新型"喷射-汇流"气流设计可捕获94%的呼出病原体以降低感染风险

UBC的工程师们研制出一种设备，能在呼出气体扩散前将其捕获，从而快速降低感染数量。

感冒和流感季节增加了空气传播疾病的风险。

UBC奥肯那根分校的研究人员正在测试一种新型气流设备，它能在病原体传播之前将其清除，旨在为密闭空间提供更强大的防护。

研究团队指出，传统的通风升级措施往往效果不佳。

这些系统能输送大量空气，但难以控制在密切接触时人们吸入的空气。该项研究的合著者、工程学院教授Sunny Li博士指出了这些局限性。

"在室内确保高质量的空气对于减少空气传播疾病的传染至关重要，尤其是在共享环境中，"他表示。

他指出，许多加拿大人大部分时间都在室内度过。这使得室内空气质量成为日常健康的核心。

个性化通风系统试图通过向个人输送清洁空气来弥补这一不足。

航空公司采用类似方法在乘客周围循环客舱空气，但这些系统存在权衡。它们仅在人们静止不动并同时使用的情况下有效。并且，由于持续的气流，它们还会导致皮肤和眼睛干燥。

该研究的第一作者、博士后研究员Mojtaba Zabihi博士指出，不一致的房间布局和老旧的暖通空调系统带来了另一个挑战。

"我们想开发一种创新系统，既能防止使用者吸入受污染的空气，又能让他们舒适地长时间使用个性化通风系统，"他说。

新型"喷射-汇流"气流方法

UBC团队提出了一种"诱导-清除"或称"喷射-汇流"的概念，能在呼出的气溶胶飘散前将其吸走。而传统的个人系统是将高速空气吹向使用者。

这种空气可能感觉强烈，并且在使用者移动位置时效率会降低。新设计改变了围绕身体的气流方向，并将受污染的颗粒吸入一个小的净化区。

"我们的设计兼顾了舒适性与控制力，"Zabihi博士说。"它产生了一种定向气流，几乎在呼出气溶胶有机会扩散之前，就能立即将其捕获并清除。"

研究人员通过计算机模拟测试了该设备。

他们模拟了一次30分钟会诊期间的呼吸、体热和空气流动。结果显示感染风险急剧下降。使用标准室内通风，使用者的感染几率高达91%。

使用个人系统将该数字降至47.6%。增加排风元件后，降至38%。而喷射-汇流系统则将其降至9.5%。

团队还测量了有多少颗粒物能到达另一个人。

在最佳放置位置下，54万个呼出颗粒中仅有10个能穿过该空间。他们的模型显示，该设备清除了高达94%的空气中的病原体。

未来测试计划

该研究的合著者Joshua Brinkerhoff博士表示，当前的个性化系统无法在使用者移动时进行调节。

"对于像诊所、教室或办公室这样密切接触不可避免的场所，这是一个智能、响应迅速的解决方案，"他说。

他补充道，不仅仅是过滤，气流工程本身也能重塑室内安全。

该团队现在计划在更大的房间和临床环境中测试原型设备。

Zabihi博士同时任职于加拿大国家室内环境规范委员会。他希望这项研究能为在全国范围内制定更严格的通风标准提供支持。

这项研究已发表在《建筑与环境》期刊上。

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