En ny studie från University of Central Florida tyder på att masker och ett bra ventilationssystem är viktigare än social distansering för att minska den luftburna spridningen av COVID-19 i klassrum.

Forskningen, publicerades nyligen i tidningen Vätskans fysik , kommer vid en kritisk tid när skolor och universitet överväger att återvända till fler personliga klasser under hösten.

"Forskningen är viktig eftersom den ger vägledning om hur vi förstår säkerhet i inomhusmiljöer, "säger Michael Kinzel, en biträdande professor vid UCF:s institution för mekanisk och rymdteknik och medförfattare.

"Studien finner att aerosolöverföringsvägar inte visar ett behov av sex fot social distansering när masker är obligatoriska, "säger han." Dessa resultat belyser att med masker, överföringssannolikheten minskar inte med ökad fysisk distans, som betonar hur maskmandat kan vara nyckeln till att öka kapaciteten i skolor och andra platser. "

I studien, forskarna skapade en datormodell av ett klassrum med studenter och en lärare, sedan modellerat luftflöde och sjukdomsöverföring, och beräknad luftburet överföringsrisk.

Klassrumsmodellen var 709 kvadratmeter med 9 fot höga tak, liknande en mindre storlek, universitetsklassrum, Säger Kinzel. Modellen hade maskerade elever - varav någon kan smittas - och en maskerad lärare längst fram i klassrummet.

Forskarna undersökte klassrummet med hjälp av två scenarier - ett ventilerat klassrum och ett oventilerat - och med hjälp av två modeller, Wells-Riley och Computational Fluid Dynamics. Wells-Riley används vanligtvis för att bedöma sannolikheten för inomhusöverföring och Computational Fluid Dynamics används ofta för att förstå bilens aerodynamik, flygplan och undervattensrörelse av ubåtar.

Masker visade sig vara fördelaktiga genom att förhindra direkt exponering av aerosoler, eftersom maskerna ger en svag puff varm luft som får aerosoler att röra sig vertikalt, vilket hindrar dem från att nå intilliggande studenter, Säger Kinzel.

Dessutom, ett ventilationssystem i kombination med ett bra luftfilter minskade infektionsrisken med 40 till 50% jämfört med ett klassrum utan ventilation. Detta beror på att ventilationssystemet skapar en jämn ström av luftflöde som cirkulerar många av aerosolerna till ett filter som tar bort en del av aerosolerna jämfört med scenariot utan ventilation där aerosolerna samlas ovanför människorna i rummet.

Dessa resultat bekräftar de senaste riktlinjerna från U.S.Centers for Disease Control and Prevention som rekommenderar att social distansering i grundskolor minskas från sex till tre fot när maskanvändning är universell, Säger Kinzel.

"Om vi ​​jämför infektionssannolikheter när vi bär masker, tre fot av social distansering indikerade inte en ökning av infektionssannolikheten med avseende på sex fot, som kan ge bevis för skolor och andra företag för att fungera säkert under resten av pandemin, "Säger Kinzel.

"Resultaten tyder på exakt vad CDC gör, att ventilationssystem och maskanvändning är viktigast för att förhindra överföring och att social distansering skulle vara det första att slappna av, säger forskaren.

När man jämför de två modellerna, forskarna fann att Wells-Riley och Computational Fluid Dynamics genererade liknande resultat, särskilt i det icke-ventilerade scenariot, men att Wells-Riley förutspådde sannolikheten för infektion med cirka 29 procent i det ventilerade scenariot.

Som ett resultat, de rekommenderar att några av de ytterligare komplexa effekterna som fångas i Computational Fluid Dynamics appliceras på Wells-Riley för att utveckla en mer fullständig förståelse för infektionsrisk i ett utrymme, säger Aaron Foster, en doktorand vid UCF:s institution för mekanisk och rymdteknik och studiens huvudförfattare.

"Även om de detaljerade Computational Fluid Dynamics -resultaten gav ny insikt i riskvariationen och avståndsrelationer, de validerade också de mer vanliga Wells-Riley-modellerna som att fånga de flesta fördelarna med ventilation med rimlig noggrannhet, "Foster säger." Detta är viktigt eftersom det här är allmänt tillgängliga verktyg som alla kan använda för att minska risken. "