا الفصول الدراسية ، على الرغم من إجراءات التطهير الصارمة للموظفين. "هل يمكن أن تكون هذه العدوى الشائعة في الهواء بالفعل؟" تعجبت. التقطت مار بعض الكتب الطبية التمهيدية لإرضاء فضولها.

وفقًا للقانون الطبي ، تنتقل جميع التهابات الجهاز التنفسي تقريبًا من خلال السعال أو العطس: عندما يقوم شخص مريض باختراق ، تتناثر البكتيريا والفيروسات مثل الرصاص من مسدس ، وتسقط بسرعة وتلتصق بأي سطح داخل دائرة نصف قطرها من 3 إلى 6 أقدام. إذا نزلت هذه القطرات على الأنف أو الفم (أو على يد تلامس الوجه بعد ذلك) ، يمكن أن تسبب عدوى. كان يُعتقد أن عددًا قليلاً فقط من الأمراض يكسر قاعدة القطيرات. تنقل الحصبة والسل بطريقة مختلفة توصف بأنها "محمولة جواً". تنتقل هذه العوامل الممرضة داخل الهباء الجوي ، وهي جزيئات مجهرية يمكن أن تبقى معلقة لساعات وتقطع مسافات أطول. يمكن أن تنتشر عندما يتنفس الأشخاص المصابون بالعدوى.

إن التمييز بين انتقال العدوى بالقطيرات والمحمول جواً له عواقب وخيمة. لمكافحة القطرات ، من الإجراءات الوقائية الرئيسية غسل اليدين بشكل متكرر بالماء والصابون. لمحاربة الهباء الجوي المعدي ، الهواء نفسه هو العدو. في المستشفيات ، يعني ذلك أجنحة عزل باهظة الثمن وأقنعة N95 لجميع الطاقم الطبي.

رسمت الكتب التي انقلبت مار الخط الفاصل بين القطرات والهباء الجوي عند 5 ميكرون. الميكرون هو وحدة قياس تساوي واحدًا من المليون من المتر. وفقًا لهذا التعريف ، فإن أي جسيم معدي يقل قطره عن 5 ميكرون هو رذاذ ، وأي جسيم أكبر هو قطرة. كلما نظرت أكثر ، وجدت هذا الرقم أكثر. كما أدرجت منظمة الصحة العالمية والمراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها 5 ميكرون كنقطة ارتكاز تم فيها تبديل انقسام القطرات والهباء الجوي.

كانت هناك مشكلة واحدة صغيرة حرفيًا: "فيزياءها كلها خاطئة" ، كما يقول مار. بدا هذا واضحًا لها من كل ما تعرفه عن كيفية تحرك الأشياء في الهواء. الواقع أكثر فوضوية بكثير ، حيث تبقى الجسيمات الأكبر من 5 ميكرون طافية وتتصرف مثل الهباء الجوي ، اعتمادًا على الحرارة والرطوبة وسرعة الهواء. تقول: "كنت أرى الرقم الخطأ مرارًا وتكرارًا ، ولقد وجدت هذا الأمر مزعجًا". الخطأ يعني أن المجتمع الطبي لديه صورة مشوهة لكيفية إصابة الناس بالمرض.

لينسي مار تقف أمام غرفة الضباب الدخاني في مختبرها في Virginia Tech. وتقول إن المؤسسة الطبية عاملتها لسنوات على أنها دخيلة.

لاحظ علماء الأوبئة منذ فترة طويلة أن معظم حشرات الجهاز التنفسي تتطلب اتصالًا وثيقًا لتنتشر. لكن في تلك المساحة الصغيرة ، يمكن أن يحدث الكثير. قد يسعل الشخص المريض قطرات على وجهك ، أو تنبعث منه رذاذات صغيرة تستنشقها ، أو تصافح يدك ، والتي تستخدمها بعد ذلك لفرك أنفك. قد تنقل أي من هذه الآليات الفيروس. يقول مار: "من الناحية الفنية ، من الصعب جدًا الفصل بينهما ومعرفة أيهما يسبب العدوى". بالنسبة للعدوى بعيدة المدى ، يمكن إلقاء اللوم على أصغر الجسيمات فقط. ولكن عن قرب ، كانت الجسيمات من جميع الأحجام تلعب دورًا. ومع ذلك ، لعقود من الزمان ، كان يُنظر إلى القطرات على أنها السبب الرئيسي.

قررت مار جمع بعض البيانات الخاصة بها. من خلال تركيب أجهزة أخذ عينات الهواء في أماكن مثل الرعاية النهارية والطائرات ، وجدت بشكل متكرر فيروس الإنفلونزا حيث قالت الكتب المدرسية إنه لا ينبغي أن يكون - مختبئًا في الهواء ، وغالبًا ما يكون في جزيئات صغيرة بما يكفي للبقاء عالياً لساعات. وكان هناك ما يكفي منه لإصابة الناس بالمرض.

في عام 2011 ، كان ينبغي أن يكون هذا خبرًا رئيسيًا. بدلاً من ذلك ، رفضت المجلات الطبية الكبرى مخطوطتها. حتى عندما أجرت تجارب جديدة أضافت دليلًا على فكرة أن الإنفلونزا كانت تصيب الناس عبر الهباء الجوي ، كان ناشرًا متخصصًا واحدًا فقط ، مجلة واجهة المجتمع الملكي، كانت متقبلة باستمرار لعملها. في عالم الأوساط الأكاديمية المنعزلة ، كانت الهباء الجوي دائمًا مجالًا للمهندسين والفيزيائيين ، وكانت مسببات الأمراض مصدر قلق طبي بحت ، وكان مار أحد الأشخاص النادرة الذين حاولوا تجاوز الفجوة. تقول: "لقد كنت هامشية بالتأكيد".

التفكير في أنه قد يساعدها في التغلب على هذه المقاومة ، فقد حاولت من وقت لآخر معرفة من أين جاء الرقم المعيب البالغ 5 ميكرون. لكنها كانت دائما عالقة. ذكرت الكتب المدرسية الطبية ببساطة أنها حقيقة ، دون اقتباس ، كما لو تم سحبها من الهواء نفسه. في النهاية سئمت من المحاولة ، واستمر بحثها وحياتها ، وتلاشى لغز 5 ميكرون في الخلفية. حتى ديسمبر 2019 ، عندما عبرت ورقة مكتبها من مختبر Yuguo Li.

كان لي باحثًا في الهواء الطلق في جامعة هونغ كونغ ، وقد صنع لنفسه اسمًا أثناء اندلاع السارس الأول ، في عام 2003. قدم تحقيقه في تفشي المرض في مجمع شقق أموي جاردنز أقوى دليل على أن فيروس كورونا يمكن أن ينتقل عبر الهواء. ولكن في العقود التي تلت ذلك ، كافح أيضًا لإقناع مجتمع الصحة العامة بأن حسابات المخاطر الخاصة بهم كانت معطلة. في النهاية ، قرر إجراء الرياضيات. أظهرت محاكاة لي الأنيقة أنه عندما يسعل الشخص أو يعطس ، كانت القطرات الثقيلة قليلة جدًا والأهداف - الفم المفتوح ، والأنف ، والعينان - أصغر من أن تسبب الكثير من العدوى. استنتج فريق لي ، بالتالي ، أن مؤسسة الصحة العامة كانت متخلفة وأن معظم نزلات البرد والإنفلونزا وأمراض الجهاز التنفسي الأخرى يجب أن تنتشر عبر الهباء الجوي بدلاً من ذلك.

وجادلوا بأن النتائج التي توصلوا إليها كشفت مغالطة حدود 5 ميكرون. وذهبوا إلى أبعد من ذلك ، حيث قاموا بتتبع الرقم إلى وثيقة عمرها عقود نشرها مركز السيطرة على الأمراض للمستشفيات. لم يستطع مار إلا أن يشعر بموجة من الإثارة. طلبت منها إحدى المجلات مراجعة جريدة لي ، ولم تخفي مشاعرها وهي ترسم ردها. في 22 كانون الثاني (يناير) 2020 ، كتبت: "هذا العمل مهم للغاية في تحدي العقيدة الحالية حول كيفية انتقال الأمراض المعدية في الرذاذ والهباء الجوي".

حتى أثناء تأليف ملاحظتها ، كانت الآثار المترتبة على عمل لي بعيدة كل البعد عن النظرية. بعد ساعات ، قطع مسؤولو الحكومة الصينية أي سفر من وإلى مدينة ووهان ، في محاولة يائسة لاحتواء مرض تنفسي لم يتم الكشف عن اسمه حتى الآن في المدن الكبرى التي يبلغ عدد سكانها 11 مليون شخص. مع إغلاق الوباء دولة تلو الأخرى ، طلبت منظمة الصحة العالمية ومركز السيطرة على الأمراض من الناس غسل أيديهم وتنظيف الأسطح والحفاظ على مسافة اجتماعية. لم يقلوا شيئًا عن الأقنعة أو مخاطر التواجد في الداخل.

بعد أيام قليلة من اجتماع زووم في أبريل مع منظمة الصحة العالمية ، تلقى مار بريدًا إلكترونيًا من عالم آخر للهباء الجوي كان قيد الاتصال ، وهو كيميائي الغلاف الجوي في جامعة كولورادو بولدر يدعى خوسيه لويس خيمينيز. لقد أصبح يركز على توصية منظمة الصحة العالمية بأن يبقى الناس على مسافة 3 إلى 6 أقدام من بعضهم البعض. بقدر ما يمكن أن يقول ، يبدو أن توجيه التباعد الاجتماعي هذا مبني على بعض الدراسات من ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين. لكن مؤلفي تلك التجارب جادلوا في الواقع لإمكانية انتقال العدوى عبر الهواء ، والتي بحكم التعريف قد تشمل مسافات تزيد عن 6 أقدام. لا يبدو أن أيًا منها يضيف شيئًا.

يستخدم العلماء أسطوانة دوارة لنشر الفيروسات ودراسة مدى جودة بقائهم في ظل ظروف مختلفة.

أخبرته مار عن مخاوفها بشأن حدود 5 ميكرون واقترحت أن قضيتهما قد تكون مرتبطة. إذا تم إنشاء المبدأ التوجيهي البالغ طوله 6 أقدام من تعريف غير صحيح للقطرات ، فإن خطأ 5 ميكرون لم يكن مجرد بعض التفاصيل الغامضة. يبدو أنها تقع في قلب التوجيهات المعيبة لمنظمة الصحة العالمية ومراكز السيطرة على الأمراض. أصبح العثور على أصله فجأة أولوية. ولكن لمطاردة ذلك ، احتاج مار وخيمينيز ومعاونوهم إلى المساعدة. كانوا بحاجة إلى مؤرخ.

لحسن الحظ ، عرف مار أحدهم ، وهو باحث في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا يُدعى توم إوينغ المتخصص في تاريخ مرض السل والإنفلونزا. لقد تحدثوا. اقترح عليهم إحضار طالب دراسات عليا صادف أنه يعرف من كان جيدًا في هذا الشكل المحدد من الطب الشرعي. وافق الفريق. كتب مار في رسالة بريد إلكتروني إلى جيمينيز في 13 أبريل: "سيكون هذا ممتعًا للغاية ، أعتقد أننا سنجد منزلًا من الورق."

كانت طالبة الدراسات العليا المعنية كاتي راندال. كانت كوفيد قد وجهت للتو أطروحتها ضربة كبيرة - لم يعد بإمكانها إجراء بحث شخصي ، لذلك وعدت مستشارها بأنها ستخصص فصل الربيع لفرز أطروحتها ولا شيء غير ذلك. ولكن بعد ذلك ، وصلت رسالة بريد إلكتروني من إيوينغ في صندوق الوارد الخاص بها تصف مهمة مار والأدلة التي اكتشفها فريقها حتى الآن ، والتي كانت "على شكل طبقات مثل موقع علم الآثار ، مع قطع قد تشكل وعاءًا" ، كما كتب. هذا فعلها. كانت بالداخل.

درس راندال تتبع الاقتباسات ، وهو نوع من العمل التحري المدرسي حيث لا تكون القرائن عبارة عن بخاخات دموية وألياف شاردة ، ولكنها إشارات مدفونة إلى دراسات وتقارير وسجلات أخرى قديمة. بدأت في الحفر حيث توقفت لي والآخرون - مع العديد من أوراق منظمة الصحة العالمية ومراكز مكافحة الأمراض والوقاية منها. لكنها لم تجد أي أدلة أكثر مما لديهم. نهاية.

حاولت مرة أخرى. اتفق الجميع على أن مرض السل ينتقل جوا. لذلك قامت بتوصيل "5 ميكرون" و "السل" في البحث في أرشيفات CDC. قامت بالتمرير والتمرير حتى وصلت إلى أقرب وثيقة عن الوقاية من السل والتي ذكرت حجم الهباء الجوي. وقد استشهدت بكتاب نفد طبعه كتبه مهندس من جامعة هارفارد يدعى ويليام فيرث ويلز. تم نشره في عام 1955 ، وكان يطلق عليه العدوى المنقولة جواً ونظافة الهواء. قائد!

في The Before Times ، كانت ستحصل على الكتاب من خلال الإعارة بين المكتبات. مع إغلاق الوباء للجامعات ، لم يعد هذا خيارًا. في براري الإنترنت المفتوحة ، تعقب راندال الإصدار الأول من بائع كتب نادر مقابل 500 دولار - وهي تكلفة باهظة لمشروع جانبي بدون تمويل أساسًا. ولكن بعد ذلك جاء أحد أمناء مكتبات الجامعة وحدد موقع نسخة رقمية في ميشيغان. بدأ راندال في الحفر.

على حد تعبير مخطوطة ويلز ، وجدت رجلاً في نهاية حياته المهنية ، سارع إلى وضع أكثر من 23 عامًا من البحث في سياقه. بدأت في قراءة أعماله المبكرة ، بما في ذلك إحدى الدراسات التي ذكرها خيمينيز. في عام 1934 ، قام ويلز وزوجته ، ميلدريد ويكس ويلز ، وهي طبيبة ، بتحليل عينات الهواء ورسم منحنى يوضح كيفية تأثير قوى الجاذبية المتعارضة والتبخر على جزيئات الجهاز التنفسي. جعلت حسابات الزوجين من الممكن التنبؤ بالوقت الذي سيستغرقه جسيم بحجم معين للانتقال من فم شخص ما إلى الأرض. وفقا لهم ، فإن الجسيمات الأكبر من 100 ميكرون غرقت في غضون ثوان. بقيت الجسيمات الأصغر في الهواء. توقف راندال مؤقتًا عند المنحنى الذي رسموه. بالنسبة لها ، بدا أنها تنذر بفكرة الانقسام بين القطرات والهباء الجوي ، ولكن يجب أن تتمحور حول 100 ميكرون ، وليس 5.

كان الكتاب طويلًا ، أكثر من 400 صفحة ، وكانت راندال لا تزال في مأزق لأطروحتها. كانت تساعد أيضًا ابنتها البالغة من العمر 6 سنوات في التنقل في روضة أطفال بعيدة ، بعد أن أغلقت كوفيد مدرستها. لذلك لم يكن في كثير من الأحيان حتى وقت متأخر من الليل ، بعد أن ذهب الجميع إلى الفراش ، حتى تتمكن من العودة إليها ، وتدوين ملاحظات مفصلة حول تقدم كل يوم.

في إحدى الليالي قرأت عن التجارب التي أجراها ويلز في الأربعينيات من القرن الماضي ، حيث قام بتركيب مصابيح الأشعة فوق البنفسجية المطهرة للهواء داخل المدارس. في الفصول الدراسية التي تم تركيب مصابيح الأشعة فوق البنفسجية بها ، أصيب عدد أقل من الأطفال بالحصبة. وخلص إلى أن فيروس الحصبة يجب أن يكون في الهواء. لقد صُدم راندال بهذا.كانت تعلم أن الحصبة لم يتم التعرف عليها كمرض ينتقل عن طريق الهواء إلا بعد عقود. ماذا حدث؟

جزء من الخطاب الطبي هو فهم سبب ترسيخ أفكار معينة وعدم ترسيخ البعض الآخر. لذلك ، مع تحول الربيع إلى الصيف ، بدأ راندال في التحقيق في كيفية إدراك معاصري ويلز له. هذه هي الطريقة التي وجدت بها كتابات ألكسندر لانجموير ، كبير علماء الأوبئة المؤثر في مركز السيطرة على الأمراض الذي تم إنشاؤه حديثًا. نشأ لانجموير ، مثل أقرانه ، في إنجيل النظافة الشخصية ، وهو هاجس جعل غسل اليدين حجر الأساس لسياسة الصحة العامة الأمريكية. بدا وكأنه ينظر إلى أفكار ويلز حول النقل الجوي على أنها رجعية ، حيث رأى فيها انزلاقًا إلى الوراء نحو رعب قديم وغير عقلاني من الهواء السيئ - "نظرية miasma" التي سادت لقرون. رفضها لانجموير ووصفها بأنها أكثر من مجرد "نقاط نظرية مثيرة للاهتمام".

لكن في الوقت نفسه ، كان لانغموير مشغولاً بشكل متزايد بخطر الحرب البيولوجية. لقد كان قلقًا بشأن الأعداء الذين يغمرون المدن الأمريكية بمسببات الأمراض المحمولة جواً. في مارس 1951 ، بعد أشهر قليلة من بدء الحرب الكورية ، نشر لانجموير تقريرًا استخف فيه في نفس الوقت بإيمان ويلز بالعدوى المنقولة جواً ، وأرجع الفضل إلى عمله باعتباره أساسًا لفهم فيزياء العدوى المنقولة جواً.

كم هو فضولي ، فكر راندال. واصلت القراءة.

في التقرير ، استشهد لانجموير ببعض الدراسات من الأربعينيات من القرن الماضي والتي تبحث في المخاطر الصحية للعمل في المناجم والمصانع ، والتي أظهرت أن مخاط الأنف والحنجرة جيد بشكل استثنائي في تصفية الجزيئات التي يزيد حجمها عن 5 ميكرون. ومع ذلك ، يمكن للأصغر حجمًا أن تنزلق إلى عمق الرئتين وتسبب ضررًا لا يمكن إصلاحه. كتب لانجموير أنه إذا أراد شخص ما تحويل مسببات الأمراض النادرة والسيئة إلى عامل قوي للعدوى الجماعية ، فإن الشيء الذي يجب فعله هو تحويله إلى سائل يمكن أن يتحول إلى جزيئات أصغر من 5 ميكرون ، وهو صغير بما يكفي لتجاوز الجسم. الدفاعات الرئيسية. فضولي حقا. قدم راندال ملاحظة.

عندما عادت إلى كتاب ويلز بعد بضعة أيام ، لاحظت أنه كتب أيضًا عن دراسات الصحة الصناعية تلك. لقد ألهموا ويلز للتحقيق في الدور الذي يلعبه حجم الجسيمات في احتمالية الإصابة بالتهابات الجهاز التنفسي الطبيعية. قام بتصميم دراسة باستخدام البكتيريا المسببة لمرض السل. كانت الحشرة شديدة التحمل ويمكن أن تتطاير ، وإذا سقطت في الرئتين ، فقد نمت إلى آفة صغيرة. قام بتعريض الأرانب لجرعات مماثلة من البكتيريا ، وضخها في غرفهم إما على شكل رذاذ ناعم (أصغر من 5 ميكرون) أو خشن (أكبر من 5 ميكرون). أصيبت الحيوانات التي حصلت على العلاج الجيد بالمرض ، وبعد تشريح الجثة تبين أن رئتيها منتفخة مع الآفات. الأرانب التي تلقت الانفجار الخشن لم تكن أسوأ بالنسبة للارتداء.

لعدة أيام ، عمل راندال على هذا النحو - يتنقل ذهابًا وإيابًا بين ويلز ولانغموير ، ويتقدم للأمام والخلف في الوقت المناسب. عندما دخلت في كتابات لانجموير لاحقًا ، لاحظت تغيرًا في لهجته. في المقالات التي كتبها حتى الثمانينيات ، قرب نهاية حياته المهنية ، اعترف بأنه كان مخطئًا بشأن العدوى المنقولة عن طريق الهواء. كان من الممكن.

جزء كبير مما غير عقل لانجموير كان من دراسات ويلز النهائية. عمل ويلز ومعاونوه في مستشفى فرجينيا في بالتيمور ، وقد ضخوا الهواء العادم من جناح السل إلى أقفاص حوالي 150 خنزير غينيا في الطابق العلوي من المبنى. شهرًا بعد شهر ، أصيب عدد قليل من خنازير غينيا بالسل. ومع ذلك ، كانت سلطات الصحة العامة متشككة. اشتكوا من أن التجربة تفتقر إلى الضوابط. لذا أضاف فريق Wells 150 حيوانًا آخر ، لكن هذه المرة قاموا بتضمين مصابيح الأشعة فوق البنفسجية لقتل أي جراثيم في الهواء. بقيت تلك الخنازير الغينية بصحة جيدة. كان هذا هو أول دليل لا جدال فيه على أن مرضًا بشريًا - السل - يمكن أن ينتقل عبر الهواء ، ولا يمكن حتى للقبعات الكبيرة للصحة العامة تجاهله.

تم نشر النتائج الرائدة في عام 1962. توفي ويلز في سبتمبر من العام التالي. بعد شهر ، ذكر لانجموير المهندس الراحل في خطاب ألقاه أمام العاملين في مجال الصحة العامة. قال إنه كان على ويلز أن يشكروا على إلقاء الضوء على استجابتهم غير الكافية لتفشي مرض السل المتزايد. وأكد أن الجسيمات المسببة للمشاكل - تلك التي يجب أن تقلق بشأنها - كانت أصغر من 5 ميكرون.

داخل رأس راندال ، انقطع شيء ما في مكانه. لقد تقدمت في الوقت المناسب ، إلى وثيقة التوجيه الأولى لمرض السل حيث بدأت تحقيقها. لقد تعلمت منه أن السل مخلوق غريب لا يمكنه إلا أن يغزو مجموعة فرعية من الخلايا البشرية في أعمق مناطق الرئتين. معظم الحشرات مختلطة. يمكن أن تنخرط في جزيئات من أي حجم وتصيب الخلايا على طول الجهاز التنفسي.

اعتقدت أن ما حدث هو أنه بعد وفاة ويلز ، خلط العلماء داخل مركز السيطرة على الأمراض ملاحظاته. لقد التقطوا حجم الجسيم الذي ينقل مرض السل خارج السياق ، مما جعل 5 ميكرونات تمثل تعريفًا عامًا للانتشار المحمول جواً. لقد تم إهمال عتبة Wells البالغة 100 ميكرون. يقول راندال: "يمكنك أن ترى أن فكرة ما هو قابل للتنفس ، وما يبقى في الهواء ، وما هو معدي ، يتم تسويتها جميعًا في ظاهرة 5 ميكرون". بمرور الوقت ، من خلال التكرار الأعمى ، غرق الخطأ بشكل أعمق في القانون الطبي. لم يستجب مركز السيطرة على الأمراض لطلبات متعددة للتعليق.

في يونيو ، قامت بتكبير اجتماع مع بقية الفريق لمشاركة ما وجدته. كاد مار لا يصدق أن أحدًا قد تصدعها. "كان الأمر مثل ،" يا إلهي ، هذا هو المكان الذي أتت منه 5 ميكرون؟! "بعد كل هذه السنوات ، حصلت أخيرًا على إجابة. لكن الوصول إلى حقيقة أسطورة 5 ميكرون لم يكن سوى الخطوة الأولى. إن إبعادها عن عقود من عقيدة الصحة العامة قد يعني إقناع اثنتين من أقوى السلطات الصحية في العالم ليس فقط بأنهم كانوا مخطئين ولكن أن الخطأ كان بشكل لا يصدق - وبشكل عاجل - تبعيًا.


2. توقع مخاطر العدوى المنقولة عبر الهواء: من المصدر إلى المستقبل

من أجل تصميم تهوية فعال لمرفق رعاية صحية ، يحتاج المرء إلى أن يكون قادرًا على تحديد مخاطر العدوى المنقولة بالهواء والتنبؤ بها. يتطلب الاختيار المستنير لاستراتيجية تصميم تهوية على أخرى استخدام مقاييس مناسبة. لتوفير تنبؤ مفيد ، يجب توفير العديد من معلمات الإدخال لنموذج أو تجربة مخاطر العدوى المنقولة جواً. تعتمد دقة ومدى هذه المعلمات ، بالطبع ، على تعقيد النموذج أو التجربة ومستوى التفاصيل المطلوب للنتائج المتوقعة. العوامل الرئيسية لعملية العدوى المنقولة بالهواء ، والتي تحدد تنظيم مناقشتنا ، موجودة في نموذج مخاطر Wells-Riley لغرفة مختلطة جيدًا [9]

أين ص أنا هو احتمال الإصابة ، ج هو عدد حالات الإصابة ، س هو عدد الأشخاص المعرضين للإصابة ، أنا هو عدد العدوى ، ف هو معدل التوليد الكمي ، ص هو معدل التهوية الرئوية للشخص (الاستنشاق) ، ر هو الفاصل الزمني للتعرض ، و س هو معدل تهوية الغرفة بهواء نقي. كما تدل هذه المعادلة ، يحتاج المرء إلى معرفة أنا, ف, ص, ر، و س من أجل تحديد مخاطر العدوى.

هذا النموذج مفيد ولكن فقط للحالة البسيطة للغرفة المختلطة جيدًا ، حيث يتم توزيع مسببات الأمراض المحمولة جواً بشكل عشوائي في الفضاء. تنشأ المزيد من المعلمات والتعقيدات للسيناريوهات التي لا يختلط فيها الهواء جيدًا. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن تكون البيانات التجريبية موجودة من أجل ف التي تحدد الحد الأدنى من جرعة مسببات الأمراض التي لوحظ أنها تصيب الشخص. في القسم 2.5 ، سننظر في نماذج مخاطر أكثر تعقيدًا ونقارنها ، ولكنها تشتمل جميعها على نفس العوامل: توليد الهباء الجوي ، ونقل العوامل الممرضة ، وفقدان العدوى ، والاستنشاق والترسب.

2.1. جيل من الهباء الجوي

2.1.1. فئات الهباء الجوي

الهباء الجوي عبارة عن معلقات للجسيمات الصلبة أو السائلة الدقيقة في الغاز. مهنة الطب تحتفظ بالمصطلح المحمولة جوا للهباء الجوي التي تنقلها التيارات الهوائية لفترات زمنية طويلة (دقائق) ومسافات كبيرة (& # x0003e1 & # x02009m). وبالتالي ، تساهم الهباء الجوي الصغيرة في وضع العدوى المحمولة جوا ، بينما تساهم الهباء الجوي الأكبر (التي تستقر بسرعة) في وضع الإصابة بالقطيرات. هذه بعض الاختلافات في كيفية استخدام المصطلحات في الأدبيات [5 ، 6].

هناك اتفاق على أن الهباء الجوي أصغر من 5 & # x02009& # x003bcm في القطر الديناميكي الهوائي (وتسمى أيضًا نوى القطيرات [5]) تساهم في العدوى المنقولة عبر الهواء [1 ، 6]. ومع ذلك ، يعتبر Tellier [1] أن الهباء الجوي أكبر من 20 & # x02009& # x003bcم ، بينما تانغ وآخرون. [10] ضع في اعتبارك الأيروسولات الأكبر من 60 & # x02009& # x003bcم كمساهمة في عدوى القطيرات. يحدد بعض المؤلفين أيضًا نطاقًا متوسط ​​الحجم حيث تساهم الهباء الجوي في العدوى عبر كل من الوضعين المحمول جواً والقطيرات. يعتمد هذا السلوك الوسيط على إعدادات هندسية معينة ، وأنماط تدفق الهواء في التهوية ، وكذلك استجابة الهباء الجوي للبيئة المحيطة [1 ، 10].

يجب إيلاء عناية خاصة للهباء الجوي الذي يتغير في الحجم أثناء وقت الرحلة بسبب التبخر. قد ينتقل الهباء الجوي من نظام القطيرات باتجاه النظام المحمول جواً بسبب فقدان الكتلة. تحدد تركيبة الهباء الجوي والعوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة النسبية هذه التغييرات ويجب مراعاتها بعناية في أي دراسة [1 ، 6 ، 7 ، 10 ، 11].

هناك المئات من مسببات الأمراض المعدية المحمولة جواً [6 ، 10 ، 12] تنقسم إلى ثلاث فئات رئيسية: الفيروسات والبكتيريا والجراثيم الفطرية. الفيروسات هي الأصغر بأقطار 0.02 & # x020130.3 & # x02009& # x003bcم. تتراوح أقطار البكتيريا بين 0.5 & # x0201310 & # x02009& # x003bcم. الجراثيم هي الأكبر بأقطار تتراوح بين 0.5 & # x0201330 & # x003bcم [12].

الأنشطة البشرية هي المصادر الرئيسية لانتشار مسببات الأمراض المحمولة جوا. وتشمل هذه الأنشطة التنفسية (التنفس ، والكلام ، والسعال ، والعطس ، وما إلى ذلك) ، والاستحمام ، والشطف ، واستخدام مياه الصنبور (رذاذ الهباء الجوي المعدية ، وخاصة البكتيريا الموجودة في الماء أو في السباكة المحلية) ، ورذاذ مياه الصرف الصحي من المراحيض ونقلها في أنظمة البناء السفلية ، والتنظيف الرطب للأسطح الداخلية [7]. تتسبب الأنشطة البشرية الأخرى مثل ترتيب السرير أو المشي على السجاد أو تساقط الجلد في إعادة تعليق الهباء الجوي من الأسطح [8].

بالإضافة إلى ذلك ، تساهم الإجراءات الطبية المختلفة أيضًا في انتقال العوامل الممرضة. بعض الإجراءات التي قد تزيد من توليد نوى القطيرات هي التنبيب ، والإنعاش القلبي الرئوي ، وتنظير القصبات ، وتشريح الجثة ، والجراحة بأجهزة عالية السرعة. في الوقت الحالي ، لا توجد قائمة دقيقة بمثل هذه الإجراءات ، ولا توجد أي دراسة حول تأثير تصميم التهوية على انتشار مسببات الأمراض الصادرة عن الإجراءات عالية الخطورة [5].

بصرف النظر عن هذه المصادر ، كل منشأة بناء لها بيئتها الميكروبية الخاصة التي تدعم نمو أنواع معينة من مسببات الأمراض وتثبط نمو الآخرين. على سبيل المثال ، يمكن لمكونات نظام تهوية التدفئة وتكييف الهواء (HVAC) مثل المرشحات وملفات التبريد ومآخذ الهواء والعزل المسامي في مجاري الهواء أن تدعم نمو وانتشار الجراثيم في مناطق معينة. من ناحية أخرى ، قد يؤدي ضوء الشمس الكافي والتهوية الطبيعية في مناطق أخرى إلى تطهير مسببات الأمراض [11 ، 12].

2.1.2. الهباء الجوي الزفير

تعتبر قطرات الزفير مهمة بشكل خاص في انتشار العدوى المنقولة بالهواء. ينتج عن الزفير البشري (التنفس والسعال والعطس) أصغر الهباء الجوي مقارنة بالمصادر الأخرى. يتم إيلاء اهتمام خاص لمصادر الزفير البشرية للهباء الجوي لبقية هذه الورقة.

تمت دراسة السعال والعطس من قبل جينيسون [13] التي طبقت التصوير عالي السرعة لتتبع حجم وحركة القطرات أثناء العطس. منذ سبعين عامًا ، لم يكن من الممكن تتبع الهباء الجوي الأصغر من 100 & # x02009& # x003bcم. ومع ذلك ، حددت جينيسون مقاييس الطول والوقت المهمة للعطس.

درس دوجويد [14] أحجام القطرات الناتجة عن العطس والسعال والتحدث باستخدام القياس المجهري لعلامات البقع الموجودة على الشرائح المعرضة مباشرة للهواء المنبعث من الفم. كان قادرًا على اكتشاف قطرات بحجم في نطاق 1 & # x020132000 & # x02009& # x003bcم. قام Fairchild and Stamper [15] بقياس القطرات في الزفير باستخدام عداد الجسيمات البصري (OPC) في نطاق 0.09 & # x020133.0 & # x02009& # x003bcم. درس بابيني وروزنتال [16] توزيع حجم القطرات التي يزفرها الأفراد الأصحاء أثناء التنفس الفموي ، والتنفس بالأنف ، والكلام ، والسعال. استخدموا OPC والمجهر الإلكتروني التحليلي (ATEM). أشار OPC إلى أن غالبية القطرات كانت أقل من 1 & # x02009& # x003bcم. أجريت قياسات ATEM عن طريق جمع القطرات على الشرائح وعرض حجمها تحت المجهر بعد التبخر. تم تصحيح حجم القطرة الأصلي من خلال عملية حسابية. وأكدوا وجود قطرات أكبر في الزفير بدلاً من تنفس الأنف. يانغ وآخرون. [17] درس توزيع حجم القطرات بشكل تجريبي باستخدام مطياف الجسيمات الديناميكي الهوائي (APS) ومقياس طيف الجسيمات الحركية (SMPS). تم تعبئة عيناتهم قبل التحليل ، وبالتالي قد يحدث تبخر كبير وترسب القطيرات. دراسة تجريبية بواسطة Chao et al. [18] تعتبر خصائص السعال الحقيقي بعد فتح الفم مباشرة باستخدام التصوير مي (IMI). وجدوا أن القطرات تقع في نطاق 2 & # x020132000 & # x02009& # x003bcم (المقابلة لنطاق القياس الكامل لـ IMI).

يمكن أن يُعزى الاختلاف الكبير في حجم القطرات المبلغ عنها إلى ثلاثة أسباب رئيسية: (1) حساسية تقنيات القياس المختلفة ، (2) الطبيعة غير المتكررة للسعال والعطس لكل موضوع بالإضافة إلى تنوع السعال والعطس بين مختلف المواضيع. و (3) تبخر القطرات على نطاقات زمنية مختلفة حسب حجمها الأولي. يتم تلخيص بيانات توزيع الحجم الموجودة في الأدبيات في الجدول 1.

الجدول 1

بيانات حجم قطيرة الزفير التجريبية.

يذاكر تقنية القياس نوع انتهاء الصلاحية د دقيقة & # x02061 [& # x003bcم] د ماكس & # x02061 [& # x003bcم] الوسط الهندسي [& # x003bcم] الانحراف المعياري الهندسي [& # x003bcم]
دوجويد [14] المجهر يسعل 1 2000 14 2.6
دوجويد [14] المجهر العطس 1 2000 8.1 2.3
لودون وروبرتس [19] المجهر يسعل 1& # x0003e1471 12 8.4
بابيني وروزنتال [16] OPC 1 تتحدث& # x0003c0.6 2.5 0.8 1.5
بابيني وروزنتال [16] OPC التنفس من الأنف& # x0003c0.6 2.5 0.8 1.5
بابيني وروزنتال [16] OPC التنفس الفم& # x0003c0.6 2.5 0.7 1.4
بابيني وروزنتال [16] OPC يسعل& # x0003c0.6 2.5 0.7 1.5
بابيني وروزنتال [16] ATEM 2 التنفس الفم& # x0003c0.6 2.5 1.2 1.6
تشاو وآخرون. [18] IMI 3 تتحدث 2 2000 12.6 3.2
تشاو وآخرون. [18] IMI يسعل 2 2000 13.1 3.6

1 OPC: عداد الجسيمات البصري ، 2 ATEM: المجهر الإلكتروني التحليلي للإرسال ، 3 IMI: التصوير Mie المتداخل.

وصف ماكول فسيولوجيا السعال [20] بأنه رد فعل من ثلاث مراحل: الإلهام ، والضغط ، والزفير. قد يصل معدل تدفق الذروة في السعال إلى 12 & # x02009L / s. أجرى Piiril & # x000e4 و Sovijarvi [21] تقييمًا موضوعيًا للسعال. قاموا بالتحقيق في السعال باعتباره رد فعل بدائي يتكون عادةً من بدء الشهيق العميق وإغلاق المزمار وانفجار الزفير المصحوب بصوت. تم الإبلاغ عن خصائص تدفق السعال تختلف من شخص لآخر. أفادوا أنه يمكن بسهولة قياس فترات المراحل المختلفة من رد فعل السعال على الرسم البياني للتدفق مقابل الوقت. واقترحوا أن مدة انسداد المزمار أثناء المرحلة الانضغاطية للسعال تختلف في نطاق 0.09 & # x020131.01 & # x02009s. لقد حددوا أيضًا معلمة مفيدة في توصيف السعال ، وهي معدل تدفق الزفير الذروة للسعال (CPEF). يشرح نيشينو [22] فسيولوجيا السعال والعطس بالتفصيل ويشير إلى أوجه التشابه والاختلاف بين الاثنين. تشبه ديناميات تدفق العطس السعال في تغير معدل التدفق الزمني. ومع ذلك ، فإن سرعات الذروة أعلى ، بالإضافة إلى زفير الفم ، يخرج جزء صغير من الزفير من الأنف. بالنسبة للعطس ، أبلغت جينيسون [13] عن سرعات خروج تصل إلى 90 & # x02009m / s مع وقت سرعة قصوى (PVT) يبلغ 57 & # x02009ms. تم تسجيل إجمالي وقت العطس في نطاق 0.07 & # x020130.20 & # x02009s. Zhu et al. [23] تم إجراء قياسات قياس سرعة صورة الجسيمات (PIV) ومحاكاة ديناميكيات السوائل الحسابية (CFD) لتشتت قطرات السعال في خلفية هادئة. من الناحية التجريبية ، وجدوا أن السرعة الأولية للسعال تختلف في نطاق 6 & # x0201322 & # x02009m / s وأن كمية اللعاب المحقونة في حدود 6.1 & # x020137.7 & # x02009mg. تشاو وآخرون. [18] ذكرت متوسط ​​سرعة هواء الزفير 11.7 & # x02009m / s للسعال و 3.9 & # x02009m / s للتحدث.

جوبتا وآخرون. [24] أجرى دراسة تجريبية لوصف معدل التدفق مقابل الملف الزمني للزفير البشري. لقد قاموا بدمج وظائف توزيع احتمالية جاما لتناسب البيانات التجريبية. ستكون هذه الوظائف مفيدة بشكل خاص لتحديد شروط حدود السعال والعطس لدراسات CFD. إنهم يميزون التوزيع الكامل من خلال ثلاث معلمات فقط: معدل تدفق ذروة السعال (CPFR) ، ووقت سرعة الذروة (PVT) ، وحجم انتهاء السعال (CEV). تم تنفيذ شروط الحدود هذه في محاكاة CFD بواسطة Aliabadi et al. [25]. أظهروا أن السعال المتطاير والعطس الهباء الجوي يتبخران في نطاقات زمنية مختلفة وفقًا لحجمهما. بشكل عام ، قطرات صغيرة (& # x0003c20 & # x02009& # x003bcم) تتبخر بمقاييس زمنية أسرع (مللي ثانية) من القطرات الأكبر (& # x0003e50 & # x02009& # x003bcم) التي يكون وقت التبخر في حدود الثواني. أهم العوامل في معدل التبخر هي درجة الحرارة والرطوبة النسبية في الهواء المحيط.

كانت H & # x000f6ppe [26] رائدة في قياس درجات حرارة انتهاء الصلاحية في مختلف الظروف المناخية. درس درجات حرارة الأنف والزفير الفموي كدالة لدرجة حرارة البيئة (5 & # x000b0C & # x0201333 & # x000b0C) والرطوبة النسبية للبيئة (10٪ & # x0201390٪). لوحظت اختلافات ملحوظة في درجات حرارة الزفير. وبالمثل ، McFadden et al. [27] قدمت خرائط حرارية للممرات الهوائية البشرية باستخدام القياسات عن طريق إدخال مجسات الثرمستور الدقيقة في الجهاز التنفسي. ووجدوا أنه عند معدل التنفس الطبيعي إلى العالي ، تكون درجة الحرارة في نظام مجرى الهواء العلوي في حدود 33.9 & # x000b0C & # x0201335.5 & # x000b0C.

2.2. التشتت والحرارة وانتقال الكتلة

بعد توليد الهباء الجوي ، فإن الخطوة التالية في مسار العدوى هي تشتت مسببات الأمراض المحمولة جواً في مساحة التهوية ، وربما تجاه المشتبه بهم المحتملين.هذا التشتت هو دالة للعديد من المتغيرات مثل حجم الهباء الجوي ، وسرعات الهواء المتقلبة والمتوسط ​​، ودرجة الحرارة ، والمعدل الذي ينقل به الهباء الجوي الكتلة أو الحرارة مع البيئة (أي التبخر أو التبريد / التسخين). لا يمكن نمذجة هذه العمليات بشكل تحليلي إلا في الحالات الأكثر مثالية. بدلاً من ذلك ، فإن CFD مطلوب لنمذجة كل من المرحلة المستمرة (الهواء) والمرحلة المنفصلة (الهباء الجوي).

2.2.1. نمذجة تدفق الهواء

يتطلب حل المرحلة المتصلة (الهواء) في تدفق التهوية تكامل وحل معادلات الكتلة والزخم والطاقة ، عادةً باستخدام طرق تقدير الحجم المحدودة [28].

يتم تحديد نظام تدفق السوائل إلى حد كبير من خلال عدد رينولدز (نسبة أبعاد بين القوى اللزجة ، إعادة = VL/& # x003bd) ورقم Grashof (نسبة أبعاد الطفو إلى القوى اللزجة ، Gr = ز & # x003b2(تي س & # x02212 تي & # x0221e)إل 3 /& # x003bd 2). في هذه المعادلات ، الخامس هي السرعة إل مقياس الطول ، & # x003bd هي اللزوجة الحركية ، ز هو تسارع الجاذبية ، & # x003b2 هو معامل التمدد الحراري ، تي س هي درجة حرارة السطح ، و تي & # x0221e هي درجة حرارة المجال البعيد. اعتمادًا على هندسة الغرفة ، يحدث الانتقال من التدفق الصفحي إلى التدفق المضطرب عند إعادة

ا(10 3) ، والتدفقات المدفوعة بالطفو (على سبيل المثال ، الأعمدة الحرارية) تصبح مهمة لـ Gr / Re 2 & # x0003e ا(10). تتضمن عملية العدوى المنقولة بالهواء في الغرفة مقاييس مختلفة على نطاق واسع. على سبيل المثال ، يكون التدفق بالقرب من العطس شديد الاضطراب ولا يتأثر بشدة بالجاذبية أو الطفو. في المقابل ، على مدى فترات أطول (دقائق) ومقاييس طول أكبر (غرفة كاملة) ، تكون شدة الاضطراب أقل وقد يكون تأثير الجاذبية أو الطفو أكبر. يتم تحديد انتقال الحرارة والكتلة إلى قطيرة الزفير من خلال ظروف التدفق في المسافة المباشرة (1 & # x02013100 & # x02009& # x003bcم) حول القطرة ، والتي تكون دائمًا صفائحية نظرًا لمقاييس الطول الصغيرة ذات الصلة والسرعة النسبية الصغيرة للهباء الجوي.

عادة ، هناك حاجة إلى بعض أشكال نمذجة الاضطراب لمحاكاة نطاق الغرفة ، ومع ذلك فإن نمذجة الاضطراب بدقة هي العامل المحدد لنمذجة الطور المستمر لسببين: (1) فيزياء الاضطراب غير مفهومة جيدًا و (2) النمذجة الدقيقة للاضطراب مكلفة للغاية من الناحية الحسابية.

الطريقة الأكثر دقة لنمذجة الاضطراب هي المحاكاة الرقمية المباشرة (DNS). في هذه التقنية ، يتم حل الدوامات (الهياكل السائلة) لجميع مقاييس الطول (من الصغيرة إلى الكبيرة). ومع ذلك ، تتطلب هذه التقنية قوة حسابية هائلة مع الزيادة إعادة أو أرقام Gr ، وبالتالي لا يتم تطبيقها في محاكاة التهوية.

كحل وسط ، تم تطوير تقنية محاكاة الدوامات الكبيرة (LES) التي تحل الدوامات الأكبر ولكنها تستخدم نماذج بسيطة من المقاييس الأصغر للتدفق. الدافع الأساسي وراء هذه الفكرة هو أن الدوامات الكبيرة هي الآليات الأساسية التي تنقل الهباء الجوي عبر مسافات كبيرة. هذا يقلل من تكلفة الحساب بشكل كبير ، لكنه لا يزال يطرح تحديات لنمذجة تدفق هواء التهوية: (1) لا تزال تكلفة الحساب المطلوبة مرتفعة ، (2) العديد من عمليات إدراك تدفق الهواء ضرورية للحصول على نتائج ذات دلالة إحصائية ، و (3) مجالات الاضطراب الأصلية لأن التدفق غير معروف أو يصعب تكوينه [29].

نهج أقل تكلفة من الناحية الحسابية في نمذجة الاضطراب هو رينولدز متوسط ​​النمذجة Navier-Stokes (RANS). لا يحل هذا النهج أي مقاييس تدفق في الوقت الفعلي ، ولكنه يأخذ في الاعتبار مكونات التدفق ذات متوسط ​​الوقت والمتقلبة بشكل منفصل. تشير هذه النماذج إلى معلمات متوسط ​​الوقت للاضطراب مثل الطاقة الحركية و معدل التبديد. تتوفر العديد من أنواع نماذج RANS (ك & # x02212 & # x003f5, ك & # x02212 & # x003c9, الخامس 2 F، نموذج الإجهاد رينولدز (RSM) ، وما إلى ذلك). استخدم العديد من الباحثين المعيار أو قابل للتحقيق ك & # x02212 & # x003f5 نموذج الاضطراب في حل تدفق هواء التهوية [30 & # x0201332]. توقع باحثون آخرون تدفق هواء للتهوية باستخدام مجموعة إعادة التطبيع (RNG) ك & # x02212 & # x003f5 نموذج الاضطراب. مقارنة بالمعيار ويمكن تحقيقه ك & # x02212 & # x003f5 في الموديلات ، يتمتع نموذج RNG بقدرة أفضل على تصميم النماذج العالية والمنخفضة إعادة أو أرقام Gr في نفس التدفق [29، 32 & # x0201338]. معظم نماذج RANS اقتصادية من الناحية الحسابية وتوفر نتائج مفيدة ، لا سيما عندما نوعي يتم البحث عن النتائج. ومع ذلك ، فهم لا يأخذون في الاعتبار تباين الخواص المضطربة وغالبًا ما يواجهون صعوبة في الوصول إلى حل متقارب. أحد العلاجات هو استخدام نموذج إجهاد رينولدز (RSM) الذي يسمح بتباين الخواص للاضطراب ويوفر نتائج أفضل من نماذج RANS الأخرى إذا تم تخمين الحل الأولي بشكل صحيح.

نهج بديل هو الجمع بين RANS و LES للحصول على محاكاة إيدي منفصلة (DES) حيث يتم استخدام LES في مناطق عدم ثبات قوي على نطاق واسع كما هو الحال في أعقاب شخص ما ، بينما يتم استخدام RANS لنمذجة التدفق في مكان آخر. في هذه التقنية ، يتم استخدام LES حيث تكون الشبكة دقيقة بدرجة كافية بحيث يمكن حل الدوامات الكبيرة بدقة [29].

يتم توفير ملخص لمزايا وعيوب نماذج الاضطراب الرئيسي في الجدول 2. نظرًا لسرعتها الحسابية النسبية ، فإن RANS هي الطريقة الوحيدة المستخدمة اليوم في التصميم الهندسي لأنظمة التهوية.

الجدول 2

ملخص نهج نمذجة الاضطراب (مع العدد التمثيلي للخلايا الحسابية المطلوبة والوقت الحسابي لمحاكاة ساعة واحدة من تدفق التهوية في غرفة المرضى الداخليين بالمستشفى).

نموذج الاضطراب مزايا سلبيات الخلايا زمن
DNS 1 يحل الدوامات من جميع الأطوال مكلفة للغاية من الناحية الحسابية10 10 سنوات
LES 2 يحل الدوامات الكبيرة مكلفة حسابيا10 8 شهور
DES 3 اقتصادي حسابي صعب التنفيذ10 7 أسابيع
RANS 4 اقتصادي حسابي أقل دقة ، يصعب التقارب10 6 أيام

1 DNS: محاكاة رقمية مباشرة ، 2 LES: محاكاة إيدي كبيرة ، 3 DES: محاكاة إيدي منفصلة ، 4 RANS: متوسط ​​Reynolds Navier-Stokes.

2.2.2. نمذجة تشتت الهباء الجوي والحرارة ونقل الكتلة

يمكن نمذجة تشتت الجسيمات باستخدام عدة طرق. أبسط نهج هو افتراض أن الهباء الجوي يتصرف مثل الغازات (ينطبق فقط على الأيروسولات دون ميكرومتر) وحل نقل تركيز الغاز في معادلات الحفظ. لقد استخدمت العديد من الدراسات هذا النهج [32 ، 33 ، 35 ، 36] ، ولكن لا يمكن استخدامه للتنبؤ بانتقال الحرارة والكتلة مع مرحلة الاستمرارية. أيضا ، الهباء الجوي أكبر من 1 & # x02009& # x003bcm تتأثر بقوى التشتت الأخرى بما في ذلك الجاذبية ، والتي لا يتم احتسابها في نمذجة تشتت الغاز.

بدلاً من ذلك ، يمكن تحديد مسار الهباء من خلال موازنة القوة التي تعادل خمول الهباء مع القوى المؤثرة عليه [25 ، 39]

حيث u & # x020d7 p هي سرعة الهباء الجوي ، u & # x020d7 هي سرعة المرحلة المستمرة ، F د هو تسريع السحب لكل وحدة سرعة (يحدده قانون ستوكس لأصغر الهباء الجوي أو معاملات السحب التجريبية للهباء الأكبر) ، ز هو تسارع الجاذبية ، & # x003c1 ص هي كثافة الهباء الجوي ، & # x003c1 هي كثافة طور متصلة ، و F & # x020d7 هي التسارع لكل وحدة كتلة ناتجة عن القوة البراونية.

إهمال الإشعاع ، آليات كتلة الهباء ، وتغير درجة الحرارة هي الحمل الحراري والتبخر. مع وجود المعدل الزمني لتغيير كتلة الهباء الجوي ومعامل نقل الحرارة بالحمل الحراري ، يمكن كتابة معادلة توازن الطاقة للهباء على النحو التالي

أين م ص هي كتلة الهباء الجوي ، ج ص هي السعة الحرارية للهباء الجوي ، تي ص هي درجة حرارة الهباء الجوي ، ح هو معامل نقل الحرارة الحراري ، أ ص هي مساحة سطح الهباء الجوي ، تي & # x0221e هي درجة حرارة الطور المستمر للمجال البعيد ، و ح fg هي حرارة التبخر الكامنة.

للحصول على نتائج ذات دلالة إحصائية ، يتم تتبع مجموعة كبيرة من القطرات ذات الأحجام المختلفة بشكل عشوائي ، ويتم الإبلاغ عن مواقع وأقطار التشتت المستندة إلى حاوية لتوزيع الهباء الجوي [40]. تتبنى العديد من الدراسات الأدبية نهج النمذجة هذا [30 & # x0201332 ، 34 ، 38].

2.3 قابلية البقاء والعدوى

المصطلح بقاء يشير إلى بقاء مسببات الأمراض في مجموعة معينة من الظروف البيئية. تسمى مسببات الأمراض معدي فقط إذا كانوا قادرين على مهاجمة الخلايا المضيفة وإعادة إنتاج أنفسهم [41]. وبالتالي ، فإن جميع مسببات الأمراض المعدية قابلة للحياة أيضًا ، ولكن العكس ليس صحيحًا بالضرورة [42 ، 43]. لا تركز هذه الورقة على الآليات التفصيلية والمعقدة للعدوى ، ومع ذلك ، هناك حاجة إلى مراجعة سريعة هنا ، لأن عدم اليقين في بيانات العدوى يمكن أن يهيمن على تقديرات المخاطر ويؤثر بقوة على تصميم التهوية.

أثناء الهباء الجوي ، يمكن لضغوط قص السوائل أن تعطل بعض مسببات الأمراض. علاوة على ذلك ، بعد الهباء الجوي ، تتغير صلاحية العامل الممرض كدالة لظروف بيئية مختلفة ، بما في ذلك الرطوبة النسبية ودرجة الحرارة وتركيز الأكسجين والأوزون وعامل الهواء المفتوح (OAF) والإشعاع الكهرومغناطيسي [43]. من ناحية أخرى ، تعتمد عملية الأمراض المعدية في المضيف على تركيز العامل الممرض (جرعة العدوى) والفوعة (عوامل تعزيز المرض) التي تمكن العامل من التغلب على آليات الدفاع الجسدية والمناعة في المضيف [11].

من المهم ملاحظة أن الاستجابات المناعية الفطرية والتكيفية للمضيف (على سبيل المثال ، التعرض السابق و / أو التطعيم) ستعدل الاستجابة لأي تعرض بشكل كبير. قد تكون الاستجابات التالية ممكنة: (1) مكشوفًا ولكن غير مصاب ، (2) مكشوفًا ومصابًا ولكنه غير مريض (بسبب التطهير المناعي السريع الذي تم تحضيره من خلال التعرض السابق و / أو التطعيم ، (3) مكشوفًا ومصابًا ومرضًا. في بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد عدوى الفيروس على العدوى السابقة لمضيف بمرض آخر.درس هول وآخرون [44] أنماط التخلص من الفيروس لدى الأطفال المتنقلين المصابين بالإنفلونزا B. ووجدوا أن أعراض العدوى تتفاوت من حيث النوع والوقت اعتمادًا على العدوى السابقة / الأمراض التي أصيب بها الأطفال بالفعل. هذه الآليات / العوامل الداخلية ليست ضمن نطاق هذه الورقة.

2.3.1. قياسات الجدوى والعدوى

تم استخدام العديد من التقنيات لقياس جدوى مسببات الأمراض المنقولة جواً ومدى العدوى. تتم مراجعة أربع فئات رئيسية من التقنيات أدناه.

اختبارات الحيوانات بالنسبة للعدوى المنقولة عن طريق الهواء ، ضع في اعتبارك العديد من الجوانب الفيزيائية والبيولوجية لقابلية مسببات الأمراض والعدوى. أبلغ بعض الباحثين عن دراسات باستخدام خنازير غينيا والقرود والماشية [1 ، 42 ، 45]. على الرغم من أن العديد من الأنواع المسببة للأمراض شائعة بين البشر وهذه الحيوانات ، إلا أن هناك بعض الصعوبات في استقراء قابلية البقاء وقياسات العدوى للإنسان باستخدام هذه الاختبارات. للجهاز التنفسي للإنسان والحيوان فسيولوجيا مختلفة. نتيجة لذلك ، تختلف كفاءة الترشيح والترسيب المعتمدة على حجم الجهاز التنفسي بشكل كبير من مخلوق إلى آخر [42]. بالإضافة إلى ذلك ، فإن العدوى الحقيقية لمسببات الأمراض المحمولة جواً هي وظيفة على حد سواء المصدر والمستقبل. تختلف آليات الدفاع لدى البشر والمخلوقات الأخرى ، مما يؤدي إلى إصابات مختلفة لمسببات مرضية معينة.

فئة كبيرة من الأساليب تسمى طرق الثقافة، لأنها تستند إلى مبدأ نمو الخلايا. هذه الطرق هي من بين التقنيات الأكثر شيوعًا والكلاسيكية المستخدمة لقياس صلاحية مسببات الأمراض المحمولة جواً وإصابتها بالعدوى. باستخدام هذه الطرق ، يتم جمع عينة من مسببات الأمراض المحمولة جوًا على وسط (على سبيل المثال ، ألواح أجار) ويتم تحضينها بمرور الوقت في ظروف مواتية (درجة الحرارة والرطوبة النسبية والتركيب الكيميائي) للتحقيق في كيفية تكاثر مسببات الأمراض. ستكون وحدة تشكيل المستعمرة (CFU) مقياسًا لقدرة العامل الممرض على التكاثر [46 ، 47].

من المهم حساب الجدوى والخسائر المادية للهباء الجوي المسبّب للأمراض بشكل منفصل [48]. لتحقيق ذلك ، أضاف بعض الباحثين جراثيم قابلة للهواء أو خلايا مميزة إشعاعيًا ذات نسبة معروفة إلى العامل الممرض المعني الذي ستتم دراسة جدواه. لا تتغير صلاحية هذه الجراثيم القابلة للهواء أو الخلايا المشعة ذات العلامات المشعة في نطاق واسع من الظروف البيئية [48 & # x0201351]. توجد بعض الصعوبات مع أساليب الثقافة التقليدية. قد يكون من الصعب التقاط الهباء الجوي المحتوي على مسببات الأمراض الدقيقة على وسائط صلبة (مثل ألواح أجار) أو وسط سائل (على سبيل المثال ، أجهزة ارتطام زجاجية بالكامل) [41]. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن جمع الخلايا القابلة للحياة والقابلة للتكاثر في التكتلات التي ستقلل CFU من العدد الفعلي.

فئة كبيرة أخرى من الأساليب تسمى الطرق الجزيئية. لا تعتمد هذه الطرق على نمو الخلايا ويمكنها اكتشاف مسببات الأمراض القابلة للتكاثر وغير القابلة للتكاثر [41]. تسمح تقنية التفاعل المتسلسل للنسخة العكسية والبوليميراز (RT-PCR) باكتشاف الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي أحادي المرض عن طريق عمل نسخة منه بمليار ضعف [1 ، 7]. على الرغم من الدقة في الكشف عن الجينوم (DNA أو RNA) ، إلا أن أحد القيود المهمة لهذه التقنية هو أن RT-PCR لا يمكنه إثبات قابلية الهباء الجوي المكتشف [1]. استخدم بعض الباحثين الفحص المجهري المباشر لتوفير عدد إجمالي من مسببات الأمراض القابلة للحياة في محلول مُعد. تعتمد إحدى هذه التقنيات على تلوين مسببات الأمراض في المحلول عن طريق إضافة مواد كيميائية (مثل الأحماض) التي تستجيب لها مسببات الأمراض [41].

ومع ذلك ، يتم تسمية فئة كبيرة أخرى من الأساليب طرق فحص البلاك. السمة الرئيسية لهذه الطرق هي أن نشاط الأنواع المعنية يتم ملاحظته في كائن حي أو عينة عضوية. بالنسبة لاختبارات العدوى ، يتم قياس قدرة العامل الممرض على مهاجمة الخلية وإتلافها. لتشكيل مقايسة اللويحات ، يتم أخذ عينات من الهباء الجوي (على سبيل المثال ، باستخدام أجهزة ارتطام زجاجية بالكامل) ويتم تحضير تخفيفات متعددة لمخزون مسببات الأمراض. بعد ذلك ، يتم تلقيح قسامات الحجم القياسي واحتضانها بالقرب من عينات الخلايا الحساسة على الألواح. تتشكل لوحة حول الخلايا التالفة ، وتنمو حتى تتقيد بهيكل الصفيحة الهلامي. تسمح هذه اللوحة المرئية بحساب عيار الممرض في وحدات تشكيل اللويحة (PFUs) لكل وحدة مساحة. في بعض الأحيان ، يتم صبغ الخلايا الحية بحيث يظهر التباين اللوني بين اللويحة والخلايا الحية [52 & # x0201354]. تكشف طرق فحص البلاك عن معلومات حول قدرة العامل الممرض على ربط الخلايا الحية وإصابتها في ظل ظروف مواتية. ومع ذلك ، من الصعب للغاية استقراء العدوى الحقيقية لمسببات الأمراض للمضيف بسبب تنوع العوامل المضيفة المدرجة بالفعل. يقدم الجدول 3 ملخصًا لتقنيات قياس الجدوى والعدوى لمسببات الأمراض المحمولة جواً.

الجدول 3

ملخص لتقنيات قياس الجدوى والعدوى لمسببات الأمراض المحمولة جواً.

تقنية القياس مزايا سلبيات
اختبارات الحيوانات الأمراض الشائعة بين الإنسان والحيوان والتفاعل مع العائل من الصعب استقراء نتائج الاختبار للعدوى البشرية
طرق الثقافة قابلية اعادة الأنتاج تفاعل الممرض مع المضيف
الطرق الجزيئية حد الكشف عن مسببات الأمراض الفردية التكاثر والتفاعل الممرض مع المضيف
طرق فحص البلاك العدوى والتفاعل مع الخلايا الحية التفاعل مع المضيف

تعتمد القابلية الحقيقية للبقاء والعدوى لمسببات الأمراض المحمولة جواً على الآليات الفيزيائية والبيولوجية المعقدة التي تؤثر على بقاء مسببات الأمراض أثناء تعليقها في الهواء ، وترسبها في المواقع المعرضة للإصابة في المضيف ، وقدرتها على هزيمة آليات الدفاع للمضيف. لا أحد من تقنيات القياس الحالية يفسر بدقة الكل من هذه الآليات. نتيجة لذلك ، يجب أن يكون مفهوماً أن أي أسلوب قياس ، في أحسن الأحوال ، يقارب الجدوى الحقيقية والإصابة بالتركيز على جوانب محدودة فقط من القابلية للبقاء أو العدوى. على سبيل المثال ، إذا تم استخدام الطرق الجزيئية ، فمن الممكن إجراء تعداد دقيق لمسببات الأمراض ، لكن تقديرات قابليتها للتكاثر والتفاعل الحقيقي مع المضيف تتعرض للخطر. من ناحية أخرى ، إذا تم استخدام طرق فحص البلاك ، يتم حساب درجة معينة من تفاعل العوامل الممرضة مع المضيف ، في حين يتم اختراق العد الدقيق لمسببات الأمراض. ومن ثم ، فإن صلاحية التنبؤ بمخاطر العدوى المنقولة بالهواء في بيئة تهوية معينة للمبنى تقتصر على نوع الصلاحية وتقنية قياس العدوى المستخدمة.

2.3.2. العوامل البيئية التي تؤثر على العدوى والقدرة على البقاء

العديد من الضغوطات البيئية مسئولة عن فقدان القابلية للبقاء والإصابة بمسببات الأمراض المتطايرة. يوضح الجدول 4 الضغوط ومكونات الخلية المستهدفة بالترتيب من حيث الأهمية [43].

الجدول 4

ملخص لمعظم الجزيئات المستهدفة المحتملة [43].

ضغط عصبي أكثر الجزيئات المستهدفة احتمالا
الرطوبة النسبية ودرجة الحرارة دهون الغشاء الخارجي والبروتينات
الأكسجين الدهون والبروتينات
الأوزون الدهون والبروتينات
عامل الهواء المكشوف (O3 + أوليفينات) الدهون والبروتينات والأحماض النووية
& # x003b3- الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية الدهون والبروتينات والأحماض النووية

عند الهباء الجوي ، تجف البكتيريا والفيروسات عندما تتشتت في معلقات سائلة مثل اللعاب ثم تحيط بها هواء جاف نسبيًا. يعتبر فقدان المياه أكبر ضغوط بيئية لمسببات الأمراض ويؤدي إلى فقدان الصلاحية. من ناحية أخرى ، فإن مستوى الرطوبة النسبية المرتفع في الجهاز التنفسي يعزز نمو الهباء الجوي ويؤثر على موقع الترسيب وكفاءته وكذلك بعض آليات الإصلاح في حيوية الميكروبات عند الاستنشاق.

تفسر البساطة النسبية للهيكل الفيروسي سبب كون نتائج دراسات تعطيل الهباء الجوي أكثر اتساقًا للفيروسات منها للبكتيريا. يتأثر تعطيل الفيروسات بالمتغيرات التالية: (1) تكون الفيروسات التي تحتوي على دهون في غشاءها الخارجي أكثر استقرارًا عند الرطوبة النسبية المنخفضة (20٪ & # x0201330٪) مقارنة بالرطوبة النسبية العالية ، (2) الفيروسات التي لا تحتوي على دهون أكثر استقرارًا في الرطوبة النسبية العالية (70٪ & # x0201390٪) مقارنة بالرطوبة النسبية المنخفضة ، (3) قد يتم عزل الحمض النووي للفيروسات التي لا تحتوي على غشاء دهني ولا يتم اكتشافه أثناء التجفيف ، بينما يمكن استعادته عن طريق الترطيب المسبق عند أخذ العينات ، (iv) ) الحد الأدنى من البقاء على قيد الحياة لكل من فيروسات الأغشية الدهنية وغير الدهنية يحدث في الرطوبة النسبية المتوسطة (40٪ & # x0201370٪) [55 ، 56]. تشمل الفيروسات التي تحتوي على أغشية دهنية لانجات وغابة سيمليكي والتهاب الفم الحويصلي واللقاح والإنفلونزا [43]. تشمل بعض فيروسات الأغشية غير الدهنية فيروسات الغدد التنفسية والفيروسات الأنفية [56].

بسبب التعقيد الأكبر للكيمياء الحيوية والهيكل والتنظيم ، من الصعب تعميم تأثير الرطوبة النسبية على حيوية البكتيريا. البكتيريا سالبة الجرام (البكتيريا التي لا تحتفظ بصبغة الكريستال البنفسجي في بروتوكول صبغ الجرام) مثل السراتية الذابلة, الإشريكية القولونية, السالمونيلا بولوروم, دربي السالمونيلا, الزائفة الزنجارية، و بروتيوس فولغاريس تتمتع بصلاحية أقل في بيئات الرطوبة النسبية (50٪ & # x0201370٪) إلى عالية (70٪ & # x0201390٪). أيضًا ، بعض البكتيريا موجبة الجرام (البكتيريا التي تلطخ باللون الأزرق الداكن أو البنفسجي بواسطة بروتوكول صبغ الجرام) مثل المكورات العنقودية البيضاء, العقدية الحالة للدم, العصوية الرقيقة، و العقدية الرئوية (النوع 1) وجد أنه يتمتع بصلاحية أقل في الرطوبة النسبية المتوسطة. في المقابل ، تُظهر Klebsiella pneumoniae سالبة الجرام ثباتًا نسبيًا (قابلية أعلى للحياة) في الرطوبة النسبية المتوسطة. أظهرت بعض الدراسات أيضًا أن أنواع الباستوريلا سالبة الجرام تعيش بشكل أفضل في الرطوبة النسبية العالية [56].

بصرف النظر عما إذا كانت البكتيريا موجبة الجرام أو سالبة الجرام ، سواء كانت البكتيريا تنتشر على الجاف أو نشر الرطب يؤثر أيضًا على الجدوى. عرّف كوكس [43] الأول بأنه يعني أن الكائن الحي يتحول إلى رذاذ من الغبار الجاف أو المسحوق المجفف بالتجميد ، ويعني هذا الأخير أن الكائن الحي يتحول إلى رذاذ من سائل معلق ، على سبيل المثال ، مخاط بشري أو لعاب. وجد كوكس [43] أن البكتيريا المنتشرة الجافة تمتص الماء من البيئة ، بينما تفقد البكتيريا المنتشرة الرطب الماء في البيئة عن طريق التبخر. تؤثر مثل هذه التغييرات في محتوى الماء (أي الجفاف أو الجفاف) على سلوك البقاء. على سبيل المثال ، وجد كوكس [43] ذلك للنشر الرطب لـ باستوريلاتصل الصلاحية إلى حد أدنى قدره 50٪ & # x0201355٪ رطوبة نسبية ، بينما تصل الرطوبة النسبية في حالة الانتشار الجاف إلى 75٪ كحد أدنى.

تمت دراسة الفطريات بشكل أقل في ظل الظروف المختبرية وتم الحصول على معظم البيانات التجريبية من خلال مراقبة مستويات الفطريات في البيئات الداخلية والخارجية. من المتوقع أن تتواجد الفطريات في مستويات أعلى في المباني ذات التهوية الطبيعية. بشكل عام ، تدعم الرطوبة النسبية العالية بقاء الفطريات [56].

يعتمد ضغط البخار ، وبالتالي الرطوبة النسبية ، على درجة الحرارة. نتيجة لذلك ، يصعب فصل تأثيرات الرطوبة تمامًا عن درجة الحرارة. ومع ذلك ، فإن الدراسات التي تحاول العثور على تأثير درجة الحرارة على استقرار مسببات الأمراض المتطايرة قد أظهرت عمومًا انخفاضًا في الصلاحية عندما ترتفع درجة الحرارة [55].

يمكن أن تؤثر درجة الحرارة على حالة البروتينات الفيروسية (بما في ذلك الإنزيمات) وجينوم الفيروس (RNA أو DNA). فيروسات الدنا بشكل عام أكثر استقرارًا من الرنا. عادة ، تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى انخفاض قابلية الفيروس للحياة. يعد الحفاظ على درجات حرارة أعلى من 60 & # x000b0C لمدة 60 & # x02009min كافيًا بشكل عام لإبطال نشاط معظم الفيروسات. يمكن لوجود المواد العضوية المحيطة (مثل الدم ، واللعاب ، والمخاط ، وما إلى ذلك) أن يحمي الفيروسات من ضغوط درجات الحرارة [56].

تُظهر تجارب الاستزراع الفيروسي أن درجات الحرارة المنخفضة التي تصل إلى 7 & # x000b0C -8 & # x000b0C هي الأمثل لبقاء الإنفلونزا المحمولة جواً ، مع تناقص البقاء تدريجيًا عند درجات حرارة معتدلة تبلغ 20.5 & # x000b0C & # x0201324 & # x000b0C. هذه العلاقة صحيحة بالنسبة لمجموعة من الرطوبة النسبية (23٪ & # x0201381٪). آخر في الجسم الحي تؤكد التجارب على خنازير غينيا أن الأنفلونزا تنتقل عبر الهواء بشكل أفضل في الظروف الباردة والجافة. أظهرت التجارب الحديثة أن ارتفاع درجات الحرارة بحوالي 30 & # x000b0C يمنع انتقال الهباء الجوي للإنفلونزا [56].

تظهر الدراسات بشكل عام أنه عند درجة حرارة أعلى من حوالي 24 & # x000b0C ، يبدو أن البكتيريا تفقد قابليتها للحياة بشكل عام. وقد لوحظ هذا الانخفاض في الجدوى في أعضاء البكتيريا موجبة الجرام ، وسالبة الجرام ، وداخل الخلايا: الزائفة, باستوريلا, السالمونيلا, سيراتيا, الإشريكية, عصية, بروديتيلا, الكلاميديا، و الميكوبلازما الأنواع [56].

بشكل عام ، تدعم درجات الحرارة المرتفعة بقاء الفطريات. التركيز الداخلي والخارجي لـ فطر الرشاشيات و بنسيليوم قد تختلف الأنواع بشكل كبير في كل من الشتاء والصيف ، وكذلك في البيئات الحضرية أو الضواحي ، مع ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة النسبية حيث تكون مناطق الضواحي بشكل عام أكثر ملاءمة لتركيزات الجراثيم المحمولة جواً [56]. يوضح الجدول 5 ملخصًا لتأثير درجة الحرارة والرطوبة النسبية على بقاء مسببات الأمراض المحمولة جواً.

الجدول 5

ملخص لتأثير درجة الحرارة والرطوبة النسبية على قابلية مسببات الأمراض المنقولة جواً والعدوى.

نوع الممرض درجة حرارة الرطوبة النسبية
الفيروسات تنخفض بسبب ارتفاع درجة الحرارة عامل
بكتيريا تنخفض بسبب ارتفاع درجة الحرارة عامل
الفطريات تزيد من ارتفاع درجة الحرارة زيادة الرطوبة النسبية العالية

تظهر مقارنة بقاء مسببات الأمراض في المختبر مع تلك الموجودة في الهواء الطلق أنه في ظل نفس ظروف النشاط الضوئي والرطوبة النسبية ودرجة الحرارة ، غالبًا ما يكون الهواء الخارجي أكثر سمية لمسببات الأمراض من الهواء الداخلي ، خاصة في المناطق الحضرية [43 ، 57]. يعزو كوكس [57] هذا التثبيط إلى عامل الهواء المفتوح (OAF). من المحتمل أن يكون تعطيل OAF ناتجًا عن العديد من العوامل بما في ذلك تركيز الملوثات والرطوبة النسبية وتقلبات الضغط وأيونات الهواء [43].

على الرغم من أن الطبيعة الدقيقة لـ (OAF) غير معروفة ، فقد تم بذل جهود تجريبية مختلفة لربط آليات OAF بالآليات المعروفة لتثبيط العوامل الممرضة. في دراسة ، تركيزات مختلفة من O3، لا لا2، وبالتالي2، ج3ح8، ج3ح6، ج2ح4، و ج2ح2 تم إدخالها لتعطيل مسببات الأمراض. في تجارب منفصلة ، تم إدخال حالات تعرض مختلفة من OAF لتعطيل الكائنات الحية. وجد أن OAF هو الأكثر ارتباطًا بالأوزون (OAF3) و ج3ح6 [57].

لوحظ أن تعطيل الهباء الجوي الناجم عن الإشعاع الكهرومغناطيسي يعتمد على الطول الموجي. كما أن الرطوبة النسبية وتركيز الأكسجين وعمر الهباء الجوي ووجود غازات أخرى تؤثر على ضرر الإشعاع الكهرومغناطيسي للحيوية. يمكن للأطوال الموجية الأقصر والأكثر نشاطًا (الأشعة السينية وأشعة جاما) أن تكسر الحمض النووي لمسببات الأمراض. تعمل الأشعة فوق البنفسجية كمصدر للطاقة لإنتاج ثيميدين الثيميدين. تبين أن الأطوال الموجية الأطول والمرئية تؤثر على السيتوكرومات في الميتوكوندريا في الخمائر والبكتيريا. أظهرت دراسة أخرى أيضًا أن بقاء البكتيريا المتطايرة حول محطات معالجة مياه الصرف الصحي كانت أعلى في الليل مقارنة بالنهار [55].

2.3.3. نماذج الجدوى والعدوى

غالبًا ما يكون من الصعب فصل القابلية للبقاء والعدوى ، لذلك من الشائع نمذجة منتجهم كمعامل واحد (يعادل افتراض أن جميع الكائنات الحية قابلة للعدوى). تعطيل الهباء الميكروبي هو دالة للعديد من العوامل: درجة الحرارة ، وكيمياء السوائل المعلقة ، والرطوبة النسبية ، والأكسجين ، والوقت. ومع ذلك ، فإن دمج كل هذه العوامل في نموذج ما هو مهمة معقدة ، لأن آليات التعطيل الدقيقة للعديد من الميكروبات ليست مفهومة جيدًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن العديد من العوامل لها تأثيرات تآزرية (مثل درجة الحرارة والرطوبة النسبية) ، مما يجعل من الصعب صياغة نموذج شامل. أخيرًا ، تكون الاستجابة للضغوط البيئية فريدة من نوعها لكل كائن حي (على سبيل المثال ، الاستعداد الوراثي). وبالتالي ، فإن معظم النماذج المتقدمة في الأدبيات هي نماذج تجريبية ، مع الأخذ في الاعتبار فقط عددًا قليلاً من هذه العوامل ، عادةً الوقت وعامل آخر مثل درجة الحرارة أو الرطوبة النسبية. تتلاءم معلمات النموذج تجريبيًا مع انحلال صلاحية كل هباء جرثومي مهم.

أثناء وبعد هباء المحلول الميكروبي ، هناك فترة استقرار. خلال هذه الفترة الزمنية الأولية ، تعاني العديد من الميكروبات من إجهاد القص والتفكك. أيضًا ، تتعرض الهباء الجوي محل الاهتمام التي تظل محمولة في الهواء إلى تبخر سريع (خلال أول 10 & # x02009 ثانية) مع درجات حرارة ورطوبة نسبية وتركيز بعض المواد المذابة في القطرة التي تتفاوت بسرعة إلى مستوى قد يكون سامًا للميكروبات. فترة الاستقرار الأولية سريعة بالنسبة إلى العمر الافتراضي للهباء الجوي. كما أن التفاعل بين الضغوطات البيئية المختلفة معقد للغاية بحيث لا يمكن فهمه وصياغته وفقًا للمنهجيات الحالية [58].

غالبًا ما يستخدم الانحلال الأسي لنمذجة الجدوى على الرغم من التبسيط الإجمالي ، فإنه غالبًا ما يؤدي إلى جانب النماذج التفصيلية التي تحتوي على 20 معلمة أو أكثر [55]. لأي مجموعة من الظروف البيئية ، يتم إعطاء نموذج الاضمحلال الأسي بواسطة

أين الخامس 0 هي النسبة المئوية للبقاء في الوقت صفر ، الخامس ر هي الصلاحية في الوقت المناسب ر، و ك هو ثابت الاضمحلال. استخدمت العديد من الدراسات نموذج الانحلال الأسي القياسي لملاءمة المنحنيات مع بيانات الجدوى أو التنبؤ بالصلاحية في بعض سياق النمذجة الأخرى [12 ، 54 ، 59]. قام بعض الباحثين بتوسيع النموذج الأسي القياسي من خلال التعبير عن معلمة الانحلال كمتغير يحكمه النشاط المائي والنشاط المائي الحرج في محلول التعليق. بوسادا وآخرون [58] تناسب الثوابت الأخرى للحصول على تعبير أسي لمتغير الانحلال.

على الرغم من أن نموذج الاضمحلال الأسي (4) يقدم العديد من المزايا وسهل الاستخدام ، إلا أن له عيبًا رئيسيًا واحدًا. ويتوقع أن تكون الصلاحية قريبة من الصفر عندما يكون عمر الهباء الجوي كبيرًا. هذا يتعارض مع البيانات التجريبية التي تظهر اضمحلالًا سريعًا أوليًا متبوعًا بانحلال بطيء مما يتسبب في قابلية الاقتراب التقريبي لقيمة دنيا غير صفرية [57]. نتيجة لذلك ، لا سيما عند استخدام نموذج الانحلال الأسي للتنبؤ بمخاطر العدوى المنقولة جواً على مدى فترات طويلة ، يجب توخي الحذر الشديد لعدم التقليل من المخاطر.

للتغلب على هذه الصعوبة مع نموذج الاضمحلال الأسي ، تم تطوير سلسلة من النماذج الحركية عالية الرتبة بواسطة كوكس [57]. كما هو موضح ، يأخذ كل نموذج في الاعتبار معلمتين فقط ، أحدهما الوقت والآخر الرطوبة النسبية أو درجة الحرارة أو الأكسجين. كما تم وصفه من قبل ، فإن الرطوبة النسبية لها التأثير الأكبر على بقاء الميكروبات. لاستخدام النماذج الحركية ، يحتاج المرء إلى بيانات تجريبية لمجموعة معينة من الرطوبة النسبية أو درجة الحرارة أو الأكسجين لمسبِّب مرض معين. ثم يلائم المرء البيانات مع عدد قليل من الثوابت للحصول على النموذج.

البديل الآخر للنموذج الأسي (4) هو نموذج الكارثة. في المعالجات الكلاسيكية ، يُفترض أن تستمر التفاعلات الكيميائية بشكل مستمر ، بينما يشير الفحص الدقيق إلى أن هذا مجرد تقريب ، لأنه على المستوى الجزيئي ، التفاعلات الفردية ليست أحداثًا مستمرة. يصبح تقريب الاستمرارية أكثر دقة كلما زاد عدد الجزيئات. إن فقدان الصلاحية في الهباء الجوي الصغير له طبيعة متقطعة ، حيث لا يتعلق الأمر إلا بكمية صغيرة من الميكروبات. الميكروب إما حي أو ميت ، والتغيير المفاجئ بين هاتين الحالتين يسمى كارثة [57]. يتضمن النموذج الرياضي لنظرية الكارثة وصف الطاقة الكامنة للنظام من حيث معايير التحكم. بالنسبة لبعض مجموعة القيم لمعلمات التحكم ، يكون لمنحنى الطاقة الكامنة توازنًا مستقرًا ، والذي يمثل الحالة القابلة للحياة. إذا تم تغيير معاملات التحكم ، فقد ينتج عن ذلك انخفاض كارثي في ​​الطاقة الكامنة ، مما يؤدي إلى حالة التعطل أو عدم التوازن [57].

تعد النماذج الحركية والكارثية عالية المستوى لتثبيط العوامل الممرضة أكثر منطقية من الناحية البيولوجية من النموذج الأسي ، ولكن نادرًا ما توجد بيانات كافية لدعم النماذج الأكثر تعقيدًا. مزايا وعيوب نماذج الصلاحية الموضحة أعلاه مذكورة في الجدول 6.


3. توزيع الحجم ، والوقت المستغرق ، والمسافات المنقولة بواسطة الهباء الجوي والقطرات التي ينتجها المصابون

غالبًا ما يُقال إن فيروس SARS-CoV-2 ينتقل عبر الرذاذ المتولد عندما يسعل الشخص المصاب بالأعراض أو يعطس أو يتحدث أو يزفر (Morawska and Cao ، 2020). بعض هذه القطرات ثقيلة جدًا بحيث لا يمكن أن تبقى في الهواء ، بل تسقط على الأرضيات أو الأسطح القريبة. يقوم المتعفن بجمع القطرات الملوثة بـ SARS-CoV-2 ، وسيصاب ملامسة هذه الأسطح من قبل مضيف حساس بالعدوى. ومع ذلك ، فإن بعض القطيرات ، عند إخراجها من شخص مصاب ، تتحول إلى جزيئات ضبابية (تُعرف أيضًا باسم الأيروسولات الحيوية) بأقطار ديناميكية هوائية أصغر نسبيًا ، وبالتالي تصبح محمولة جواً (Morawska ، 2006). إن جزيئات الهباء الجوي المحملة بالفيروسات قادرة على إصابة الأشخاص الذين يستنشقون هذه الجزيئات ، وبالتالي انتشار المرض. علاوة على ذلك ، كانت هناك العديد من ظواهر النقل حيث تصبح القطرات الكبيرة أصغر من خلال التبخر بحيث تسمى هذه الجسيمات الأصغر نوى القطيرات. يمكن وصف جزيئات الهباء الجوي هذه مع تغليف الفيروسات بأنها هباء حيوي أو نواة قطيرة ومن ثم يتم استخدام المصطلح & # x02018aerosol & # x02019 و # x02018bioaerosol & # x02019 و & # x02018droplet nuclei & # x02019 بشكل متبادل في هذه الورقة. السيناريوهات المتعلقة بتوليد القطيرات والهباء الجوي ، خاصة في البيئة الداخلية ، لم يتم فهمها بشكل كافٍ ، وبالتالي ، فإن الرؤى حول الآليات المعقولة تستحق الاستكشاف. اكتشف Duguid (1945) ، لأول مرة ، خصائص القطرات والهباء الجوي من أنشطة الزفير البشرية مع التهابات الصدر ، ويتم تقديم هذه المعلومات في الجدول 1. لاحظ Duguid (1945) أن 95 ٪ من الجسيمات كانت غالبًا أصغر من 100 & # x000a0 & # x003bcm ، وكانت الغالبية بين 4 و 8 & # x000a0 & # x003bcm. أكدت النتائج أن التنفس والزفير الناشئين من الأنف قد ألقيا إلى بضع مئات من القطرات التي كان بعضها عبارة عن رذاذ. في المقابل ، أنتج الحديث والسعال والعطس رذاذًا أكثر من القطرات (الجدول 1).

الجدول 1

معلومات مفصلة عن القطرات والهباء الجوي المتولدة من أنشطة الزفير البشرية (المصدر: Duguid ، 1945).

نشاطعدد القطرات والهباء الجوي المتولدة (1 & # x02013100 & # x000a0 & # x003bcm)وجود الهباء الجوي (1 & # x020132 & # x000a0 & # x003bcm)منطقة المنشأ
التنفس الطبيعي (لمدة 5 & # x000a0min)بلا & # x02013 قليلةبعضأنف
زفير أنف واحد قويقليل & # x02013 بضع مئاتبعضأنف
العد بصوت عالٍ - الحديثبضع عشرات & # x02013 بضع مئاتخاصةمقدمة الفم
سعال واحد (فم مفتوح)بلا & # x02013 بضع مئاتبعضمنطقة فوشيال
سعال واحد (الفم مغلق في البداية)بضع مئات & # x02013 عدة آلافخاصةمقدمة الفم
عطسة واحدةبضع مئات من آلاف & # x02013 بضعة ملايينخاصةمقدمة الفم
قليل & # x02013 بضعة آلافبعضكلا من الأنف ومنطقة فوشي

على عكس ما قدمه Duguid (1945) ، فقد أظهرت دراسة أجراها Papineni و Rosenthal (1997) على خمسة أفراد أصحاء أن 80 & # x0201390٪ من الجسيمات الناتجة عن أنشطة الزفير البشرية كانت عبارة عن رذاذ بقطر أصغر من 1 & # x000a0 & # x003bcm. أكدت الدراسة أيضًا أن أعلى كثافة للهباء تم توليدها أثناء السعال وأقل كثافة من التنفس الأنفي ، حيث يكون التنفس الزفير أكثر مسؤولية في نقل الفيروسات (حجم ترتيب 0.1 & # x000a0 & # x003bcm) مقارنة بنقل الفيروس. البكتيريا (& # x0003e 1 & # x000a0 & # x003bcm). لقد وجد أن القيء من قبل شخص مصاب بفيروس السارس في ممر فندق في هونغ كونغ في عام 2003 قد أصيب بالمرض لدى العديد من الأشخاص القريبين عن طريق انتقال الهباء الجوي (Morawska ، 2006).

تتكون العمليات الفيزيائية والكيميائية التي تؤثر على مصير الهباء الجوي المحمولة جواً من التبخر والتفاعل مع أنواع أخرى من الجسيمات والنقل والإزالة من الهواء عن طريق الترسيب على الأسطح الصلبة (Morawska، 2006). غالبًا ما تتعرض الجسيمات الموجودة في الهواء للحركة البراونية ، والجاذبية ، والقوى الكهروستاتيكية ، والتدرجات الحرارية ، والإشعاع الكهرومغناطيسي ، والانتشار المضطرب ، وقوى القصور الذاتي (Baron and Willeke ، 2001). من بين هذه الآليات ، يعد الانتشار آلية رئيسية لنقل الفيروسات بجزيئات في نطاق الميكرومتر الفرعي الأدنى ، جنبًا إلى جنب مع جزيئات الهباء الجوي الأخرى (Baron and Willeke ، 2001). بالنسبة للقطرات الأكبر من 1 & # x000a0 & # x003bcm ، تصبح الجاذبية مهمة من الحركة البراونية في تقرير مصير هذه الجسيمات (كوكس ، 1995). في ظل الظروف الجوية القياسية ، غالبًا ما تتبخر القطرات الأصغر من 100 & # x000a0 & # x003bcm قبل أن تصل إلى الأرض ، وتبقى بقايا القطرات المتبخرة في الهواء لفترات طويلة (Morawska ، 2006). عندما تحتوي القطرات على هباء حيوي معدي ، مثل الفيروسات ، فإن الهباء الحيوي ستبقى في الهواء ، حتى بعد تبخر المحتوى السائل (Morawska ، 2006). ومع ذلك ، فإن الفترة الزمنية التي يبقى فيها الفيروس على قيد الحياة في الهواء تختلف من نوع واحد من الهباء الحيوي إلى نوع آخر. من المرجح أن يتم الاحتفاظ بالقطرات التي في نطاق 0.5 & # x0201320.0 & # x000a0 & # x003bcm العالقة في الهواء في الجهاز التنفسي وتسبب العدوى (McCluskey et al. ، 1996). ومع ذلك ، يبدو أن القطرات غير موجودة في الهواء لفترات أطول بدلاً من ذلك ، يحدث التبخر ، مما يؤدي إلى تحويل القطرات إلى بقايا الهباء الحيوي ، والتي يمكن أن تبقى في الهواء لفترات طويلة.

قام Hui and Chan (2010) بالتحقيق في أنه في البيئات الداخلية المختلفة ، يمكن أن ينتقل SARS-CoV عبر الطريق المحمول جواً. وجدت دراسة أخرى بأثر رجعي أن النقل الجوي في طائرة من شخص مصاب إلى ركاب يقع في سبعة صفوف من المقاعد أمامهم ، مما يشير إلى أن فيروس SARS-CoV يمكن أن ينتقل لمسافة تزيد عن 1 & # x000a0m أفقيًا (Olsen et al. ، 2003 ). تم الإبلاغ عن حالة أخرى حول إصابة أكثر من 1000 شخص في مجمع سكني في هونغ كونغ بسبب الهباء الجوي الناتج عن نظام الصرف الصحي للمبنى (McKinney et al. ، 2006). توضح هذه الملاحظات أن انتقال فيروس SARS-CoV المحمّل بالهباء هو ظاهرة من شأنها أن تلحق أضرارًا أكبر مما يعتقد المرء ، وبالتالي فإن التدابير الاحترازية ذات أهمية قصوى.

تم العثور على فيروس SARS-CoV-2 ليبقى قابلاً للحياة في الهباء الجوي لمدة 3 & # x000a0h ، بينما يكون ، في شكل قطرات ، أكثر ثباتًا على البلاستيك والفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس والكرتون والزجاج مع فترات اكتشاف تصل إلى 72 و 4 و 24 و 84 & # x000a0h ، على التوالي (van Doremalen et al. ، 2020). وبالمقارنة ، وُجد أيضًا أن فيروس SARS-CoV محمول في الهواء على شكل رذاذ لمدة 3 & # x000a0h ، مما يشير إلى أن كلا فيروسي السارس يتصرفان بشكل أو بآخر بنفس الطريقة في الهواء. ومع ذلك ، يظل فيروس SARS-CoV مستقرًا وقابل للحياة في شكل قطرات على البلاستيك والفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس والكرتون والزجاج مع فترات (نصف عمر) تدوم حتى 72 و 8 و 8 و 96 & # x000a0h ، على التوالي ( van Doremalen et al.، 2020). تتشابه فترات نصف عمر كل من SARS-CoV-2 و SARS-CoV تقريبًا في الهباء الجوي ، مع تقديرات متوسطة تبلغ حوالي 1.1 & # x020131.2 & # x000a0h ، مما يشير إلى أن كلا الفيروسين لهما خصائص استقرار متشابهة في الإرسال عبر الهواء ( van Doremalen et al.، 2020). ومع ذلك ، فإن الدعم الوبائي الأكثر عمقًا لفيروس SARS-CoV-2 قد يكون بسبب بعض العوامل الأخرى ، بما في ذلك الأحمال الفيروسية العالية في الجهاز التنفسي العلوي وقدرة الأشخاص المصابين بـ COVID-19 على التخلص من الفيروس ونقله أثناء البقاء بدون أعراض (Bai et al. ، 2020 Zou et al. ، 2020).

بناءً على دراسة أجراها Nicas et al.(2005) ، تشير التقديرات إلى أن الجسيمات المنبعثة من سعال شخص مصاب بمرض في الجهاز التنفسي تتناقص بسرعة في القطر (بأقطار أولية تقل عن 20 & # x000a0 & # x003bcm) ويرجع ذلك أساسًا إلى فقد الماء بحوالي نصف الحجم الأولي ، البالغ 6 & # x000a0 & # x000d7 & # x000a010 & # x022128 & # x000a0mL. تعد تهوية العادم ، وترسيب الجسيمات ، والموت ، وتطهير الهواء من بعض الآليات البارزة التي يتم من خلالها إزالة مسببات الأمراض المحمولة جواً التي غالباً ما تحدث فيها كل آلية إزالة تتبع معدل تخفيض من الدرجة الأولى (Nicas et al. ، 2005). استنادًا إلى قابلية بقاء SARS-CoV-2 لمدة 3 ساعات في الهواء (van Doremalen et al. ، 2020) ، يمكن أن تحدث المتطلبات الأساسية للمرض مثل التعرض والاستنشاق والعدوى بعد دقائق أو بضع ساعات قريبًا وبعيدًا عن مصدر الهباء الجوي حتى في بيئة راكدة (Bourouiba ، 2020).

قد تكون الأوقات الفعلية المحمولة جواً للقطرات أكبر في بيئة يوجد بها تدفقات متقاطعة كبيرة (منظمة الصحة العالمية ، 2009). يمكن توقع مثل هذه السيناريوهات في مراكز الحجر الصحي والرعاية الصحية (على سبيل المثال ، مع فتح الأبواب ، وحركة الأسرة والمعدات ، والسير ذهابًا وإيابًا ، باستمرار). على العكس من ذلك ، قد تكون الفترات المحمولة جواً لنوى القطيرات الأصغر أو الهباء الجوي أقصر بشكل كبير عندما تكون عرضة لحدوث هبوط كبير (على سبيل المثال ، إذا كانت تمر تحت فتحة تهوية سقف) (منظمة الصحة العالمية ، 2009). عندما يخرج المخاط أو اللعاب من شخص مصاب ، يتم تحديد مساره بشكل أساسي من خلال حجم القطرات وأنماط تدفق الهواء التي تتحكم في مسارات الحركة (Tang et al. ، 2006). يصف قانون ستوكس المسار الناتج للقطرات المعرضة لقوى الجاذبية لأسفل واحتكاك الهواء لأعلى ، والذي يتحكم في حركة القطرات في الهواء (ويلز ، 1934). عادة ما يشكل السعال والعطس سحابة مضطربة من الغاز الطافي مع قطرات معلقة بأحجام مختلفة. تتبع القطرات الأكبر مسارًا باليستيًا بصرف النظر عن التدفق في الطور الغازي ، في حين أن الهباء الجوي يكون طافيًا بدرجات متفاوتة داخل سحابة الغاز المضطربة (Bourouiba et al. ، 2014).

بشكل عام ، يوجد مفهوم مقبول لمنطقة حظر آمنة بطول 2 متر لمنع انتقال القطيرات المحتمل من شخص مصاب إلى مضيف حساس ، ومع ذلك ، لا توجد دراسات شاملة لدعم هذه الظاهرة. دعم Wells (1934) مفهوم منطقة الاستبعاد 2 متر مع الأخذ في الاعتبار منحنى هبوط التبخر. افترض Wells (1934) أن القطرات الكبيرة (& # x0003e 100 & # x000a0 & # x003bcm) ستسقط على الأرض ضمن مسافة أفقية تبلغ 2 & # x000a0m من المصدر. تم تكهن Xie وآخرون لاحقًا بالحسابات والافتراضات والبيانات التجريبية غير الكافية لدراسة Wells. (2007). شي وآخرون (2007) أكد أنه بالنسبة لتدفقات الزفير التنفسي ، فإن القطرات الأكبر (القطر بين 60 & # x000a0 & # x003bcm و 100 & # x000a0 & # x003bcm) كانت ، اعتمادًا على سرعة هواء الزفير والرطوبة النسبية للهواء ، يتم حملها بعيدًا لأكثر من 6 & # x000a0m من المسافة الأفقية مع هواء الزفير بسرعة 50 & # x000a0m / s عند نقطة انتهاء الصلاحية (الشكل 2 أ). مثل هذه السيناريوهات تحاكي أحداث العطس. على العكس من ذلك ، تم العثور على قطرات أكبر تحمل لأكثر من 2 & # x000a0m من مسافة بعيدة بسرعة 10 & # x000a0m / s معاد ترتيبها عند نقطة الخروج ، ومحاكاة نوبات السعال (الشكل 2 ب). تم العثور على نفس الشيء بالنسبة لأحداث الزفير التي تكون سرعتها عند 1 & # x000a0m / s لتحمل قطرات كبيرة فقط حتى حوالي 1 & # x000a0m أفقيًا (الشكل 2 ج). أثبتت دراسات أخرى أيضًا أنه عندما يسعل أو يعطس شخص مصاب بمرض في الجهاز التنفسي ، تظهر سحابة من القطرات الحاملة للأمراض بأحجام مختلفة وتنتقل حتى 7 & # x020138 & # x000a0m من نقطة المصدر (Bourouiba et al.، 2014 Bourouiba، 2016).

مسارات القطرات والهباء الجوي من مريض مصاب (أ) حدث عطس مع قطرات سافر لمدة 6 & # x000a0m & # x000a0 بسرعة 50 & # x000a0m / s في غضون 0.12 & # x000a0s (ب) حدث السعال مع قطرات سافر لمدة 2 & # x000a0m & # x000a0 بسرعة 10 & # x000a0m / s خلال 0.2 & # x000a0s (c) حدث الزفير مع القطرات التي تسافر لـ 1 & # x000a0m & # x000a0 بسرعة 1 & # x000a0m / s في غضون 1 & # x000a0s.

علاوة على ذلك ، التجارب الأخيرة التي أجريت بعد عدوى COVID-19 بواسطة Bourouiba (2020) و Loh et al. (2020) يتفق مع نتائج Xie et al. (2007). شي وآخرون (2007) ذكرت أن القطرات الحاملة للأمراض من جميع الأحجام يمكن أن تسافر لما يقرب من 7 & # x020138 & # x000a0m أثناء العطس ولأكثر من 2 & # x000a0m (بحد أقصى 4.5 & # x000a0m) أثناء السعال. من المثير للدهشة أنه كانت هناك رؤى متناقضة حول المسافة التي يجب الحفاظ عليها بين العاملين في مجال الرعاية الصحية والمرضى المصابين بـ COVID-19 [على سبيل المثال ، 1 & # x000a0m (WHO، 2020e) و 2 & # x000a0m (CDC، 2020b)]. ومع ذلك ، فإن معظم الدراسات حول فيروس COVID-19 المذكورة أعلاه قد تم إجراؤها في المختبرات مع تعيين أجهزة انتهاء الصلاحية على قزم وبالتالي لا يمكن استنتاج أي معلومات مقنعة.


الفرق بين انتقال الهباء الجوي والقطيرات للأمراض المحمولة جواً - علم الأحياء

تعتبر معرفة الطرق التي ينتقل بها المرض أمرًا مهمًا لتنفيذ تدابير مكافحة العدوى المناسبة وحملات الوقاية على نطاق واسع. لكل مرض خصائص انتقال تعتمد على طبيعة الكائن الدقيق الذي يسببه.

أنواع الإرسال الموضحة أدناه ليست متعارضة. يمكن لبعض الأمراض ، مثل الجمرة الخبيثة ، أن تنتقل بأكثر من طريقة. يمكن أن تنتشر الجمرة الخبيثة من خلال التلامس المباشر مع جرح على الجلد ، مما يؤدي إلى إنتاج الجمرة الخبيثة الجلدية. ويمكن أيضًا أن ينتشر من خلال الجراثيم المحمولة بالهواء التي يتم استنشاقها ، مما ينتج عنه نوع أكثر خطورة من العدوى. يمكن أن تحدث الجمرة الخبيثة المعدية المعوية عند تناول جراثيم الجمرة الخبيثة.

& raquo ما هو الإرسال عن طريق الاتصال المباشر؟

يتطلب انتقال الاتصال المباشر الاتصال الجسدي بين شخص مصاب وشخص حساس ، والنقل الجسدي للكائنات الحية الدقيقة. يشمل الاتصال المباشر لمس شخص مصاب أو التقبيل أو الاتصال الجنسي أو الاتصال بإفرازات الفم أو الاتصال بآفات الجسم. يتطلب هذا النوع من الانتقال اتصالًا وثيقًا بشخص مصاب ، وعادة ما يحدث بين أفراد نفس الأسرة أو الأصدقاء المقربين والعائلة.

الأمراض التي تنتشر حصريًا عن طريق الاتصال المباشر لا تستطيع البقاء على قيد الحياة لفترات طويلة من الوقت بعيدًا عن المضيف. تنتشر الأمراض المنقولة عن طريق الاتصال الجنسي دائمًا تقريبًا من خلال الاتصال المباشر ، لأنها حساسة للغاية للجفاف.

& raquo ما هو الإرسال عن طريق الاتصال غير المباشر؟

يشير انتقال الاتصال غير المباشر إلى المواقف التي يُصاب فيها شخص حساس من ملامسة سطح ملوث. بعض الكائنات الحية (مثل Norwalk Virus) قادرة على البقاء على الأسطح لفترة طويلة من الزمن. لتقليل انتقال العدوى عن طريق الاتصال غير المباشر ، يجب تطهير الأسطح التي تعمل باللمس بشكل متكرر.

تشمل أسطح اللمس المتكررة (fomites) ما يلي:

  • مقابض الأبواب ، مقابض الأبواب ، الدرابزين
  • الطاولات والأسرة والكراسي
  • أسطح الحمامات
  • أكواب ، أطباق ، أدوات مائدة ، صواني
  • الأدوات الطبية
  • لوحات مفاتيح الكمبيوتر ، وماوسات ، وأجهزة إلكترونية بأزرار
  • أقلام وأقلام رصاص وهواتف ولوازم مكتبية
  • لعب الأطفال

& raquo ما هو الإرسال عن طريق ملامسة القطيرات؟

يمكن أن تنتقل بعض الأمراض عن طريق ملامسة القطرات المصابة لأسطح العين أو الأنف أو الفم. يشار إلى هذا باسم نقل الاتصال بالقطيرات. يمكن إنشاء قطرات تحتوي على كائنات دقيقة عندما يسعل الشخص المصاب أو يعطس أو يتحدث. يمكن أيضًا إنتاج القطرات أثناء بعض الإجراءات الطبية ، مثل تنظير القصبات. القطرات كبيرة جدًا بحيث لا يمكن حملها في الهواء لفترات طويلة من الوقت ، وتستقر بسرعة خارج الهواء.

يمكن تقليل انتقال القطرات باستخدام حواجز الحماية الشخصية ، مثل أقنعة الوجه والنظارات الواقية. تعتبر الحصبة والسارس من الأمثلة على الأمراض القادرة على انتقال العدوى بالتلامس بالرذاذ.

& raquo ما هو النقل الجوي؟

يشير النقل المحمول جواً إلى الحالات التي يمكن أن تظل فيها نوى القطيرات (بقايا القطرات المتبخرة) أو جزيئات الغبار التي تحتوي على كائنات دقيقة معلقة في الهواء لفترات طويلة من الزمن. يجب أن تكون هذه الكائنات قادرة على البقاء على قيد الحياة لفترات طويلة خارج الجسم ويجب أن تكون مقاومة للجفاف. يسمح الانتقال الجوي للكائنات الحية بدخول الجهاز التنفسي العلوي والسفلي. لحسن الحظ ، هناك عدد محدود فقط من الأمراض القادرة على الانتقال عبر الهواء.

تشمل الأمراض القادرة على الانتقال الجوي ما يلي:

& raquo ما هو الانتقال البرازي الفموي؟

عادة ما يرتبط الانتقال البرازي الفموي بالكائنات الحية التي تصيب الجهاز الهضمي. تدخل الكائنات الحية الدقيقة الجسم عن طريق تناول طعام وماء ملوثين. داخل الجهاز الهضمي (عادة داخل الأمعاء) تتكاثر هذه الكائنات الدقيقة وتخرج من الجسم في البراز. إذا لم تكن ممارسات النظافة والصرف الصحي في مكانها الصحيح ، فقد تلوث الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في البراز إمدادات المياه من خلال عدم كفاية معالجة مياه الصرف الصحي وترشيح المياه. يمكن استخدام الأسماك والمحار التي تسبح في المياه الملوثة كمصادر للغذاء. إذا كان الشخص المصاب نادلًا أو طباخًا أو معالج طعام ، فقد يؤدي عدم كفاية غسل اليدين إلى تلوث الطعام بالكائنات الحية الدقيقة.

يمكن الحد من انتقال العدوى عن طريق البراز الفموي عن طريق:

  • التخزين السليم للغذاء في درجات حرارة مناسبة
  • الطبخ الجيد للطعام
  • غسل اليدين بشكل متكرر وشامل ، خاصة بعد استخدام الحمام
  • أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي وتنقية المياه بالكلور
  • تطهير الأسطح التي تعمل باللمس بشكل متكرر لمنع انتقال الاتصال غير المباشر
  • زيادة الوعي العام بالنظافة السليمة وتداول الطعام

& raquo ما هو ناقل الحركة؟

النواقل هي حيوانات قادرة على نقل الأمراض. ومن أمثلة النواقل الذباب والعث والبراغيث والقراد والجرذان والكلاب. الناقل الأكثر شيوعًا للمرض هو البعوض. ينقل البعوض المرض عن طريق اللعاب الذي يتلامس مع مضيفيه عندما يسحب الدم. البعوض ناقل للملاريا وفيروس غرب النيل وحمى الضنك والحمى الصفراء.

تضيف النواقل بعدًا إضافيًا لانتقال المرض. نظرًا لأن النواقل متحركة ، فإنها تزيد من نطاق انتقال المرض. ستؤثر التغييرات في سلوك النواقل على نمط انتقال المرض. من المهم دراسة سلوك الناقل وكذلك الكائنات الحية الدقيقة المسببة للمرض من أجل إنشاء طريقة مناسبة للوقاية من المرض. في حالة الملاريا ، تم رش المبيدات الحشرية والقضاء على مناطق تكاثر البعوض في محاولة للسيطرة على انتشار الملاريا.

العض ليس الطريقة الوحيدة التي يمكن أن تنقل بها النواقل الأمراض. قد تنتشر الأمراض من خلال براز الناقل. يمكن أيضًا أن توجد الكائنات الحية الدقيقة على السطح الخارجي للناقل (مثل الذبابة) وتنتشر من خلال الاتصال الجسدي مع الطعام ، أو سطح اللمس المشترك ، أو فرد حساس.


`` الهباء الجوي '' مقابل `` الهواء '' مقابل `` القطرات '' وسط COVID-19: ما تحتاج إلى معرفته

أثارت الرسائل المتضاربة من سلطات الصحة العامة قدرًا كبيرًا من الارتباك حول COVID-19 ، لا سيما فيما يتعلق بنقله.

استخدمت مصطلحات "الهباء الجوي" و "المحمولة جواً" و "القطيرة" في محاولات لشرح كيفية انتشار فيروس كورونا الجديد ، ولكن دون تفسيرات كافية.

قال ويليام شافنر ، أستاذ الطب الوقائي والأمراض المعدية في المركز الطبي بجامعة فاندربيلت ، إنه لا يزال هناك جدل حول الدور الدقيق الذي يلعبه انتقال الفيروس في انتشار COVID-19.

قال شافنر: "العلم الذي يدعم [النقل الجوي] ليس بالقوة التي نرغب". ومع ذلك ، هناك أدلة متزايدة على إمكانية حدوث ذلك ، خاصة في الأماكن الداخلية ذات التهوية السيئة. "نحن بحاجة إلى مزيد من التوجيه الواضح. الناس هناك يريدون ذلك."

إليك ما تحتاج إلى معرفته حول ما تعنيه هذه المصطلحات ، وكيفية ارتباطها بـ COVID-19:

الهباء الجوي

الهباء الجوي هو مصطلح شامل لأي جسيم صلب أو سائل ، لذا يمكن أن يصبح صغيرًا وخفيف الوزن معلقًا في الهواء ويطفو. الدخان والغبار أمثلة. يمكن أن تتحول بعض الفيروسات إلى رذاذ ، مما يجعل انتقالها عبر الهواء ممكنًا.

تعرف منظمة الصحة العالمية انتقال الهباء الجوي ، المعروف أيضًا باسم انتقال الهواء ، بأنه "قطرات صغيرة جدًا. قادرة على البقاء معلقة في الهواء لفترات أطول من الوقت".

المحمولة جوا

يحدث في الهواء عندما تكون قطيرة تحتوي على فيروس صغيرة بما يكفي لتطفو في الهواء ، ويحدث الانتقال الجوي عندما يتم استنشاق هذا الجسيم المعدي من قبل شخص آخر ، وفقًا لمنظمة الصحة العالمية.

قالت منظمة الصحة العالمية إن هناك أدلة متزايدة على أن انتقال COVID-19 المحمول جواً قد يكون محتملاً في الداخل ، وخاصة الأماكن سيئة التهوية ، بسبب "تفشي COVID-19 المبلغ عنه في بعض الأماكن المغلقة ، مثل المطاعم والنوادي الليلية وأماكن العبادة أو أماكن العمل ، حيث قد يصيح الناس أو يتحدثون أو يغنون ".

قطرات الرذاذ

القطرات عبارة عن مخاط كبير أو جزيئات لعاب أثقل من الهواء تسقط نحو الأرض بمجرد طردها ، ويحدث انتقال القطيرات عادةً عندما تلامس قطيرة تحتوي على فيروس عيون شخص آخر أو أنفه أو فمه. من الأمثلة على ذلك شخص يتحدث بصوت عالٍ تلامس قطراته وجهك.

وفقًا لمنظمة الصحة العالمية ، تشير الدلائل الحالية إلى أن الاتصال الوثيق ، من شخص لآخر هو الطريقة الأساسية لانتشار COVID-19 ، حيث يتم إطلاق الرذاذ من الفم أو الأنف عندما يسعل الشخص المصاب أو يعطس أو يتحدث أو يغني ، على سبيل المثال." يمكن للأشخاص الذين هم على اتصال وثيق بشخص مصاب أن يصابوا بالعدوى "عندما تدخل تلك القطيرات المعدية في فمهم أو أنفهم أو عيونهم".

كيف تغير فهمنا لـ COVID-19 بمرور الوقت؟

كان يُعتقد في الأصل أن COVID-19 ينتشر فقط عن طريق انتقال القطيرات - استندت إرشادات التباعد الاجتماعي التي يبلغ ارتفاعها 6 أقدام إلى بحث أظهر أن انتقال العدوى يحدث بسهولة أكبر على مثل هذه المسافات القصيرة. لا يزال العلماء يعتقدون أن هذه هي الطريقة الأساسية لانتشار فيروس كورونا من شخص لآخر.

لكن هناك أدلة متزايدة على أن الفيروس يمكن أن يتحول إلى هباء ، مما يؤدي إلى انتشاره عبر الهواء. على الرغم من أن العديد من العلماء يعتقدون الآن أن انتقال العدوى عن طريق الهواء ممكن ، يتفق الكثيرون على أن غالبية الإصابات تحدث عندما يتجمع الناس بالقرب من بعضهم البعض ، ويتبادلون القطرات الثقيلة.

قامت منظمة الصحة العالمية بتحديث إرشاداتها عبر الإنترنت حول COVID-19 في يوليو لتضمين معلومات حول الانتقال الجوي. حذت مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها حذوها في 18 سبتمبر لكنها تراجعت عن المعلومات بعد بضعة أيام ، قائلة إنها نُشرت عن طريق الخطأ. لم يصدر مركز السيطرة على الأمراض (CDC) بعد تحديثًا بشأن الإرسال المحمول جواً.

بالنسبة للعديد من العلماء ، كان الموقف المحير والمفكك لمركز السيطرة على الأمراض من انتقال العدوى عن طريق الهواء مثبطًا. استنكر المجتمع العلمي الرسائل المختلطة ، مشددًا على الحاجة إلى معلومات عامة واضحة وموحدة.

وفقًا لشافنر ، مع توجيهات أوضح من مركز السيطرة على الأمراض ، يمكن للشركات التي تشغل المساحات الداخلية الاستعداد بشكل أفضل من خلال اتخاذ الاحتياطات ، مثل إضافة أنظمة تهوية جديدة والحد من الحشود ، للدفاع ضد انتقال محتمل.


خلفية

تصنيف العامل المعدي على أنه محمول في الهواء وبالتالي "ينتقل عن طريق الهباء الجوي" له آثار كبيرة على كيفية احتياج العاملين في مجال الرعاية الصحية (HCW) لإدارة المرضى المصابين بهذه العوامل ونوع معدات الحماية الشخصية (PPE) التي سيحتاجون إلى ارتدائها. عادةً ما تكون معدات الحماية الشخصية هذه أكثر تكلفة بالنسبة للعوامل المحمولة جواً (أي التي تنتقل عن طريق الهباء الجوي) مقارنة بتلك التي تنتقل فقط عن طريق القطرات الكبيرة أو الاتصال المباشر بسبب خاصيتين رئيسيتين للهباء الجوي: أ) ميلها لمتابعة تدفق الهواء ، الأمر الذي يتطلب ختمًا محكمًا من معدات الوقاية الشخصية حول المسالك الهوائية ، و ب) للهباء الجوي الحيوي ، صغر حجمه ، والذي يتطلب قدرة ترشيح معززة.

سلطت العديد من المقالات و / أو الإرشادات الحديثة ، المستندة إلى البيانات السريرية والوبائية ، الضوء على إمكانية انتقال الهباء الجوي لفيروس كورونا المرتبط بمتلازمة الشرق الأوسط التنفسية (MERS-CoV) [1 ، 2] وفيروس الإيبولا [3 ، 4]. حاولت بعض الردود على هذا الأخير وضع هذه المخاطر النظرية في ضوء أكثر عملية [4] ، وهذا يوضح بشكل جيد مأزق كيفية تصنيف مثل هذه مسببات الأمراض الناشئة أو التي عاودت الظهور إما إلى القطرة الكبيرة (قصيرة المدى) مقابل المحمولة جواً. (قصير المدى وربما بعيد المدى) فئات الإرسال. ومع ذلك ، فإن هذا التحديد ليس بالأبيض والأسود ، حيث توجد أيضًا احتمالية أن تنتقل مسببات الأمراض تحت كلا التصنيفين عن طريق الهباء الجوي بين الأشخاص من مسافة قريبة (أي في حدود متر واحد).

تعريفات

بالمعنى الدقيق للكلمة ، تشير "الهباء الجوي" إلى الجسيمات المعلقة في الغاز ، مثل القطرات الصغيرة في الهواء. كان هناك العديد من المنشورات التي تصنف القطرات باستخدام أحجام الجسيمات على مر السنين [5،6،7،8،9،10]. على سبيل المثال ، من المقبول عمومًا أن: 1) الجسيمات الصغيرة التي يتراوح قطرها بين 5 و 10 ميكرومتر وقطرها الديناميكي الهوائي والتي تتبع خطوط تدفق الهواء من المحتمل أن تكون قادرة على نقل جزيئات نقل قصيرة وطويلة المدى بمقدار & lt 5 ميكرون تخترق الممرات الهوائية بسهولة وصولاً إلى الفضاء السنخي ، وجسيمات lt 10 ميكرومتر تخترق بسهولة أسفل المزمار (7) 2) القطرات الكبيرة بأقطار & gt 20 ميكرومتر تشير إلى تلك التي تتبع مسارًا باليستيًا (أي تقع في الغالب تحت تأثير الجاذبية) ، حيث تكون القطرات كبيرة جدًا لمتابعة تبسيط استنشاق الهواء. بالنسبة لأحجام الجسيمات هذه ، على سبيل المثال ، ستكون الأقنعة الجراحية فعالة ، لأنها ستعمل كحاجز مادي مباشر أمام قطرات من هذا الحجم كبيرة جدًا بحيث لا يمكن استنشاقها في الجهاز التنفسي حول جوانب القناع (وهي ليست قريبة -الملاءمة) 3) "الجسيمات الوسيطة" بأقطار 10-20 ميكرومتر ، ستشترك في بعض خصائص كل من القطرات الصغيرة والكبيرة ، إلى حد ما ، ولكنها تستقر بسرعة أكبر من الجسيمات & lt 10 ميكرومتر ، ويحتمل أن تحمل جرعة معدية أصغر من الجرعات الكبيرة ( & gt 20 ميكرومتر) قطرات.

قد تشمل "الهباء الجوي" أيضًا "نوى القطيرات" وهي جزيئات صغيرة بقطر ديناميكي هوائي يبلغ 10 ميكرومتر أو أقل ، ويتم إنتاجها عادةً من خلال عملية التجفيف السريع لقطرات التنفس الزفير [5 ، 6]. ومع ذلك ، في بعض المواقف ، مثل حيث توجد تدفقات قوية للهواء المحيط ، على سبيل المثال ، يمكن للقطرات الكبيرة أن تتصرف مثل الهباء الجوي مع إمكانية نقل العدوى عبر هذا الطريق (انظر القسم التالي أدناه).

يمكن الاستدلال على العديد من الخصائص من هذا ، على سبيل المثال تغلغل الجهاز التنفسي السفلي (LRT) ، نظرًا لأن قطره أكبر من 10 ميكرومتر ، يتضاءل الاختراق أسفل المزمار بسرعة ، كما هو الحال مع أي احتمال لبدء العدوى في هذا الموقع. وبالمثل ، فإن أي احتمال من هذا القبيل لإيداع وبدء عدوى LRT أقل احتمالًا فوق قطر قطيرة يبلغ 20 ميكرومتر ، حيث من المحتمل أن تؤثر هذه الجسيمات الكبيرة على الأسطح المخاطية الظهارية للجهاز التنفسي أو يتم حبسها بواسطة الأهداب قبل الوصول إلى LRT [6].

اقترحت جمعية الأمراض المعدية الأمريكية (IDSA) مخططًا مكافئًا بشكل أساسي [7] ، يحدد "الجسيمات القابلة للتنفس" بقطر 10 ميكرومتر أو أقل و "الجسيمات الملهمة" بقطر يتراوح بين 10 ميكرومتر و 100 ميكرومتر ، وكلها تقريبًا تترسب في الشعب الهوائية العلوية. اقترح بعض المؤلفين مصطلح "الهباء الجوي الناعم" ، الذي يتكون من جسيمات يبلغ حجمها 5 ميكرومتر أو أقل ، ولكن هذا تم تحديده جزئيًا بواسطة قيود من أدوات القياس [8]. يجمع العديد من المؤلفين الانتقال إما عن طريق قطرات كبيرة أو جزيئات بحجم الهباء على أنه "انتقال محمول بالهواء" [9] ، أو يستخدمون "انتقال الهباء الجوي" لوصف مسببات الأمراض التي يمكن أن تسبب المرض عن طريق جزيئات قابلة للاستهلاك من أي حجم [10].

ومع ذلك ، نعتقد أنه من المهم الحفاظ على التمييز بين الجسيمات التي يبلغ حجمها & lt 10 ميكرومتر والجزيئات الأكبر ، نظرًا لاختلافها النوعي الكبير بما في ذلك وقت التعليق واختراق مناطق مختلفة من الشعب الهوائية ومتطلبات معدات الحماية الشخصية المختلفة. في هذا التعليق ، نستخدم الاصطلاح المشترك "النقل المحمول جواً" ليعني الإرسال بواسطة جسيمات بحجم الهباء بمقدار & lt 10 ميكرومتر.

إذا كان المرضى المصابون ينتجون قطرات معدية بأحجام مختلفة عن طريق التنفس أو السعال أو العطس ، فإن الانتقال بين الأفراد عن طريق كل من القطرات الكبيرة قصيرة المدى ونواة القطيرات الصغيرة المحمولة جواً ممكن ، اعتمادًا على المسافة من مصدر المريض. يوضح الشكل 1 هذه المسارات المحتملة للنقل الجوي قصير المدى وطويل المدى ، بالإضافة إلى استقرار المصب لمثل هذه القطرات على الأسطح (fomites). من هذه المواد المخدرة ، يمكن لمسها ونقلها باليدين لتلقيحها ذاتيًا في الأغشية المخاطية على سبيل المثال. في العين والأنف والفم) للتسبب في العدوى ، اعتمادًا على خصائص بقاء مسببات الأمراض الفردية على هذه الأسطح ، وقابلية (تتعلق بمستقبلات الخلايا المتوافقة المتاحة) للأنسجة المعرضة المختلفة للإصابة بهذه العوامل الممرضة.

رسم توضيحي لمختلف طرق الانتقال المحتملة لعدوى الجهاز التنفسي بين شخص مصاب وفرد معرض للإصابة. يتم هنا توضيح كل من طرق الإرسال ذات المدى القريب (أي التحادثية) وطرق الإرسال ذات المدى الأطول (أكثر من عدة أمتار). يمثل لون الرأس البرتقالي مصدرًا ولون الرأس الأبيض متلقيًا محتملاً (مع اللوحة اليمنى السفلية تشير إلى أن كلا الرأسين متلقيان محتملان عن طريق التلقيح الذاتي من مصادر فوميت السطح الملوثة). هنا يشمل "انتهاء الصلاحية" أيضًا الزفير الطبيعي للتنفس ، بالإضافة إلى السعال و / أو العطس. يمكن للقطرات المحمولة جواً أن تستقر بعد ذلك على الأسطح (fomites) من حيث يمكن لمسها وحملها على الأيدي مما يؤدي إلى مزيد من طرق نقل التلقيح الذاتي

على سبيل المثال ، عندما تكون الجرعة المعدية (عدد العوامل المعدية المطلوبة للتسبب في المرض) للكائن منخفضة ، وحيث يتم إنتاج أعداد كبيرة من القطيرات المحملة بمسببات الأمراض في ظروف مزدحمة مع تهوية سيئة (في غرف الانتظار بالمستشفى ، في قاعات المحاضرات ، في وسائل النقل العام ، وما إلى ذلك) ، لا يزال من الممكن حدوث تفشي المتفجرات ، حتى مع مسببات الأمراض التي تكون قدرتها على النقل المحمولة جواً مثيرة للجدل ، على سبيل المثال انتشار الأنفلونزا في مستوى أرضي حيث لوحظت حالات ثانوية متعددة في غياب أي تهوية [11].

نُشرت الأساليب الأكثر ميكانيكية (أي الجدال من السلوك الفيزيائي والديناميكي الأساسي لأحجام الجسيمات الصغيرة والقطيرات الكبيرة مقابل الجسيمات الكبيرة في غياب أي تفاعلات بيولوجية) لتصنيف مسببات الأمراض التي من المحتمل أن تنتقل عبر المسار المحمول بالطرق المختلفة. السنوات [12،13،14،15،16،17] ، ولكن قد يتعين النظر فيها بالاقتران مع البيانات الوبائية والبيئية لتقديم حجة مقنعة حول إمكانية انتقال العدوى المحمولة جواً لأي عامل معين - وعدد سيناريوهات التعرض المحتملة المحتملة غير محدودة فعليًا).

أهمية تدفقات الهواء المحيط والهباء الجوي

يجب ملاحظة أن "الهباء الجوي" هو في الأساس مصطلح نسبي وليس مصطلحًا مطلقًا. يمكن أن تظل القطرة الأكبر محمولة في الهواء لفترة أطول إذا كان بإمكان تدفقات الهواء المحيطة أن تحافظ على هذا التعليق لفترة أطول ، على سبيل المثال في بعض بيئات التدفق العرضي القوي أو التهوية الطبيعية ، حيث يمكن للتدفقات الهوائية الناتجة عن التهوية أن تنتشر مسببات الأمراض المعلقة بشكل فعال بما يكفي لإحداث العدوى على مسافة بعيدة من المصدر.

تم اشتقاق إحدى القواعد القياسية (قانون ستوك) المطبقة في الحسابات الهندسية لتقدير أوقات تعليق القطرات التي تقع تحت تأثير الجاذبية مع مقاومة الهواء ، بافتراض عدة شروط بما في ذلك أن الهواء المحيط لا يزال [13،14،15،16،17] . لذلك ستكون أوقات التعليق الفعلية أعلى بكثير في حالة وجود تدفقات متقاطعة كبيرة ، وهو ما يحدث غالبًا في بيئات الرعاية الصحية ، على سبيل المثال مع فتح الأبواب ، وحركة السرير والمعدات ، وسير الأشخاص ذهابًا وإيابًا ، باستمرار. على العكس من ذلك ، يمكن تقليل أوقات التعليق ، حتى بالنسبة لنواة القطرات الأصغر ، بشكل كبير إذا واجهت تدفقًا كبيرًا لأسفل (على سبيل المثال إذا مرت تحت فتحة تهوية إمداد السقف). بالإضافة إلى ذلك ، فإن درجة تغلغل مجرى الهواء ، بالنسبة لأحجام الجسيمات المختلفة ، تعتمد أيضًا على معدل التدفق.

في مجال طب الأسنان وجراحة العظام ، حيث يتم استخدام أدوات كهربائية عالية الطاقة ، يمكن حتى للفيروسات المنقولة بالدم (مثل فيروس نقص المناعة البشرية - فيروس نقص المناعة البشرية ، والتهاب الكبد B ، وفيروسات التهاب الكبد B) أن تنتقل عبر الهواء عندما يتم احتواؤها في بقع الدم عالية السرعة الناتجة عن هذه الأدوات [18 ، 19]. ومع ذلك ، فإن ما إذا كان بإمكانهم التسبب في نقل فعال عبر هذا الطريق هو أكثر إثارة للجدل. يوضح هذا نقطة أخرى ، أنه على الرغم من أن بعض مسببات الأمراض يمكن أن تنتقل عبر الهواء في مواقف معينة ، إلا أنها قد لا تنقل بالضرورة العدوى وتسبب المرض عبر هذا الطريق.

الخطوط العريضة

بمرور الوقت ، بالنسبة للعامل الممرض الذي لديه مسار انتقال سائد بالفعل عبر الهواء ، فإن أعدادًا كافية من الدراسات المنشورة ستثبت طبيعته الحقيقية [13]. إذا كانت هناك نتائج متناقضة مستمرة في دراسات متعددة (كما هو الحال مع فيروس الأنفلونزا) ، فقد يكون من الأرجح أن طرق الانتقال المختلفة (الاتصال المباشر / غير المباشر ، القطيرات قصيرة المدى ، نوى القطيرات طويلة المدى وحتى قصيرة المدى المحمولة جواً) قد تسود في أوضاع مختلفة [16 ، 20] ، مما يجعل الطريق المحمولة جواً لهذا العامل الممرض بعينه أكثر من مسار انتهازي ، بدلاً من القاعدة [21]. عدة أمثلة قد تجعل هذا أكثر وضوحا.

العوامل الممرضة المختارة والأدبيات الداعمة الملخصة أدناه هي لأغراض توضيحية فقط ، لتوضيح كيف أثرت دراسات محددة على الطريقة التي نعتبر بها مثل هذه العوامل المعدية على أنها محمولة جواً و "قابلة للانتقال عبر الهباء الجوي". لا يُقصد منه أن يكون مراجعة منهجية ، ولكن لإظهار كيف يمكن أن يتغير تفكيرنا مع إجراء دراسات إضافية حول كل مُمْرِض ، وكيف أن قبول "انتقال الهباء الجوي" لمسببات الأمراض المختلفة لم يتبع دائمًا نهجًا ثابتًا.


نتائج

نتحرى أولاً عن ديناميات انتشار الإنفلونزا في ثلاثة نماذج انتقال مختلفة ، وهي نموذج قائم على القطيرات ، ونموذج قائم على الهباء الجوي ، ونموذج مشترك قائم على القطيرات والهباء الجوي (للحصول على شرح تخطيطي لنماذج الإرسال هذه ، يرجى الاطلاع على الشكل 1). . تم اختيار هذه النماذج الثلاثة لمقارنة الحالتين المتطرفين (القطرة فقط ، والهباء الجوي فقط) بالإضافة إلى الوضع الوسيط حيث يكون وضعو الإرسال مناسبين بشكل متساوٍ 13 ، 14. استندت محاكاة تفشي الإنفلونزا إلى نموذج SEIR يعمل على شبكة اتصال عالية الدقة تم جمعها في مدرسة ثانوية أمريكية 17 باستخدام تقنية شبكة الاستشعار اللاسلكية. بالإضافة إلى ذلك ، استخدمنا معلومات الموقع لكل فرد تم الحصول عليها باستخدام نفس التكنولوجيا. من أجل محاكاة انتقال الهباء الجوي الجزئي أو الكامل ، قمنا بدمج هذه البيانات مع بيانات البناء من المدرسة من أجل حساب احتمالات الإصابة ذات الصلة بسبب انتقال الهباء الجوي وفقًا للمكافئ. 3. تم وصف النموذج بأكمله ومصادر البيانات بالتفصيل الكامل في الطرق. يوضح الشكل 2 مثالاً لتركيزات الكم في فصول دراسية متعددة خلال يوم واحد.

مخطط مبسط لطرق النقل. يمكن لمجموعات مختلفة من الأفراد في المدرسة شغل نفس الغرف ، في أوقات مختلفة t1 و t2 (أ). في هذه الغرف ، قد يكون الأفراد على مقربة من بعضهم البعض. من أجل البساطة البصرية ، نفترض في هذا الشكل أن جميع الأفراد الموجودين في نفس الغرفة في نفس الوقت على مقربة شديدة (لكن لاحظ أنه في النموذج ، يتم تحديد القرب من خلال قياسات المستشعر). في نموذج الهباء الجوي ، يمكن للأفراد المصابين إلقاء المواد المعدية أثناء وجودهم في الغرفة ، والتي بدورها قد تصيب هؤلاء الأفراد في الغرفة بشكل متزامن أو لاحقًا. وبناءً عليه ، ستبدو شبكة مسارات النقل المحتملة مختلفة اعتمادًا على طرق النقل. استنادًا إلى النمط المكاني والزماني الموضح في اللوحة (أ) ، تُظهر اللوحة (ب) شبكة لوحة نقل القطيرات النقية (C) تُظهر شبكة انتقال الهباء الجوي النقي وتوضح اللوحة (D) شبكة نقل القطيرات والهباء الجوي معًا . دائمًا ما تكون حواف إرسال القطيرات ثنائية الاتجاه ، وبالتالي لا تظهر أي أسهم. قد تكون حواف انتقال الهباء الجوي أحادية الاتجاه بسبب التأخير الزمني في إطلاق الفيروس وامتصاصه ، ومن ثم تظهر الأسهم.

توضيح للعلاقة بين وجود الفرد المصاب والتعرض للآخرين في نموذج الهباء الجوي. وجود فرد مصاب (مختار) في غرف مختلفة (منطقة رمادية) وتعرض الأشخاص الآخرين للمواد المعدية التي يلقيها الفرد في الغرف المعنية (أشرطة سوداء) على مدار 8 ساعات مقياس المحور السيني هو ساعات ، مقياس المحور الصادي هو التعرض في [0–0.02] كوانتا. تعتمد مستويات التعرض على عدد الأفراد المعرضين في الغرفة بعد ترسب المواد المعدية ، وكذلك معدلات تغير الهواء (هنا 0.5).

كما هو موضح في الشكل 1 ، يمكن تمثيل الإرسال بالقطيرات والهباء الجوي على أنهما شبكات موزونة. لقد ثبت سابقًا أن القوة (أي الدرجة المرجحة) هي مقياس شبكة رئيسي لفهم انتشار المرض في الشبكات: المضيفون ذوو القوة العالية يولدون في المتوسط ​​المزيد من الحالات الثانوية ، والمضيفون بقوة منخفضة أقل من 18،19،20. يوضح الشكل 3 توزيع مقاييس القوة والارتباط بينها لكل من طرق الإرسال ، والهباء الجوي (الكميات) والقطيرة (مدة التلامس). كما يمكن أن نرى ، التوزيعات متشابهة ويرتبط كلا مقياسي القوة عبر أنماط الإرسال.

تمثيلات الشبكة الموزونة لانتقال القطيرات (مدة التلامس التراكمية) وانتقال الهباء الجوي (التعرض الكمي التراكمي). يمثل تعرض كوانتا الناجم عن الآخرين درجة خارجية ، ويمثل التعرض الكمي للفرد المعني غير متفرغ. مدة الاتصال في نقل القطيرات متماثلة ، وبالتالي لا يوجد فرق بين الدرجات الداخلية والخارجية. يوضح الشكل العلوي والشكل الأيمن توزيعات الدرجة الموزونة ، ويربط مخطط الانتثار مقاييس الشبكة لنقل القطرات والهباء الجوي إلى بعضها البعض.

بالنسبة لجميع نماذج الانتقال الثلاثة ، نقيس الكميات الوبائية الثلاث: الحجم النهائي لتفشي المرض (عدد الحالات المستعادة ص(ر) الأفراد بعد تشغيل المحاكاة) ، المدة الإجمالية لتفشي المرض (الوقت حتى لا يكون هناك المزيد من التعرض ه(ر) أو مصابة أنا(ر) الأفراد ، على التوالي) ، والوقت للوصول إلى ذروة التفشي ، أي للوصول إلى الحد الأقصى للانتشار. بالإضافة إلى ذلك ، لكي نتمكن من وضع هذه الكميات في سياقها ، فإننا نقيس أيضًا ص0 لنماذج الإرسال الثلاثة. في نموذج قائم على الفرد مثل النموذج المستخدم هنا ، القياس ص0 مباشرة باستخدام نموذج الإرسال المعتمد على القطيرات ، لأنه يمكن للمرء أن يتتبع بشكل مباشر أي فرد مصاب. ومع ذلك ، في حالة الانتقال الجزئي أو الكامل بوساطة الهباء الجوي حيث يتم التوسط في العدوى عن طريق الهواء في الغرفة ، يكون هذا التتبع أكثر صعوبة لأن المرء سيحتاج إلى تتبع المصادر الفردية لجزيئات الهباء الجوي المعدية بشكل حسابي. وبالتالي نقيس كمية بديلة ولكنها متشابهة ، وهي عدد جميع الحالات المصابة خلال الفترة الزمنية الأولية حتى تعافي حالة المؤشر. نسمي هذه الكمية ص0. من الناحية النظرية ، هناك فرصة لأن هذا يبالغ في تقدير الحقيقة ص0 من خلال تضمين حالات الجيل الثالث التي لم تُصاب بحالة المؤشر ، ولكن بالنظر إلى قيم فترة الحضانة ومعدل الشفاء ، فإن هذا نادر إلى حد ما.

في الشكل 4 ، يمكننا أن نلاحظ أن زيادة الأهمية النسبية للانتقال المعتمد على الهباء الجوي (أي التحول من انتقال نقي عن قرب عبر الانتقال المشترك إلى انتقال قائم على الهباء الجوي) ليس له تأثير كبير بشكل عام على ديناميات المرض. نلاحظ زيادة طفيفة في أحجام التفشي في نموذج القطيرات النقية ، وزيادة طفيفة في وقت ذروة التفشي. ومع ذلك ، فإن الزيادة الطفيفة في حجم التفشي تنعكس أيضًا في زيادة طفيفة في ص0 (انظر الشكل 4 د). باختصار ، تشير نتائجنا إلى أنه لا ينبغي بالضرورة أن يتوقع المرء أن تكون ديناميكيات مرض الإنفلونزا مختلفة تمامًا عند أخذ الانتقال المستند إلى الهباء الجوي في الاعتبار.

توزيعات التردد لمتوسط ​​الحجم النهائي (أ) ، متوسط ​​مدة التفشي (ب) يعني الوقت للوصول إلى الحد الأقصى للانتشار (ج)، و يعني ص0 (د) ، لنماذج الإرسال الثلاثة المختلفة. تتبع أكواد الألوان في اللوحات A و B و C الملصقات الموجودة على المحور X في اللوحة D (الأحمر للأيروسول ، والأخضر للمجمع ، والأزرق للإرسال المستند إلى القطيرات). لكل نموذج إرسال ، تستند القيم إلى 78،900 محاكاة حيث عمل كل فرد كحالة مؤشر في 100 عملية محاكاة مستقلة.

من أجل فهم أفضل لسلوك نماذج الإرسال ، أجرينا تحليل الحساسية على معلمات العدوى الأساسية (الشكل 5). على وجه الخصوص ، قمنا بتغيير عدوى القطرات في مكون الاتصال الوثيق (تم ضبط خط الأساس على 0.003 - انظر مكافئ 1) ومعدل السقوط (ف - انظر مكافئ. 2) في مكون الهباء الجوي داخل النموذج الذي يلتقط كلا وضعي الإرسال بنسبة 50٪. قمنا بتغيير كلا المعلمتين ، بالنسبة إلى خطوط الأساس ، بنسبة 20٪ ، 10٪ ، 0٪ ، 10٪ و 20٪. كما يتضح من الشكل 5 ، يبدو أن التغييرات في متوسط ​​حجم التفشي كانت حسنة التصرف ومتناسبة ، بغض النظر عما إذا كانت معلمات الاتصال الوثيق أو انتقال الهباء الجوي قد تغيرت.

مخططات الحساسية التي توضح تأثير التغييرات في معلمات الإرسال ذات الصلة على حجم التفشي. على وجه الخصوص ، تم تحويل كل من معدل التساقط وعدوى القطرات من -20٪ إلى + 20٪ فيما يتعلق بقيم خط الأساس ، كما ورد في الأدبيات. (أ) مخطط مبعثر يلخص تأثير كلتا المعلمتين على متوسط ​​حجم التفشي (يتناسب مع حجم الدوائر ، كما هو موضح في وسيلة الإيضاح). (ب) مخطط Boxplots يعرض تفاصيل توزيعات حجم التفشي ، اعتمادًا على التغيرات في عدوى القطيرات (المحور السيني) ومعدل التساقط (الجوانب الأفقية).

في نماذج الانتقال التي تعتمد على القطيرات النقية ، يعد التطعيم استراتيجية قوية للتخفيف من انتشار الأمراض المعدية. عندما يمكن أن يكون انتقال العدوى أيضًا قائمًا على الهباء الجوي ، فإن زيادة التهوية هي طريقة إضافية للحد من انتشار المرض. لذلك قمنا بمقارنة تأثير التهوية باستراتيجيات التطعيم التقليدية. وفقًا للجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAE) 21 ، فإن التهوية الجيدة في الفصول الدراسية تقابل 3 تغييرات في الهواء في الساعة. ومع ذلك ، فإن معظم الفصول الدراسية لديها تهوية رديئة بمعدلات حوالي 0.5 تغيير للهواء في الساعة (انظر الطرق لمزيد من التفاصيل). في النموذج المعتمد على الهباء الجوي النقي ، فإن جلب جميع الغرف إلى معدل التهوية الموصى به من شأنه أن يقضي تمامًا تقريبًا على فرصة تفشي المرض. هذا يتوافق مع نفس تأثير تغطية التطعيم الكاملة في حالة معدلات التهوية السيئة ، كما هو موضح في الشكل 6 ب. في سيناريو الهباء الجوي المختلط ، لا تزال تحسينات التهوية تؤدي إلى انخفاض كبير في أحجام التفشي. على وجه الخصوص ، يوضح الشكل 6 أ أنه في نموذج الهباء القُطري المُجمع ، سيكون للتهوية الجيدة تأثير مشابه لتغطية التطعيم بنسبة 50-60٪ في سيناريو التهوية السيئة. أثبتت هذه النتيجة أنها قوية للتغييرات في معلمات الإرسال في تحليل الحساسية (البيانات غير معروضة).

مقارنة تأثير التهوية (Boxplots) وتغطية التطعيم (الخطوط الأفقية) على حجم التفشي. تشير الألوان إلى تغطيات التطعيم المختلفة. تم الإبلاغ عن النتائج بالنسبة للأيروسول (أ) ونماذج النقل المدمجة (ب,ج). ل (أ,ب) ، يختلف معدل تغيير الهواء من 0.5 إلى 3.0 تغيير / ساعة ، بينما (ج) يفترض معدل تغيير الهواء بمقدار 0.5 تغير / ساعة. (ج) مقارنة استراتيجيات التهوية المحسنة جزئياً (boxplots) في المدرسة. تم اختيار الفصول الدراسية لتحسين التهوية من خلال ترتيبها وفقًا لكمية الجسيمات المعدية المستنشقة (الأمثل) ، أو إشغالها وفقًا لقائمة المدرسة (على أساس الجدول الزمني) ، أو الإشغال المصحح حسب حجم الغرفة (الحجم المصحح). تم الإبلاغ أيضًا عن تأثير تغطية التطعيم (متوسط ​​أحجام الفاشية في ظل تغطية التطعيم المقابلة ، تم الإبلاغ عنها كخطوط أفقية).

من الناحية العملية ، غالبًا ما يكون تحديث نظام التهوية لحرم المدرسة بأكمله إلى المعدلات المقترحة من قبل ASHRAE صعبًا نظرًا لمحدودية الموارد. لذلك سألنا عن مدى قوة التأثير المخفف في ترقية التهوية لجزء بسيط فقط من جميع الغرف. سألنا أيضًا كيف يمكن تحديد المجموعة المثلى من الغرف لأغراض التخفيف. استراتيجيات اختيار الغرفة التي نستكشفها هي أفضل, على أساس الجدول الزمني، و الحجم المصحح، والتي تم وصفها جميعًا في الطرق. كما هو متوقع ، يؤدي تطبيق التهوية الجيدة على غرف أقل بدلاً من المدرسة بأكملها إلى تحسينات أقل وضوحًا. ومع ذلك ، يوضح الشكل 6 ج أن اختيار جزء صغير فقط من الغرف للتهوية المحسنة ، وفقًا للمعايير الموضحة أعلاه ، لا يزال ينتج عنه متوسط ​​أحجام تفشي المرض مقارنة بتلك التي تم الحصول عليها في بيئة ذات تغطية تطعيم بنسبة 30-40٪. على وجه الخصوص ، فإن الحجم المصحح يمكن أن تؤدي الاستراتيجية ، التي تتطلب معلومات متاحة بسهولة لكل مدرسة فقط (أي جداول المدرسة وحجم الغرفة) ، إلى متوسط ​​أحجام تفشي المرض التي يمكن مقارنتها بتلك التي تم الحصول عليها بمعدلات تطعيم أعلى من 40٪ ، حتى عند تطبيقها على 25٪ فقط من جميع الغرف.

تعتمد المقارنات بين تأثيرات التهوية المحسنة والتحصين أيضًا على فعالية اللقاح. تم افتراض فعالية خط الأساس لتكون 60٪. إذا تم تنفيذ معدل تغيير الهواء الموصى به من قبل ASHRAE على مستوى المدرسة ، فسيؤدي ذلك إلى تأثير وقائي في النموذج المشترك الذي يتوافق مع تغطية التطعيم من 60-70٪ لفعالية 40٪ ، 50-60٪ لـ 60٪ فعالية ، و 40-50٪ لفعالية 80٪. في نموذج الهباء الجوي ، يتم تحسين التهوية باستمرار للتحصين حتى مع التغطية الكاملة إذا كانت الفعالية منخفضة.


الاحتياطات المستندة إلى ناقل الحركة

تعتبر الاحتياطات المستندة إلى الانتقال هي المستوى الثاني من السيطرة الأساسية على العدوى ويجب استخدامها بالإضافة إلى الاحتياطات القياسية للمرضى الذين قد يكونون مصابين أو مستعمرين بعوامل معدية معينة والتي تتطلب احتياطات إضافية لمنع انتقال العدوى.
المصدر: دليل إرشادي لاحتياطات العزل

استخدم احتياطات الاتصال للمرضى الذين يعانون من عدوى معروفة أو مشتبه بها والتي تمثل خطرًا متزايدًا لانتقال العدوى عن طريق الاتصال.

  • تأكد من وضع المريض المناسب في مساحة أو غرفة مريض واحدة إذا كانت متوفرة في مستشفيات الرعاية الحادة. في الأماكن طويلة الأجل وغيرها من الأماكن السكنية ، اتخذ قرارات تعيين الغرفة لموازنة المخاطر التي يتعرض لها المرضى الآخرون. في أماكن الإسعاف ، ضع المرضى الذين يحتاجون إلى احتياطات الاتصال في غرفة الفحص أو المقصورة في أسرع وقت ممكن.
  • استخدم معدات الحماية الشخصية (PPE) بشكل مناسب ، بما في ذلك القفازات والعباء. ارتدِ عباءة وقفازات لجميع التفاعلات التي قد تنطوي على ملامسة المريض أو بيئة المريض و rsquos. يتم ارتداء معدات الوقاية الشخصية عند دخول الغرفة والتخلص منها بشكل صحيح قبل الخروج من غرفة المريض لاحتواء مسببات الأمراض.
  • حصر تنقل وحركة المرضى خارج الغرفة للأغراض الطبية الضرورية. عندما يكون النقل أو الحركة ضروريًا ، قم بتغطية أو احتواء المناطق المصابة أو المستعمرة من جسم المريض و rsquos. تخلص من معدات الوقاية الشخصية الملوثة وتخلص منها وقم بنظافة اليدين قبل نقل المرضى الذين يخضعون لاحتياطات التلامس. لا تقم بتنظيف معدات الوقاية الشخصية للتعامل مع المريض في موقع النقل.
  • استخدم معدات مخصصة لرعاية المرضى أو يمكن التخلص منها (على سبيل المثال ، أصفاد ضغط الدم). إذا كان الاستخدام الشائع للمعدات للعديد من المرضى أمرًا لا مفر منه ، فقم بتنظيف وتعقيم هذه المعدات قبل استخدامها مع مريض آخر.
  • إعطاء الأولوية لتنظيف وتعقيم الغرف من المرضى الذين يخضعون لاحتياطات التلامس لضمان تنظيف الغرف وتعقيمها بشكل متكرر (على سبيل المثال ، يوميًا على الأقل أو قبل استخدامها من قبل مريض آخر في حالة العيادة الخارجية) مع التركيز على الأسطح والمعدات التي يتم لمسها بشكل متكرر في المنطقة المجاورة مباشرة للمريض.

استخدم احتياطات القطرات للمرضى المعروفين أو المشتبه في إصابتهم بمسببات الأمراض المنقولة عن طريق الرذاذ التنفسي الذي ينتج عن المريض الذي يسعل أو يعطس أو يتحدث.

  • التحكم في المصدر: ضع كمامة على المريض.
  • تأكد من وضع المريض المناسب في غرفة مفردة إن أمكن. في مستشفيات الرعاية الحادة، في حالة عدم توفر غرف فردية ، استخدم التوصيات الخاصة باعتبارات التنسيب البديلة للمرضى الواردة في الدليل الإرشادي لاحتياطات العزل. في الرعاية على المدى الطويل وغيرها من الأماكن السكنية ، اتخذ قرارات بشأن وضع المريض على أساس كل حالة على حدة مع مراعاة مخاطر العدوى للمرضى الآخرين في الغرفة والبدائل المتاحة. في إعدادات متنقلة، ضع المرضى الذين يحتاجون إلى احتياطات القطرات في غرفة الفحص أو المقصورة في أسرع وقت ممكن وأوعز للمرضى باتباع توصيات النظافة التنفسية / آداب السعال.
  • استخدم معدات الحماية الشخصية (PPE) بشكل مناسب. ارتداء القناع عند الدخول إلى غرفة المريض أو مساحة المريض.
  • حصر تنقل وحركة المرضى خارج الغرفة للأغراض الطبية الضرورية. إذا كان النقل أو الحركة خارج الغرفة ضروريًا ، فطلب من المريض ارتداء قناع واتباع قواعد النظافة التنفسية / السعال.

استخدم الاحتياطات المحمولة جواً للمرضى المعروفين أو المشتبه في إصابتهم بمسببات الأمراض التي تنتقل عن طريق الهواء (مثل السل والحصبة والجدري المائي والهربس النطاقي المنتشر).

  • التحكم في المصدر: ضعي كمامة على المريض.
  • ضمان وضع المريض المناسب في غرفة عزل العدوى المحمولة جواً (AIIR) شيدت وفقًا للإرشادات الخاصة باحتياطات العزل. في الأماكن التي لا يمكن فيها تنفيذ الاحتياطات المحمولة جواً بسبب الموارد الهندسية المحدودة ، فإن إخفاء المريض ووضع المريض في غرفة خاصة مع إغلاق الباب سيقلل من احتمالية انتقال العدوى عن طريق الهواء حتى يتم نقل المريض إلى منشأة بها AIIR أو إعادته الصفحة الرئيسية.
  • منع موظفي الرعاية الصحية المعرضين للإصابة من دخول الغرفة من المرضى المعروفين أو المشتبه في إصابتهم بالحصبة ، أو جدري الماء ، أو النطاقي المنتشر ، أو الجدري إذا كان هناك موظفون آخرون للرعاية الصحية المناعية متاحون.
  • استخدم معدات الحماية الشخصية (PPE) بشكل مناسب، بما في ذلك جهاز N95 المعتمد من NIOSH أو جهاز تنفس بمستوى أعلى تم اختباره بشكل مناسب لموظفي الرعاية الصحية.
  • حصر تنقل وحركة المرضى خارج الغرفة للأغراض الطبية الضرورية. إذا كان النقل أو الحركة خارج AIIR ضروريًا ، فطلب من المرضى ارتداء قناع جراحي ، إن أمكن ، مع مراعاة آداب النظافة التنفسية / السعال. لا يحتاج موظفو الرعاية الصحية الذين ينقلون المرضى الذين يخضعون للاحتياطات المحمولة جواً إلى ارتداء قناع أو جهاز تنفس أثناء النقل إذا كان المريض يرتدي قناعًا وتغطي الآفات الجلدية المعدية.
  • تحصين الأشخاص المعرضين للإصابة في أسرع وقت ممكن بعد الاتصال غير المحمي مع الالتهابات التي يمكن الوقاية منها باللقاح (مثل الحصبة أو الحماق أو الجدري).

فيما يلي أمثلة على علامات احتياطات التلامس والقطرة والمحمولة بالهواء التي يمكن نشرها خارج غرف المرضى.


شاهد الفيديو: KOICA-Yonsei COVID-19 Module -1 Personal Protective EquipmentPPE (شهر نوفمبر 2022).