Model matematis migrasi droplet mungkin memiliki implikasi penting untuk memahami penyebaran penyakit di udara, seperti COVID-19 – Sains Terkini

Organisasi Kesehatan Dunia telah memperingatkan bahwa penularan aerosol COVID-19 diremehkan. Jika penyebaran aerosol dipastikan signifikan, seperti yang diduga, kami perlu mempertimbangkan kembali pedoman tentang jarak sosial, sistem ventilasi, dan ruang bersama.

Sekelompok peneliti dari Heriot-Watt University dan University of Edinburgh di Inggris percaya pemahaman yang lebih baik tentang perilaku tetesan yang berbeda dan mekanisme dispersi yang berbeda berdasarkan ukuran tetesan juga diperlukan.

Di Fisika Fluida, dari AIP Publishing, kelompok tersebut menyajikan model matematika yang secara jelas membatasi tetesan berukuran kecil, menengah, dan besar. Rumus sederhana dapat digunakan untuk menentukan kisaran maksimum tetesan.

Ini memiliki implikasi penting untuk memahami penyebaran penyakit yang ditularkan melalui udara, seperti COVID-19, karena tes dispersi mereka mengungkapkan tidak adanya tetesan berukuran sedang, seperti yang diharapkan.


"Fisika aliran seseorang yang batuk itu kompleks, melibatkan jet turbulen dan penguapan tetesan," kata Cathal Cummins, dari Universitas Heriot-Watt. "Dan munculnya COVID-19 telah mengungkapkan kesenjangan dalam pengetahuan kita tentang fisika strategi transmisi dan mitigasi."

Salah satu celah dalam fisika adalah deskripsi yang jelas dan sederhana tentang ke mana tetesan pergi saat dikeluarkan.

"Kami ingin mengembangkan model matematis seseorang yang bernapas yang dapat dieksplorasi secara analitis untuk menguji fisika dominan yang sedang dimainkan," kata Cummins.

Saat seseorang bernafas, mereka mengeluarkan tetesan dengan berbagai ukuran yang tidak selalu mengikuti aliran udara dengan benar.

"Kami merepresentasikan pernapasan sebagai sumber titik dari udara dan tetesan dan menyertakan titik tenggelam untuk memodelkan efek ekstraksi udara dan tetesan," kata Cummins. "Untuk memperhitungkan perbedaan ukuran dan massa jenisnya, kami menggunakan persamaan Maxey-Riley, yang mendeskripsikan gerakan bola kaku kecil namun berukuran terbatas melalui suatu fluida."

Pekerjaan ini memberi para peneliti kerangka umum untuk memahami dispersi tetesan. Kesederhanaan model menunjukkan bahwa bimodality sebenarnya bisa menjadi properti tetesan itu sendiri, dan kelompok menyediakan formula untuk memprediksi kapan tetesan tersebut akan memiliki rentang pendek.

"Studi kami menunjukkan tidak ada hubungan linier antara ukuran tetesan dan perpindahan – dengan tetesan kecil dan besar bergerak lebih jauh dari tetesan berukuran sedang," kata Felicity Mehendale, rekan penulis dan ahli bedah akademis di Universitas Edinburgh. "Kami tidak bisa berpuas diri dengan tetesan kecil. APD adalah penghalang efektif untuk tetesan besar tetapi mungkin kurang efektif untuk tetesan kecil."


Sebagai solusinya, Mehendale muncul dengan ide untuk membuat perangkat ekstraktor aerosol. Tim ini sedang mengerjakan rencana untuk membuat ekstraktor aerosol untuk menjaga keamanan para dokter selama berbagai prosedur yang menghasilkan aerosol yang rutin dilakukan dalam kedokteran dan kedokteran gigi. Unit ekstraksi yang ditempatkan di dekat sumber tetesan dapat secara efektif menjebak tetesan, jika diameternya kurang dari diameter rambut manusia.

"Ini memiliki implikasi penting bagi pandemi COVID-19," kata Cummins. "Tetesan yang lebih besar akan mudah ditangkap oleh APD, seperti masker dan pelindung wajah. Tetapi tetesan yang lebih kecil dapat menembus beberapa bentuk APD, sehingga ekstraktor dapat membantu mengurangi kelemahan pertahanan kita saat ini terhadap COVID-19 dan pandemi di masa depan."

Mehendale mengatakan pemahaman yang lebih baik tentang perilaku tetesan akan membantu "menginformasikan pedoman keselamatan untuk prosedur yang menghasilkan aerosol, dan itu akan relevan selama pandemi saat ini dan di masa depan, serta untuk penyakit menular lainnya. Model matematika ini juga dapat berfungsi sebagai dasar pemodelan dampak dispersi tetesan sistem ventilasi yang ada dalam berbagai ruang klinis. "

Referensi:

Bahan disediakan oleh Institut Fisika Amerika. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.