При чханні через ніс частинки із носа виявилися здатними затримуватися в навколишньому повітрі до 20 хвилин, тоді як при чханні через рот осідають вже за кілька хвилин. З'ясувати це допомогла перша модель, яка точно відтворює дихальні шляхи людини. Вчені сподіваються, що краще розуміння поширення патогенів при чханні допоможе створити нові ефективні підходи протидії поширенню респіраторних інфекцій. Дослідження описали New Scientist.
3D-модель дихальних шляхів людини, використана для дослідження поширення інфекцій повітряним шляхом. Universitat Rovira i Virgili
Як дослідили забруднення повітря чханням?
Модель науковців має отвори, що анатомічно відтворюють ніс та рот — співвідношення їхніх площ відповідає реальним показникам у людини. Система штучного чхання працює за принципом поступового нагнітання тиску, як це відбувається в легенях людини. Спочатку компресор закачує повітря в резервуар об'ємом 4,1 літра, звідти повітря переходить у більший резервуар на 13 літрів, що дозволяє створити рівномірний потік. На шляху до моделі в повітря додають тестові частинки розміром 1 мікрометр — це в 50 разів тонше людської волосини. Швидкість викиду повітря сягає 4 метрів на секунду, що відповідає природній силі чхання людини. За поширенням часточок спостерігали за допомогою камери, здатної робити 1000 кадрів на секунду, та лазера, який підсвітлював аерозоль.
Модель дихальних шляхів. Universitat Rovira i Virgili
Дослідження за допомогою моделі показало, що при чханні через рот частинки рухаються під відносно пологим кутом. Це забезпечує значне горизонтальне поширення — частинки долають відстань до 2 метрів. Однак через малий кут підйому вони швидко втрачають швидкість і падають під дією гравітації. Але при чханні через ніс частинки викидаються під більш крутим кутом, формуючи стійку хмару аерозолю. Через більший кут ця хмара довше опирається гравітації та залишається у повітрі до 20 хвилин. При цьому, якщо ніс закритий, на відстані 10 сантиметрів від «рота» формувалося додаткове вихрове кільце, що підіймається вгору. При відкритому носі цей ефект зникає через змішування повітряних потоків.
Результати дослідження змушують переглянути підходи до вентиляції закритих приміщень. Оскільки носове чхання створює більш стійке аерозольне забруднення, яке тримається у повітрі в 4-5 разів довше за ротове, для ефективного очищення повітря можуть бути потрібні потужніші системи вентиляції, особливо в лікарнях, школах та офісах, де люди проводять багато часу в закритому просторі.