Uno studio condotto da scienziati dell’Università di Southampton ha esaminato le possibilità di contrarre il COVID-19 in una carrozza ferroviaria che trasportava una persona infettiva.
Sulla base di rotte ad alta velocità in Cina, i ricercatori di WorldPop hanno scoperto che per i passeggeri dei treni seduti all’interno di tre file (in larghezza) e cinque colonne (in lunghezza) di una persona infetta (paziente indice) tra lo zero e il dieci percento (10,3) ha contratto la malattia.
Il tasso medio di trasmissione per questi viaggiatori “a stretto contatto” era dello 0,32 percento.
Lo studio, in collaborazione con l’Accademia cinese delle scienze, la China Academy of Electronics and Information Technology e il Chinese Centre for Disease Control and Prevention, ha anche mostrato che i passeggeri che viaggiano in posti direttamente adiacenti a un paziente infetto hanno sofferto il più alto livello di trasmissione, con una media del 3,5 per cento contrarre la malattia. Per quelli seduti sulla stessa fila, la cifra era dell’1,5 per cento.
Il “tasso di attacco” per ciascun posto – il numero di passeggeri in un determinato posto con diagnosi di COVID-19, diviso per il numero totale di passeggeri che viaggiano nello stesso posto – è aumentato dello 0,15 percento ogni ora che una persona ha viaggiato con un indice paziente.
Per quelli nei posti adiacenti, questo tasso di aumento era più alto dell’1,3 percento all’ora.
È interessante notare che i ricercatori hanno scoperto che solo lo 0,075 percento delle persone che utilizzavano un posto precedentemente occupato da un paziente indice ha continuato a contrarre la malattia.
I dettagli sono pubblicati sulla rivista Clinical Infectious Diseases.
Il team di WorldPop, esperti nella mappatura della popolazione, ha utilizzato modelli sofisticati per analizzare i dati anonimi di itinerario e infezione relativi ai passeggeri del treno sulla rete ferroviaria ad alta velocità della Cina.
Ciò includeva coloro che avevano COVID-19 al momento del viaggio e i loro contatti stretti (che mostravano sintomi entro 14 giorni dal viaggio).
I dati, relativi a un periodo compreso tra il 19 dicembre 2019 e il 6 marzo 2020, includevano 2.334 pazienti indice e 72.093 contatti stretti.
I loro tempi di viaggio variavano da meno di un’ora a otto ore.
Il ricercatore capo, il dott. Shengjie Lai, commenta: “Il nostro studio mostra che sebbene vi sia un rischio aumentato di trasmissione COVID-19 sui treni, la posizione del sedile di una persona e il tempo di viaggio in relazione a una persona infettiva possono fare una grande differenza.
I risultati suggeriscono che durante l’ epidemia COVID-19 è importante ridurre la densità dei passeggeri e promuovere misure di igiene personale, l’uso di rivestimenti per il viso e possibilmente effettuare controlli di temperatura prima dell’imbarco. “
I ricercatori concludono che, dati i tassi di attacco stimati per i passeggeri nella stessa fila di un paziente infetto, è necessaria una distanza sociale sicura di oltre un metro per un’ora di viaggio insieme.
Dopo due ore di contatto, ritengono che una distanza inferiore a 2,5 metri potrebbe essere insufficiente per impedire la trasmissione.
Il direttore di WorldPop, il professor Andy Tatem aggiunge: “La nostra ricerca è la prima a quantificare il rischio individuale di trasmissione COVID-19 sui trasporti pubblici sulla base dei dati delle indagini epidemiologiche sui casi di malattia e dei loro stretti contatti su treni ad alta velocità.
“Mostra che il rischio di trasmissione non riguarda solo la distanza da una persona infetta, ma anche il tempo in sua presenza.
Speriamo che possa aiutare a informare le autorità di tutto il mondo sulle misure necessarie per proteggersi dal virus e, a sua volta, aiutare a ridurne la diffusione. “
Gli agenti infettivi possono diffondersi dal loro serbatoio naturale a un ospite sensibile in diversi percorsi. Ci sono varie classificazioni riportate in letteratura per le modalità di trasmissione di diversi agenti infettivi.
Morawska (2006) ha presentato una classificazione per la trasmissione di virus, tra cui trasmissione uomo-uomo, trasmissione aerea e altri mezzi di trasmissione come infezione endogena, veicolo comune e diffusione vettoriale.
Tuttavia, si ritiene che molti virus respiratori trasmettano su più percorsi, di cui i percorsi di trasmissione di goccioline e aerosol diventano fondamentali, ma il loro significato nella trasmissione della malattia rimane poco chiaro (Morawska e Cao, 2020; Shiu et al., 2019).
In generale, le persone infette diffondono particelle virali ogni volta che parlano, respirano, tossiscono o starnutiscono. È noto che tali particelle virali sono incapsulate in globi di muco, saliva e acqua, e il destino / comportamento dei globi nell’ambiente dipende dalle dimensioni dei globi.
I globi più grandi cadono più velocemente di quelli che evaporano in modo da schizzare nelle vicinanze sotto forma di goccioline (Grayson et al., 2016; Liu et al., 2016).
I globi più piccoli evaporano più velocemente sotto forma di aerosol, si soffermano nell’aria e si allontanano più lontano delle goccioline.
Le particelle respiratorie possono spesso essere distinte come goccioline o aerosol in base alla dimensione delle particelle e in particolare in termini di diametro aerodinamico (Hinds, 1999).
Si potrebbe contestare che, a differenza delle goccioline più grandi, gli aerosol possono comportare un rischio maggiore di diffusione della malattia COVID-19 tra molti ospiti sensibili posizionati lontano dal punto di origine.
Tuttavia, è stato dimostrato che i focolai di malattie virali attraverso la trasmissione di aerosol non sono così gravi come si potrebbe pensare, a causa della diluizione e inattivazione di virus che persistono per lunghi periodi nell’aria (Shiu et al., 2019).
Non ci sono prove evidenti della minima carica virale infettiva per la pandemia di COVID-19, ma molti ricercatori ipotizzano che poche centinaia di virus SARS-CoV-2 sarebbero sufficienti a causare la malattia tra gli ospiti sensibili (Beggs, 2020; SMC, 2020).
Ci sono stati numerosi disaccordi sulla dimensione media delle particelle di goccioline e aerosol (Shiu et al., 2019). L’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) e i Centers for Disease Control and Prevention (CDC) postulano che le particelle di oltre 5 μm come goccioline e quelle inferiori a 5 μm come aerosol o nuclei di goccioline (Siegel et al., 2007; WHO, 2014).
Al contrario, ci sono state alcune altre postulazioni, che indicano che un diametro aerodinamico di 20 μm o 10 μm o meno dovrebbe essere considerato aerosol, in base alla loro capacità di indugiare nell’aria per un periodo prolungato e la raggiungibilità alla frazione respirabile di il polmone (regione alveolare) (Gralton et al., 2011; Nicas et al., 2005; Tellier, 2009).
I piccoli aerosol sono più suscettibili di essere inalati in profondità nel polmone, causando infezione nei tessuti alveolari del tratto respiratorio inferiore, mentre grandi goccioline sono intrappolate nelle vie aeree superiori (Thomas, 2013).
Per una facile comprensione, gli aerosol possono essere definiti come sospensioni di particelle solide o liquide nell’aria, che possono essere generate da fenomeni naturali o antropogenici (Judson e Munster, 2019; Tellier, 2009).
Sebbene il distanziamento sociale sarebbe promettente nella lotta contro il COVID-19, le distanze minime che sono state mantenute tra una persona infetta e un ospite sono discutibili e lungi dall’essere stabilite sulla base di prove scientifiche.
Molti hanno creduto che le goccioline prevalgano sugli aerosol in termini di contrazione della malattia; pertanto, nel tempo, il lavoro di ricerca si è concentrato sull’acquisizione di migliori conoscenze sulla scienza della trasmissione di goccioline (Morawska e Cao, 2020; Wang e Du, 2020).
Tuttavia, dal recente passato, sono state fornite prove per confutare l’ipotesi precedente e si ipotizzava che anche gli aerosol abbiano un ruolo importante nella trasmissione della malattia (Morawska e Cao, 2020; Wang e Du, 2020).
Come tale, la controversia sulle modalità di trasmissione del virus SARS-CoV-2 sembra essere speculativa e perplessa tra molti ricercatori, incluso l’OMS (Morawska e Cao, 2020).
Non sono stati condotti studi conclusivi sulla differenziazione tra le modalità di trasmissione dei virus attraverso goccioline e aerosol; quindi, dicotomia irrisolta.
È stato anche sostenuto che le impostazioni ambientali, in cui il virus SARS-CoV-2 trasmette, scatenano la malattia in modo negativo o benefico con un ospite sensibile esposto a carichi utili più o meno, rispettivamente (Morawska, 2006; Tellier et al., 2019) .
Tali scenari avversi o benefici si basano su cambiamenti plausibili nel destino del virus nell’ambiente causati da alterati fenomeni di trasporto. Ci sono state miriadi di ipotesi che confermano che determinati livelli di soglia di umidità, temperatura, luce solare e ventilazione accelereranno la trasmissione di goccioline e di aerosol carichi di virus, aggravando la diffusione della malattia SARS-CoV (Morawska, 2006).
Mentre gli scienziati sostengono prove più conclusive sulle modalità di trasmissione attraverso goccioline e aerosol, maschere e respiratori indossati da miliardi di persone in tutto il mondo (sia persone infette che ospiti sensibili) diventano uno spettacolo comune nelle attività quotidiane.
Negli eventi della trasmissione di goccioline e aerosol, l’efficacia di tali dispositivi di protezione individuale nella lotta contro la trasmissione del SARS-CoV-2 è stata poco compresa.
Da quando il COVID-19 è stato dichiarato una pandemia con morbilità e mortalità incredibilmente alte in tutto il mondo, il database di ricerca sul controllo del COVID-19, specialmente nell’ambiente interno, è stato aggiornato con numerosi studi basati sull’evidenza.
Tuttavia, nel complesso si è concentrata meno attenzione nel controllo delle goccioline cariche di virus e della diffusione dell’aerosol, dei loro fenomeni di trasporto e dei metodi plausibili di diluizione e distruzione in diversi ambienti interni.
Con un numero maggiore di casi COVID-19 segnalati in tutto il mondo, le decisioni basate sull’evidenza devono essere rispettate nella lotta contro la malattia, in particolare per le situazioni in ambienti confinati.
La trasmissione di goccioline e aerosol all’interno di spazi confinati diventa fenomeni profondamente complessi, e le traiettorie reali in diverse condizioni microclimatiche sono capite male.
La natura aggressiva della malattia è direttamente connessa con i fenomeni di trasporto di entrambe le goccioline e degli aerosol e la comprensione di tali fenomeni è vitale per controllare la diffusione della malattia all’interno di tali spazi confinati.
Gli ingegneri aerodinamici, quindi, devono fare rete con i virologi per comprendere appieno le possibili traiettorie della diffusione virale all’interno di spazi così ristretti.
In questo contesto, è possibile utilizzare la fluidodinamica computazionale per simulare le traiettorie risultanti da tosse e starnuti di una persona infetta in contesti confinati diversi.
Questo documento di revisione è diviso in due parti: la Parte 1 sostiene i principi di base alla base della trasmissione tramite goccioline e aerosol (sezioni 2-5) e la Parte 2, essendo le pratiche comuni adottate da molti nel controllo della trasmissione COVID-19 con maschere diverse indossato in tre ambienti confinati; aereo, autovettura e centro sanitario (sezione 6). La figura 1 illustra uno schema esplicativo delle due parti descritte nelle sezioni seguenti.
Parte 1 elenca i principi e i risultati sulla trasmissione di goccioline e aerosol carichi di virus in letteratura, e la Parte 2 illustra le pratiche comuni in contesti confinati in diversi scenari di ventilazione.
Distribuzione delle dimensioni, tempo impiegato e distanze trasmesse da aerosol e goccioline prodotte da persone infette
Si dice che la SARS-CoV-2 sia trasmessa attraverso goccioline generate quando una persona sintomatica tossisce, starnutisce, parla o espira (Morawska e Cao, 2020). Alcune di queste goccioline sono troppo pesanti per rimanere in aria e piuttosto ricadono su pavimenti o superfici vicini.
I fomiti raccolgono goccioline contaminate con SARS-CoV-2 e il contatto di tali superfici da parte di un ospite suscettibile verrebbe infettato. Tuttavia, alcune goccioline, quando vengono espulse da una persona infetta, si convertono in particelle di aerosol (note anche come bioaerosol) con diametri aerodinamici relativamente più piccoli e, di conseguenza, diventano sospese nell’aria (Morawska, 2006).
Tali particelle di aerosol cariche di virus sono in grado di infettare le persone che inalano tali particelle, diffondendo così la malattia. Inoltre, ci sono stati diversi fenomeni di trasporto in cui goccioline più grandi diventano più piccole attraverso l’evaporazione in modo tale che particelle più piccole siano chiamate nuclei di goccioline.
Tali particelle di aerosol con l’incapsulamento di virus potrebbero essere definite come bioaerosol o nuclei di goccioline; quindi, il termine “aerosol”, “bioaerosol” e “nuclei di gocciolina” è usato in questo documento in modo intercambiabile.
Gli scenari relativi alla generazione di goccioline e aerosol, in particolare nell’ambiente interno, non sono stati adeguatamente compresi, e quindi meritano di essere esplorati approfondimenti sui meccanismi plausibili.
Duguid (1945), per la prima volta, ha esplorato le caratteristiche di goccioline e aerosol dalle attività espiratorie umane con infezioni toraciche, e tali informazioni sono presentate nella Tabella 1.
Duguid (1945) ha osservato che il 95% delle particelle era spesso inferiore a 100 μm e la maggior parte era compresa tra 4 e 8 μm. I risultati hanno confermato che la respirazione e l’espirazione originate dal naso hanno versato fino a poche centinaia di goccioline di cui alcune erano aerosol.
Al contrario, parlare, tossire e starnutire hanno prodotto più aerosol rispetto alle goccioline (Tabella 1).
Tabella 1
Informazioni dettagliate su goccioline e aerosol generati da attività espiratorie umane (Fonte: Duguid, 1945 ).
| Attività | Numero di goccioline e aerosol generati (1–100 μm) | Presenza di aerosol (1–2 μm) | Regione di origine |
|---|---|---|---|
| Respirazione normale (per 5 minuti) | Nessuno – pochi | Alcuni | Naso |
| Singola forte espirazione nasale | Pochi – poche centinaia | Alcuni | Naso |
| Contare forte – parlare | Poche dozzine – poche centinaia | Soprattutto | Parte anteriore della bocca |
| Una singola tosse (bocca aperta) | Nessuno – poche centinaia | Alcuni | Regione fauciale |
| Una singola tosse (bocca inizialmente chiusa) | Qualche centinaio – molte migliaia | Soprattutto | Parte anteriore della bocca |
| Starnuto singolo | Qualche centomila – pochi milioni | Soprattutto | Parte anteriore della bocca |
| Pochi – poche migliaia | Alcuni | Sia dal naso che dalla regione fauciale |
Al contrario di ciò che Duguid (1945) ha presentato, uno studio condotto da Papineni e Rosenthal (1997) con cinque individui sani ha dimostrato che l’80-90% delle particelle provenienti dalle attività espiratorie umane erano aerosol con un diametro inferiore a 1 μm.
Lo studio ha inoltre confermato che la più alta densità di aerosol è stata generata durante la tosse e la più bassa dalla respirazione nasale, la cui respirazione espirata sarebbe più responsabile nella trasmissione dei virus (dimensioni dell’ordine di 0,1 μm) rispetto alla trasmissione dei batteri (> 1 micron).
È stato scoperto che il vomito di una persona con infezione da SARS-CoV nel corridoio di un hotel a Hong Kong nel 2003 ha contratto la malattia su diverse persone nelle vicinanze mediante trasmissione di aerosol (Morawska, 2006).
I processi fisico-chimici che influenzano il destino degli aerosol dispersi nell’aria costituiscono evaporazione, interazione con altri tipi di particelle, trasporto e rimozione dall’aria mediante deposizione su superfici solide (Morawska, 2006).
Le particelle nell’aria sono spesso soggette a moto browniano, gravità, forze elettrostatiche, gradienti termici, radiazioni elettromagnetiche, diffusione turbolenta e forze inerziali (Baron e Willeke, 2001).
Di questi meccanismi, la diffusione è un meccanismo chiave di trasmissione di virus con particelle nella gamma inferiore del sub-micrometro, insieme ad altre particelle di aerosol (Baron e Willeke, 2001).
Per goccioline superiori a 1 μm, la gravità diventa significativa rispetto al moto browniano nel decidere il destino di tali particelle (Cox, 1995). Nelle condizioni atmosferiche standard, le goccioline inferiori a 100 μm spesso evaporano prima di raggiungere il suolo e i residui di goccioline evaporate rimangono nell’aria per periodi prolungati (Morawska, 2006).
Quando le goccioline contengono bioaerosol infettivi, come virus, i bioaerosol rimarranno nell’aria, anche dopo l’evaporazione del contenuto liquido (Morawska, 2006).
Tuttavia, l’intervallo di tempo in cui un virus sopravvive nell’aria varia da un tipo di bioaerosol a un altro tipo. Le goccioline nell’intervallo 0,5–20,0 μm persistenti nell’aria hanno maggiori probabilità di essere trattenute nel tratto respiratorio e produrre l’infezione (McCluskey et al., 1996).
Tuttavia, le goccioline sembrano non essere presenti nell’aria per periodi più lunghi; invece, avviene l’evaporazione, trasformando le goccioline in residui di bioaerosol, che potrebbero rimanere nell’aria per lunghi periodi.
Hui e Chan (2010) hanno studiato che in diversi ambienti interni, la SARS-CoV potrebbe essere trasmessa attraverso la rotta aerea.
Un altro studio retrospettivo ha scoperto che la trasmissione aerea in un aereo da una persona infetta a passeggeri situati sette file di sedili davanti, indicando che il virus SARS-CoV poteva viaggiare per una distanza di oltre 1 m in orizzontale (Olsen et al., 2003) .
È stato segnalato un altro caso di infezione di oltre 1.000 persone in un complesso di appartamenti a Hong Kong a causa degli aerosol generati dal sistema fognario dell’edificio (McKinney et al., 2006).
Queste osservazioni dimostrano che la trasmissione del virus SARS-CoV carica di aerosol è un fenomeno, che porterebbe più caos di quanto si pensi, e quindi le misure precauzionali sono di fondamentale importanza.
È stato scoperto che il virus SARS-CoV-2 rimane vitale negli aerosol per 3 ore, mentre, sotto forma di goccioline, è più stabile su plastica e acciaio inossidabile, rame, cartone e vetro con durate rilevate fino a 72, 4, 24 e 84 h, rispettivamente (van Doremalen et al., 2020).
In confronto, il virus SARS-CoV è stato anche scoperto essere trasportato dall’aria sotto forma di aerosol per 3 ore, indicando che entrambi i virus SARS si comportano più o meno allo stesso modo nell’aria. Tuttavia, il virus SARS-CoV rimane stabile e praticabile sotto forma di goccioline su plastica e acciaio inossidabile, rame, cartone e vetro con durate (emivite) della durata rispettivamente di 72, 8, 8 e 96 ore (furgone Doremalen et al., 2020).
Le emivite di SARS-CoV-2 e SARS-CoV sono quasi le stesse negli aerosol, con stime mediane di circa 1,1–1,2 h, indicando che entrambi i virus hanno caratteristiche di stabilità simili nella trasmissione attraverso l’aria (van Doremalen et al . 2020).
Tuttavia, un sostentamento epidemiologico più profondo del virus SARS-CoV-2 può, pertanto, essere dovuto ad alcuni altri fattori, tra cui alte cariche virali nel tratto respiratorio superiore e la capacità delle persone infette da COVID-19 di liberarsi e trasmettere il virus mentre rimanendo asintomatico (Bai et al., 2020; Zou et al., 2020).
Basato su uno studio condotto da Nicas et al. (2005), è stato stimato che le particelle emesse da una tosse di una persona infetta di una malattia respiratoria diminuiscono rapidamente di diametro (con diametri iniziali inferiori a 20 μm) principalmente a causa della perdita d’acqua di circa la metà del volume iniziale, pari a 6 × 10−8 mL.
I metodi di ventilazione di scarico, sedimentazione delle particelle, decadimento e disinfezione dell’aria sono alcuni importanti meccanismi attraverso i quali avviene spesso la rimozione di agenti patogeni sospesi nell’aria; ogni meccanismo di rimozione segue un tasso di riduzione del primo ordine (Nicas et al., 2005).
Sulla base della vitalità di 3 ore di SARS-CoV-2 nell’aria (van Doremalen et al., 2020), i prerequisiti per la malattia come esposizione, inalazione e infezione potrebbero verificarsi pochi minuti o poche ore dopo vicino e lontano da un fonte di aerosol anche in un ambiente stagnante (Bourouiba, 2020).
I tempi di volo effettivi per le goccioline possono essere maggiori in un ambiente in cui vi sono flussi incrociati significativi (OMS, 2009). Tali scenari potrebbero essere previsti nei centri di quarantena e sanitari (ad es. Con apertura delle porte, movimento del letto e delle attrezzature e persone che camminano avanti e indietro costantemente).
Al contrario, le durate disperse nell’aria per i nuclei o gli aerosol di goccioline più piccoli possono essere profondamente più brevi quando sono soggetti a un significativo downdraft (ad esempio, se passano sotto uno sfiato di alimentazione del soffitto) (OMS, 2009).
Quando il flusso di muco o saliva viene espulso da una persona infetta, la sua traiettoria è determinata principalmente dalle dimensioni delle goccioline e dai modelli di flusso d’aria che regolano i percorsi di movimento (Tang et al., 2006).
La legge di Stokes descrive la traiettoria risultante delle goccioline sottoposte alle forze di gravità verso il basso e all’attrito dell’aria verso l’alto, che regola il movimento delle goccioline nell’aria (Wells, 1934).
Tosse e starnuti di solito costituiscono una nuvola turbolenta di gas galleggiante con goccioline sospese di varie dimensioni. Le goccioline più grandi seguono una traiettoria balistica indipendentemente dal flusso nella fase gassosa, mentre gli aerosol galleggiano in misura diversa all’interno della nuvola di gas turbolenta (Bourouiba et al., 2014).
In generale, esiste una nozione accettata di una zona di esclusione sicura di 2 m per prevenire la possibile trasmissione di goccioline da una persona infetta a un ospite sensibile; tuttavia, non esistono studi completi a supporto di tale fenomeno.
Wells (1934) ha supportato il concetto di zona di esclusione di 2 m tenendo conto della curva di caduta dell’evaporazione. Wells (1934) ha ipotizzato che grandi goccioline (> 100 μm) cadranno sul pavimento entro una distanza orizzontale di 2 m dalla sorgente.
Semplici calcoli, ipotesi e dati empirici inadeguati dello studio di Wells sono stati successivamente ipotizzati da Xie et al. (2007). Xie et al. (2007) hanno confermato che per i flussi di espirazione respiratoria, le goccioline più grandi (diametro tra 60 μm e 100 μm) erano, a seconda della velocità dell’aria di espirazione e dell’umidità relativa dell’aria, portate via per più di 6 m di distanza orizzontale con aria espirata con una velocità di 50 m / s nel punto di espirazione (Fig. 2 a).
Tali scenari simulano eventi di starnuti. Al contrario, è stato scoperto che goccioline più grandi portano per più di 2 m a una velocità di 10 m / s riordinate nel punto di uscita, simulando attacchi di tosse (Fig. 2b).
Lo stesso per gli eventi espiranti per i quali la velocità è a 1 m / s è stato trovato per trasportare grandi goccioline solo fino a circa 1 m in orizzontale (Fig. 2c). Altri studi hanno anche dimostrato che quando una persona infetta di una malattia respiratoria tossisce o starnutisce, una nuvola di goccioline patogene di diverse dimensioni sembra emergere e viaggia fino a 7–8 m dal punto di origine (Bourouiba et al ., 2014; Bourouiba, 2016).
Traiettorie di goccioline e aerosol da un paziente infetto (a) evento di starnuti con goccioline percorse per 6 m ad una velocità di 50 m / s entro 0,12 s (b) evento di tosse con goccioline percorse per 2 m ad una velocità di 10 m / s entro 0,2 s (c) evento di espirazione con goccioline percorse per 1 m ad una velocità di 1 m / s entro 1 s.
Inoltre, recenti esperimenti condotti dopo il contagio COVID-19 di Bourouiba (2020) e Loh et al. (2020) sono stati d’accordo con i risultati di Xie et al. (2007). Xie et al. (2007) hanno riferito che gocce di agenti patogeni di tutte le dimensioni possono viaggiare per quasi 7–8 m durante gli starnuti e per più di 2 m (massimo 4,5 m) durante la tosse.
Sorprendentemente, ci sono state intuizioni contraddittorie sulla distanza da mantenere tra gli operatori sanitari e i pazienti con infezione da COVID-19 [ad es. 1 m (OMS, 2020e) e 2 m (CDC, 2020b)]. Tuttavia, la maggior parte degli studi sul virus COVID-19 sopra menzionati sono stati condotti in laboratori con dispositivi di espirazione fissati su manichini; pertanto, non è possibile dedurre informazioni convincenti.
Comportamento aerodinamico delle goccioline e degli aerosol carichi di SARS-CoV-2 in spazi confinati diversi
È stato riferito che molte persone contraggono il COVID-19 in spazi ristretti. Pertanto, vale la pena di descrivere come tali fenomeni contribuiscano a intensificare la presenza di massa del COVID-19 in diversi spazi confinati in condizioni microclimatiche variabili.
A questo proposito, sono stati selezionati tre spazi confinati come all’interno della cabina di un aereo, lo spazio interno di un’auto e lo spazio comune tipo dormitorio di un centro sanitario o di isolamento.
Cabina dell’aeroplano
Poiché oltre due miliardi di persone viaggiano ogni anno su voli commerciali (Silverman e Gendreau, 2009), il comportamento di SARS-CoV-2 in cabina è fondamentale da comprendere.
I viaggiatori aerei trascorrono lunghi periodi in spazi chiusi, anche per più di 10 ore, il che di solito facilita un ambiente favorevole per la diffusione di malattie infettive.
È stata eseguita un’estesa modellizzazione aerodinamica per avere un’idea di come si diffonde nella cabina di un volo il getto di tosse da una persona infetta di una malattia respiratoria (Redrow et al., 2011; Yang et al., 2017).
L’ipotesi sulle zone più colpite all’interno della cabina è quindi evidenziata di seguito.
La cabina di un volo è generalmente dotata di flusso d’aria dalle prese d’aria della cabina e dalle singole prese situate nel compartimento aereo che percorre la lunghezza della cabina.
Un foglio di flusso d’aria in genere sotto forma di un getto con temperature più basse (<25 ° C) viene proiettato verso il basso e si fa strada verso il fondo della cabina (griglie dell’aria di ritorno situate sui fianchi) da cui va al pavimento la zona.
Tuttavia, guardando un’immagine più dettagliata, ci sono due campi di flusso d’aria tipici sviluppati (Fig. 5 a). La prima zona chiamata zona jet, stabilita nelle aree del ponte superiore della cabina, è caratterizzata in termini di circolazione su larga scala, mentre la zona di collisione trovata nell’area del piano medio e inferiore è caratterizzata dalle interazioni di due getti laterali (Li et al., 2017) (Fig. 5a).
In generale, vengono forniti circa 3,6–7,4 L / s di aria per passeggero, di cui metà del volume è l’aria filtrata e di ricircolo e l’altra metà è l’aria esterna (Bagshaw e Illig, 2019). Tale accordo comporta un ricambio d’aria completo in cabina ogni 2-3 minuti (20-30 cambi d’aria all’ora (ACH)) (Bagshaw e Illig, 2019).
L’elevato tasso di cambio dell’aria controlla i gradienti di temperatura, previene le zone fredde stagnanti, mantiene la qualità dell’aria e dissipa i carichi utili di goccioline e aerosol carichi di virus. In un tipico aereo, l’aria di ricircolo viene fatta passare attraverso filtri antiparticolato ad alta efficienza (HEPA), con i quali oltre il 99,97% di particelle caratterizzate da un diametro aerodinamico di 0,3 μm potrebbe essere rimosso dall’ingresso dell’aria della cabina.
Le goccioline e gli aerosol espulsi dai passeggeri e dall’equipaggio spesso aumentano l’umidità ad una media del 6-10%, che è inferiore al 20% normalmente accettato come livello di comfort (de Ree et al., 2000).
Traiettorie di goccioline e aerosol da un paziente infetto in caso di tosse in un aeromobile (a) schema del flusso d’aria della cabina senza espirazione del getto di tosse (b) senza maschera (c) con maschera chirurgica (d) con Respiratore n95.
Nelle cabine di volo, a causa dell’ambiente densamente affollato, si prevede che il getto di tosse rilasciato da una persona infetta SARS-Cov-2 interrompa il flusso d’aria locale, in particolare la zona del getto, e si sposta in entrambe le direzioni avanti e indietro in prossimità di il punto di uscita (Fig. 5b).
Poiché la velocità di uscita dalla scadenza violenta (tosse) è di circa 10 m / s, le goccioline possono spostarsi da quattro a cinque posti in avanti e la nuvola di aerosol potrebbe andare ancora più lontano (Fig. 5b).
Tuttavia, non è previsto alcun movimento laterale ad eccezione del passeggero immediato su entrambi i lati. Contrariamente al movimento in avanti, vi è un movimento all’indietro delle goccioline in genere di un sedile, ma il movimento dell’aerosol può essere maggiore.
Questo fenomeno mostra che da cinque a dieci persone potrebbero essere infettate dalla malattia con una persona infetta a bordo. Tuttavia, la propensione a ammalarsi per esposizione a un pennacchio di aerosol prodotto dal getto di tosse è scarsamente compresa e il numero effettivo di casi contratti potrebbe essere tutt’altro che registrato.
Il movimento browniano seguito dal movimento del getto del flusso d’aria governa il pennacchio dell’aerosol, dopo la dissipazione del trasporto anticipato. Tale movimento supporta un agglomerato di aerosol carichi di virus nelle fomiti a livello di passeggeri.
È quindi fondamentale decidere da tutte le compagnie aeree che tali fomiti sospetti come carte, riviste, cuscini e coperte possano essere smaltiti forse sottoposti a distruzione termica fino a quando la pandemia di COVID-19 non si ritirerà.
La Fig. 5c illustra come la traiettoria del getto di tosse si sposta con il paziente dotato di una maschera chirurgica. Con la maschera chirurgica indossata, le goccioline hanno lo scopo di viaggiare fino a uno o due posti in avanti e un sedile all’indietro.
Tali fenomeni forse a causa del getto che fuoriesce da entrambi i lati della maschera, poiché la maschera non è abbastanza stretta su entrambi i lati. Tuttavia, la nuvola di aerosol viaggerà lontano da due posti davanti e uno dietro il movimento del Brownian accoppiato con le traiettorie del flusso d’aria della cabina.
Le linee di flusso del flusso d’aria sono di solito dirette verso il basso, in modo che ci sia un contributo di aerosol carichi di virus alle persone a bordo. L’illustrazione in Fig. 5d è più o meno la stessa di 5c, con l’eccezione che sia le goccioline che gli aerosol non viaggiano lontano.
Con la maschera N95 indossata, un paziente infetto lancia le goccioline avanti e indietro di un posto e più di un posto per gli aerosol. Il comportamento degli aerosol carichi di virus derivanti da un getto di tosse non è stato ancora modellato aerodinamicamente con ragionevole accuratezza; pertanto, il livello effettivo di impatto previsto da un singolo getto di tosse non può essere simulato bene.
Tuttavia, esistono prove per mostrare un profondo rischio che COVID-19 si diffonda in un aereo quando un paziente sintomatico o addirittura asintomatico è a bordo. Inoltre, fattori ambientali come umidità relativa moderatamente bassa (50%), bassa temperatura (<25 ° C) e ACH moderato (<30 all’ora) costituirebbero la piattaforma per il SARS-CoV-2 da sostenere per lunghi periodi all’interno della cabina. Linee guida rigorose per la minimizzazione di tali eventi pandemici sono quindi di primaria importanza.
Autovettura
L’Organizzazione internazionale dei produttori di veicoli a motore (OICA) ha stimato che oltre 1 miliardo di autovetture viaggerà su strada entro il 2019 in tutto il mondo, indicando che una persona su sette nel mondo possiede un’autovettura.
Quando il mondo torna alla normalità sollevando l’attuale stato di blocco, le persone ricorrono al viaggio in auto passeggeri e, di conseguenza, ci sarà una propensione a diffondere il COVID-19 a meno che non vengano prese precauzioni.
Pertanto, proponiamo un’ipotesi per illustrare i modi migliori per prevenire la diffusione del COVID-19 durante il viaggio in un’autovettura.
Un attributo cruciale che supporta la diffusione di COVID-19 è la velocità di ventilazione interna nel veicolo passeggeri, solitamente espressa in ACH, che dipende dalla velocità del veicolo, dalle impostazioni di ventilazione e dalle posizioni dei finestrini (Ott et al., 2007).
Engelmann et al. (1992) hanno stimato che con il sistema di aria condizionata (AC) spento, l’ACH per un veicolo fermo era compreso tra 0,42 e 1,09 all’ora. Con l’AC acceso, l’ACH era tra 1,96 e 3,23 all’ora, e con l’AC spento e le ventole accese, variava tra 8,7 e 10,7 l’ora. Park et al. (1998), con le finestre chiuse e nessuna ventilazione meccanica, hanno riportato l’ACH tra 1,0 e 3,0 all’ora e con la ventilazione impostata sul ricircolo, tra 1,8 e 3,7 all’ora.
Con le finestre chiuse e la ventola accesa all’aria aperta, l’ACH era tra 13,3 e 26,1 all’ora, e con le finestre aperte, ma senza ventilazione meccanica, l’ACH andava da 36,2 a 47,5 all’ora (Park et al., 1998).
Offermann et al. (2002) hanno misurato l’ACH lasciando che il veicolo si muova ad una velocità media di 29 km / h e hanno scoperto che con il finestrino aperto e il sistema di ventilazione spento, un ACH di 71 all’ora, con il sistema di ventilazione acceso e i finestrini chiuso, 60 all’ora e quando il sistema di ventilazione era spento, 4,9 all’ora.
A seguito dello studio condotto da Khatoon e Kim (2020), un modello tipico di linee di velocità all’interno della cabina del veicolo con un livello moderato di ACH assegnato a un veicolo che si muove a una velocità moderata in condizioni di “AC on e finestrini chiusi” è mostrato in Fig.6 a. La Fig. 6a illustra che l’aria raffreddata viaggia verso i sedili posteriori e ritorna verso la parte anteriore su entrambi i lati a un livello inferiore.
In tali circostanze, una persona infetta seduta sul sedile posteriore può tossire e il risultante getto di tosse sotto forma di goccioline e un pennacchio di aerosol (con una velocità media di 10 m / s; umidità relativa <50%; temperatura <25 ° C; ACH <60 all’ora) si diffonde verso il sedile anteriore e il pennacchio di aerosol può far cadere i fenomeni di trasporto preventivi a velocità inferiori e lasciarsi trasportare di nuovo dalle linee di flusso di velocità esistenti verso i sedili posteriori (Fig. 6b).
Tali fenomeni possono esporre tutti i passeggeri del veicolo e il rischio di contrarre la malattia sembra essere elevato. Due di questi casi sono stati segnalati in Sri Lanka, dove un passeggero infetto aveva viaggiato seduto sul sedile posteriore in un’auto a noleggio per un periodo non superiore a 1 ora con aria condizionata e finestrini chiusi, e successivamente è stato riferito che l’autista era stato infettato del COVID-19.
L’altro caso è stato riferito che una persona aveva accompagnato uno dei suoi fratelli (una persona asintomatica) nella sua auto con aria condizionata e finestrini chiusi per più di 15 minuti. Tali situazioni sembrano essere in qualche modo controllate quando la persona infetta indossa una maschera chirurgica.
Tuttavia, il fattore di rischio rimane lo stesso, poiché le estremità libere della maschera rilasciano sia goccioline che aerosol, sebbene la scadenza dalla parte anteriore della maschera sia sostanzialmente ridotta (Fig. 6c).
Al contrario, quando il passeggero infetto è dotato di un respiratore N95, nelle stesse condizioni, può fuoriuscire un carico utile minimo di goccioline e una debole nuvola di aerosol (Fig. 6d).
Tuttavia, a causa della circolazione all’interno della cabina, non si può escludere che non vi siano elementi di rischio. Pertanto, si potrebbe costruire un’ipotesi ipotizzando che viaggiare in un veicolo passeggeri con persone a bordo in condizioni di aria condizionata e finestrini chiusi, abbia un fattore di rischio riconoscibile per l’infezione di host sensibili, sebbene le maschere siano consumate.
Traiettorie di goccioline e aerosol da un paziente infetto in caso di tosse in un’auto con condizionatore d’aria attivato (a) schema del flusso d’aria all’interno dell’auto senza espirazione del getto di tosse (b) senza maschera (c) con maschera chirurgica (d) con respiratore N95.
Quando un’autovettura si muove a una certa velocità con i finestrini aperti, le linee di velocità vengono generate dai finestrini anteriore e posteriore e, infine, spazzando i passeggeri a bordo, escono dalla cabina dai finestrini posteriori (Fig. 7 a).
Tali fenomeni di trasporto sono simulati utilizzando la fluidodinamica computazionale, ma le informazioni dettagliate sul comportamento delle linee di flusso in contesti ambientali diversi sono scarsamente studiate.
Nel caso di autovetture con finestrini aperti, si potrebbero prevedere comportamenti diversi a seconda delle impostazioni ambientali prevalenti nelle diverse regioni geografiche. In altre parole, le impostazioni ambientali per i climi temperati come l’Asia orientale, l’Europa e il Nord America (umidità relativa <50%; temperatura <25 ° C; ACH> 60 all’ora) e i climi tropicali, tra cui il Sud-est asiatico, l’Africa, e Sud America (umidità relativa> 50%; temperatura> 25 ° C; ACH> 60 all’ora).
Gli studi condotti sul sostentamento della SARS-CoV-2 hanno dimostrato che potrebbe esserci una migliore possibilità per i getti di tosse carichi di virus di sostenere in climi temperati rispetto ai climi tropicali, poiché la mortalità giornaliera di COVID-19 è stata positivamente associata con intervallo di temperatura diurno, ma negativamente con l’umidità assoluta (Ma et al., 2020).
Traiettorie di goccioline e aerosol di un paziente infetto in caso di tosse in un’auto con finestrini aperti (a) schema del flusso d’aria all’interno dell’auto senza espirazione del getto di tosse (b) senza maschera (c) con maschera chirurgica ( d) con respiratore N95.
La Figura 7b mostra come si comporta il getto di tosse in un’autovettura con i finestrini aperti e l’aria condizionata spenta quando l’auto si muove a una velocità inferiore a 30 km / h.
In tali condizioni, le goccioline cadono per l’intera lunghezza del veicolo, mentre la nuvola di aerosol si sposta in avanti e ritorna con le linee di flusso del flusso d’aria, diffondendo il pennacchio di aerosol in ogni parte della cabina in pochissimo tempo.
Quando l’auto si muove a velocità più elevate (> 30 km / h) con le stesse impostazioni ambientali, le goccioline non viaggiano lontano e si limitano a uno spazio limitato (anche non oltre il sedile del conducente), ma la nuvola di aerosol si sposta lontano e finalmente esce dai finestrini posteriori.
Le spiegazioni fornite in questo documento limitano l’analisi solo nel caso in cui la velocità sia inferiore a 30 km / h, poiché tali velocità diventano lo scenario peggiore per il sostentamento del virus SARS-CoV-2.
L’ambiente della cabina migliora notevolmente quando la persona infetta indossa una maschera chirurgica durante il viaggio (Fig. 7c). Sembra che solo un carico utile minimo di goccioline venga versato dalla parte anteriore, ma un carico considerevole può provenire da entrambi i lati della maschera, poiché la maschera chirurgica è solitamente vagamente montata sul viso.
Al contrario, la nuvola di aerosol può ancora viaggiare verso l’area anteriore della cabina e ritorna con il flusso del flusso d’aria proveniente dall’esterno del veicolo. Ciononostante, le linee di flusso d’aria della cabina spingono fuori dalla cabina tale pennacchio carico di virus in pochi secondi.
L’ambiente della cabina è ulteriormente migliorato quando la persona infetta indossa un respiratore N95 (Fig. 7d). Tuttavia, si deve ammettere il fatto che esiste un elemento di rischio per l’infezione di host sensibili.
Quando due scenari (Scenario 1: CA acceso e finestre chiuse; Scenario 2: CA spento e finestre aperte) vengono rivisti criticamente, si può ipotizzare che lo scenario 2 sarà migliore nel controllo del virus SARS-CoV-2; quindi fortemente raccomandato almeno fino a quando la pandemia COVID-19 cesserà.
Ad esempio, il secondo paziente del COVID-19 in Sri Lanka era una guida turistica e, quando divenne sintomatico, viaggiò in ospedale con la sua auto guidata da suo figlio, con la moglie seduta sul sedile anteriore. Ha fatto in modo di aprire tutte le finestre e si è seduto dietro fino a quando non hanno raggiunto l’ospedale.
Il tempo di percorrenza è stato di più di 30 minuti e nessuna persona nell’auto è stata infettata dal COVID-19. Questa storia incarna la logica postulata sopra e le autorità competenti dei paesi interessati dovrebbero presentare linee guida rigorose per attuare tali migliori pratiche per ridurre le morbilità e le mortalità.
Al contrario, sono stati segnalati due casi in Sri Lanka, in cui i conducenti di auto a noleggio sono stati infettati dallo scenario 1. Inoltre, lasciare il parcheggio alla luce diretta del sole con i finestrini aperti per almeno 30 minuti sarebbe un’opzione migliore per sradicare i potenziali carichi utili del Virus SARS-CoV-2 proveniente dalle cabine delle autovetture.
Centro sanitario
Sarebbe imperativo esplorare i fattori plausibili della trasmissione del virus SARS-CoV-2 all’interno di spazi interni, preferibilmente ospedali di fortuna, e centri sanitari, di quarantena e di isolamento in cui le strutture ricettive dispongono di ampi spazi aperti con molti letti disposti in sequenza.
Tale struttura è, in questo documento, descritta in riferimento a un centro sanitario, ma potrebbe essere applicabile per altri spazi interni di cui sopra. È noto che le malattie SARS sono diventate epidemiche e talvolta pandemiche, costringendo le autorità a cercare strutture di isolamento al di là delle normali capacità disponibili.
Tali gesti invariabilmente spingono le autorità a costruire adeguati centri sanitari o convertire altre strutture esistenti in un breve periodo. Tali spazi diventano spesso ampie superfici del pavimento le cui strutture di ventilazione potrebbero essere scarse nella pulizia dei pennacchi aerei carichi di virus.
La trasmissione di malattie SARS in un’epidemia o in una situazione di pandemia è di solito 2 volte. La prima è la trasmissione non nosocomiale mediante la quale i pazienti sospetti dall’esterno verranno portati nel centro sanitario.
Inoltre, con il tempo, gli ospiti sensibili residenti nei centri sanitari contrarranno la malattia attraverso la trasmissione nosocomiale a meno che le strutture di ventilazione (> 6 ACH o 1,6 L / s / m3, la differenza di pressione negativa> 2,5 Pa e la differenza di flusso d’aria> 56 L / s) sono adeguate (OMS, 2009). La differenziazione di entrambe queste modalità di trasmissione per una data situazione è, tuttavia, un compito scoraggiante ed estremamente difficile (Bi et al., 2007).
In uno spazio ristretto di un centro sanitario, dovrebbe essere implementata un’adeguata gestione della trasmissione non nosocomiale per controllare l’inizio della trasmissione nosocomiale, in cui i metodi di ventilazione svolgono un ruolo vitale.
Dato che una ventilazione inadeguata prevale in uno spazio ristretto, un’altra classificazione indica che si distinguono i tipi di trasmissione doppia; a corto raggio (tra individui, generalmente a meno di 1 m di distanza) e a lungo raggio (all’interno di una stanza, tra stanze o tra luoghi distanti, generalmente maggiori di 1 m di distanza) (Tang et al., 2006).
La espirazione dei getti di tosse di una persona infetta composta da goccioline e aerosol entra e si mescola con l’aria nella zona respiratoria di un ospite sensibile in piedi vicino (ad esempio, personale medico), che è in grado di contrarre la malattia (trasmissione a corto raggio) tra gli individui possono interagire per infettarsi l’un l’altro.
Nel frattempo, il getto di tosse percorre lunghe distanze a seconda del flusso d’aria dello spazio attraverso il pennacchio di aerosol (trasmissione a lungo raggio) contraendo persone a un paio di metri dalla persona infetta.
Il flusso d’aria nello spazio confinato è spesso governato da una combinazione di differenze di temperatura e umidità. La Figura 8 a illustra i modelli di flusso d’aria di un’area aperta dotata di una serie di letti pensati per pazienti sospetti con AC in funzione e tutte le aperture chiuse per un clima tropicale.
Le linee di flusso del flusso d’aria vengono dapprima generate dall’AC e spinte verso il basso spazzando i pazienti, e una volta che le velocità di avanzamento diminuiscono, la massa del flusso d’aria inizia a salire attraverso le correnti convettive, quando la temperatura diventa più calda. L’aria calda verrà quindi estratta dall’AC e pulita attraverso un filtro prima di essere rimandata nello stesso spazio.
Traiettorie di goccioline e aerosol da un paziente infetto in caso di tosse in un centro sanitario con ventilazione fornita da un condizionatore d’aria (a) modello di flusso d’aria all’interno del centro sanitario senza espirazione del getto di tosse (b) senza maschera ( c) con maschera chirurgica (d) con respiratore N95.
La Figura 8b mostra un tipico schema di una traiettoria a getto di tosse di una persona infetta nel centro sanitario con la fornitura di un flusso d’aria guidato da CA.
Le goccioline cadono a breve distanza, creando un ambiente favorevole alla trasmissione a corto raggio di goccioline cariche di SARS-CoV-2. Tuttavia, il pennacchio di aerosol carico di virus viaggia lontano dalle immediate vicinanze e viene trasportato in aria con le correnti convettive sviluppate all’interno dello spazio confinato (Fig. 8b).
Tale pennacchio di aerosol sviluppato potrebbe seguire le traiettorie del flusso d’aria, che sono spesso alterate da oggetti in movimento, apertura e chiusura di porte e finestre e variazioni di temperatura e umidità.
Inoltre, una certa frazione degli aerosol carichi di virus si diffonderà verso le direzioni laterali con il moto browniano con conseguente trasmissione nosocomiale a molti ospiti sensibili nella stessa stanza confinata (non mostrato nella Figura 8b).
Questi pennacchi che generano aerosol causano una trasmissione a lungo raggio all’interno dello spazio confinato, contraendo molti ospiti sensibili molto più di quanto si possa immaginare.
La Fig. 8c mostra la traiettoria del getto di tosse con il paziente infetto che indossa una maschera chirurgica. Con la maschera chirurgica indossata, il carico utile delle goccioline dal paziente infetto si riduce drasticamente e limitato a una piccola distanza.
Le persone vicine su entrambi i lati potrebbero non essere esposte alla contaminazione diretta, ma potrebbero contrarre la malattia toccando virus carichi di fomiti. Tuttavia, gli aerosol carichi di virus viaggeranno in avanti e scompariranno attraverso processi convettivi e di diffusione.
Tali fenomeni di trasporto possono trasportare le cariche virali che causano la malattia, promuovendo l’infezione nosocomiale. Uno scenario simile si osserva con un paziente che indossa un respiratore N95, ma in misura minore rispetto a quello di una maschera chirurgica (Fig. 8d).
Il nuovo team di epidemiologia della risposta alle emergenze della polmonite da coronavirus (2020) afferma che, sebbene la trasmissione nosocomiale della tosse SARS-CoV-2 sia ancora poco chiara, l’11 febbraio 2020 sono stati infettati 1.716 operatori sanitari negli ospedali di fortuna in Cina.
Un numero così elevato di infezioni, anche con DPI adeguati indossati dagli operatori sanitari, potrebbe essere stato spinto dalla trasmissione nosocomiale di aerosol carichi di SARS-CoV-2 sospesi nell’aria che sono rimasti per molte ore a causa della scarsa ventilazione di miscelazione.
Lu et al. (2020) hanno riportato un’infezione COVID-19 a propulsione AC di un ospite da parte di un paziente asintomatico in un ristorante di Guangzhou, in Cina, indicando una probabilità di trasmissione nell’aria dovuta a una scarsa ventilazione miscelata.
Il CDC in una conferenza stampa ha sottolineato che dal 9 aprile 2020 circa 9.000 operatori sanitari negli Stati Uniti hanno mostrato risultati positivi per il test COVID-19, che avrebbe potuto essere dovuto alla trasmissione nosocomiale causata da nuvole di aerosol disperse nell’aria.
La ventilazione di miscelazione guidata da ventilatori meccanici a soffitto è anche popolare tra i paesi in via di sviluppo, in particolare delle regioni tropicali.
Ad esempio, lo Sri Lanka ha convertito molti spazi confinati appartenenti alle forze militari del paese per essere mobilitati come centri di quarantena. La Figura 9 a mostra una disposizione tipica di tale spazio in cui la ventilazione è fornita da ventilatori a soffitto.
Si è riscontrato che alle persone in quarantena vengono fornite le strutture del letto a una distanza di 1 m l’una dall’altra, come mostrato nella Fig. 9a. La ventilazione meccanica azionata dai ventilatori a soffitto genera un flusso d’aria verso il basso con una forza propulsiva e spazza le persone nello spazio ristretto.
Man mano che il flusso d’aria attraversa le persone e gli oggetti nell’area confinata, diventa più caldo e inizia a salire attraverso il processo di convezione (Fig. 9a).
Tale aria calda viaggia verso l’alto fino al soffitto e, forse, esce dalle aperture. Se non ci sono aperture adeguate, una scarsa ventilazione interna sostiene e tale aria calda può riempire l’intero spazio confinato con conseguente infezione nosocomiale da pennacchi carichi di SARS-CoV-2. La Figura 9b mostra un tale evento in cui goccioline e un pennacchio di aerosol vengono rilasciati da una persona infetta. Le figure 9c ed d illustrano le impostazioni ambientali con la persona infetta equipaggiata con una maschera chirurgica e un respiratore N95, rispettivamente.
In entrambi i casi, la trasmissione delle goccioline sembra essere attenuata in misura maggiore, ma la trasmissione dell’aerosol carica di virus sarà plausibile. Gli scenari comuni dei centri sanitari come aperture inadeguate che limitano l’ingresso e l’uscita di aria fresca, non avendo un numero adeguato di ventilatori per impartire ACH accettabile, un gran numero di persone che vivono in una tale struttura e blocchi involontari di percorsi aerei da parte delle persone , attrezzature e movimenti, tra le altre cose possono causare una scarsa ventilazione nelle impostazioni ambientali e innescare lo scoppio di COVID-19 attraverso la trasmissione nosocomiale.
Lo Sri Lanka riferisce che al 30 aprile 2020, in un complesso navale a Colombo, ci sono stati più di 150 marinai contratti con il COVID-19. I marinai sono stati in servizio per isolare potenziali aree della pandemia di COVID-19.
Tuttavia, è stato reso noto che quando sono tornati alla base, molti di loro sono rimasti in aree ristrette il cui potenziale di ventilazione guidato dai ventilatori meccanici era piuttosto scarso.
Questo scenario è stato un classico esempio di infezione nell’aria causata da una scarsa ventilazione che ha indotto il pennacchio di aerosol carico di virus a rimanere per molte ore all’interno dell’edificio.
Traiettorie di goccioline e aerosol da un paziente infetto in caso di tosse in un centro sanitario con ventilazione fornita da ventilatori a soffitto (a) schema del flusso d’aria all’interno del centro sanitario senza espirazione del getto di tosse (b) senza maschera (c) ) con maschera chirurgica (d) con respiratore N95.
Prendendo in considerazione tutti i casi di studio sopra menzionati, non si può semplicemente ignorare che le trasmissioni cariche di goccioline e di aerosol di COVID-19 sono incerte; pertanto le migliori pratiche amministrative, cliniche e fisiche di gestione sono di primaria importanza nell’attuazione, specialmente in spazi ristretti.
Ulteriori informazioni: Maogui Hu et al. Il rischio di trasmissione COVID-19 nei passeggeri dei treni: uno studio epidemiologico e di modellizzazione, Clinical Infectious Diseases (2020). DOI: 10.1093 / cid / ciaa1057
