تهویه و انتقال هوابرد ویروس ها

تاسیسات نیوز/ ترجمه/ مهندس نیره شمشیری:  این مقاله که در شماره آوریل ۲۰۲۱ ژورنال اشری منتشر شده است، نگاهی  به انتقال هوابرد و تاثیر روش های رایج توزیع هوا روی گسترش ویروس دارد.

انتقال هوابرد

وقتی قطرات هوا تبخیر می شوند، ماده باقیمانده در قطره (مخاط، گرد و غبار، مواد جامد، ویروس ها و…) هسته قطره را شکل می دهند. این هسته قطرات می توانند برای مدت زمان طولانی معالق بمانند و در فواصل طولانی از مبداء خود منتقل شوند. انتقال هوابرد را می تواند به انتقال کوتاه‌بُرد و بلندبُرد تقسیم بندی شود. وقتی دو نفر در فاصله نزدیک (معمولاً کمتر از ۲ متر) باشند و هواویزها مستقیم استنشاق شوند، انتقال هوابرد در فاصله کوتاه رخ می دهد.

وقتی قطرات هوا تا اندازه ای تبخیر شوند که بتوانند در هوا برای مدت زمان طولانی معلق بمانند، انتقال هوابرد در فاصله طولانی رخ می دهد. بعداً این قطرات می توانند توسط جریان های هوا، توده های دود حرارتی، بارهای الکترواستاتیک و اختلاف فشار در اتاق یا اختلاف با اتاق های متصل از طریق سیستم HVAC منتقل شوند.

یک مطالعه توسط چن و همکارانش دریافت در مقایسه انتقال بلندبرد و کوتاه برد، حالت هوابرد کوتاه، خطر انتقال بیشتری در زمان صحبت کردن و سرفه دارد. وقتی قطرات بزرگ تر از ۱۰۰ میکرومتر باشند و افراد در فاصله نزدیک قرار داشته باشند (کمتر از ۰٫۲ متر در زمان صحبت کردن و کمتر از ۰٫۵ متر برای سرفه و عطسه)، قطرات بزرگ تنها در حالت انتقال کوتاه برد قرار دارند.

نزدیکی به فرد آلوده تا حد زیادی روی خطر انتقال تاثیر می گذارد. تحقیقات نشان داده است که در فواصل ۱ تا ۱٫۵ متر (۳ تا ۵ فوت) افزایش قابل وجه در قرارگرفتن در معرض هسته قطرات استنشاقی توسط بیمار اولیه وجود دارد. وقتی یک فرد آسیب پذیر در فاصله نزدیک به منبع قرار بگیرد، تهویه رقیق سازی عمومی به طور مستقیم روی این قطرات بزرگ تاثیر نمی گذارد.

اهمیت انتقال هوابرد در فاصله طولانی در گسترش عوامل بیماری زا در طی سال ها مورد بحث بوده است، اما ویروس هایی مانند سرخک ها و آبله مرغان می توانند با انتقال هوایی بلندبُرد عفونت را منتقل کنند. ویروس های دیگری، مانند کرونا و آنفلوآنزا، ظاهراً در شرایط خاص می توانند از حالت انتقال بلندبرد منتقل شوند.

بار ویروس و دوز آلودگی

در سال ۱۹۵۵، ولز مفهوم آلودگی کوانتال را به صورت واحد اندازه گیری دوز آلودگی پیشنهادکرد. یک کوانتوم عفونت، کمترین تعداد ذرات آلوده لازم برای تولید آلودگی در میزبان است. کوانتوای آلودگی نباید با تعداد ذرات آلوده منتشرشده از منبع اشتباه گرفته شود.

کوانتوم آلودگی، اندازه گیری ذرات استنشاقی است که می تواند سبب عفونت شود. برای بعضی از بیماری ها، مانند سل یا آبله، دوز عفونی لازم برای تولید آلودگی پایین حتی در اندازه یک موجود زنده است.

ایده کوانتوم آلودگی در معادله ولز-رایلی استفاده شد که فرض آن، یک اتاق با اختلاط خوب هوایی است (یعنی هسته قطره در لحظه و به صورت برابر در فضا توزیع می شود). ولز کوانتوم آلودگی را به این صورت تعریف کرد که وقتی هر نفر یک ذره آلوده را تنفس می کند، ۶۳٫۲% افراد آلوده شوند. محدودیت مهم برای معادله ولز-رایلی در فرایند برآورد نرخ تولید کوانتوم است. این نرخ باید از یک نمونه شیوع که در آن نرخ حمله در معادله گذاشته می شود، تخمین زده شود. این برآورد فرض می کند همه موارد آلودگی به دلیل عفونت هوابرد رخ داده است؛ عوامل موثر مانند نرخ بقا، نرخ نشست و .. می توانند روی این نرخ در موارد مختلف تاثیر بگذارند.

یک مدل نوع دوز-واکنش، یک روش سم شناسی برای ارزیابی خطر عفونت است که بعضی از کمبودهای معادله ولز-دایلی را حل می کند. در مدل دوز-پاسخ، داده های دوز آلوده برای ساختن رابطه لازم است. این داده های دوز آلوده گاهی تنها برای حیوانات موجود است و برای سازگاری با انسان ها نیاز به دستگاری دارد. مدل دوز-پاسخ انعطاف پذیرتر از معادله ولز-رایلی است و می تواند برای مدل سازی روش های انتقال هم استفاده شود اما به داده های دوز نیاز دارد.

عدد تکثیر اصلی (R₀) معیار مشهور دیگری است (جدول ۱). R₀ شاخص دیگری از واگیری یا قابلیت انتقال یک عامل عفونی است و به صورت میانگین تعداد آلودگی های حاصل از یک فرد آلوده در یک جمعیت آسیب پذیر است. اعداد R₀ بزرگ تر از یک نشان می دهد عامل عفونی می تواند در یک جمعیت گسترش یابد. در کل، اگر اپیدمی شیوع پیدا کند، هرچه R₀ بیشتر باشد، کنترل گسترش آن سخت تر است. در حالی که R₀ می تواند معیار مفیدی باشد، باید دقت داشت از جدیدترین داده های موجود برای محاسبه آن استفاده شود. بسیاری از R₀ های گزارش شده هنوز از داده های مطلق شیوع های اوایل قرن بیستم استفاده می کنند که امروزه معتبر نیست.

توجه داشته باشید برخی افراد می توانند به عنوان ابرگسترش دهنده عمل کنند؛ اینها کسانی هستند که تعداد زیادی تماس مشکوک داشته اند. ابرگسترش یک ویژگی عادی گسترش بیماری تلقی می شود و با بروز چندین موارد از شیوع مانند ویروس سارس در سال ۲۰۰۳ در هنگ کنگ و شیوع MERS-CoV در کره جنوبی مرتبط است

جدول ۱: عدد تکثیر پایه برای بیماری های ویروسی

بیماری	تعداد تکثیر
سرخک (واکسیناسیون اولیه: ۱۹۱۲-۱۹۲۸)	۱۲-۱۸
سرخجه	۴-۷
ابولا (شیوع ۲۰۱۴)	۱٫۵۱-۲٫۵۳
SARS-CoV-2 (کووید ۱۹)	۱-۲٫۸
آنفولانزای فصلی	۰۹-۲٫۱

[۱] aerosol