لقد صمم مهندسون في حرم UBC Okanagan التابع لجامعة بريتش كولومبيا جهاز تدفق هواء جديد يحاصر المذيبات المتصاعدة تقريبًا فورًا، مما يقلل بشكل حاد من التعرض لمسببات الأمراض الجوية في المحاكاة. تشير النتائج الأولية إلى أن النظام يمكن أن يتفوق بشكل كبير على طرق التهوية التقليدية في المساحات الداخلية المشتركة.
مع اقتراب الشتاء وزيادة قضاء الناس وقتًا أكثر داخل المنازل، تصبح جودة الهواء الذي يتنفسونه أكثر أهمية، خاصة خلال موسم البرد والإنفلونزا. يفحص باحثون في UBC Okanagan جهاز تنظيف هواء جديد يمكنه التقاط مسببات الأمراض الجوية، مما يقدم أداة محتملة جديدة لتقليل انتشار الأمراض التنفسية في المساحات المغلقة.
قام فريق المهندسين الميكانيكيين، الذين يعملون مع مجموعة بحث UBC لنقل الأمراض الجوية، بتطوير مفهوم تدفق هواء الاستحثاث-الإزالة، أو «jet-sink»، الذي يهدف إلى إعادة توجيه تدفق الهواء حول المتواجدين وسحب الجسيمات الملوثة إلى منطقة تنقية محلية قبل أن تنتشر في الغرفة.
الشريك المؤلف للدراسة الدكتور Sunny Li، أستاذ في كلية الهندسة، يقول إن الجهود التقليدية لخفض خطر العدوى غالبًا ما تركز على ترقية تهوية المبنى لإدارة تدفق الهواء على نطاق واسع. أنظمة التهوية الشخصية، مثل تلك المستخدمة في طائرات الركاب، توجه الهواء النظيف نحو الأفراد من مسافة ثابتة لكنها تتطلب من الناس البقاء في مكانهم وقد تسبب إزعاجًا من التيار الهوائي المستمر، بما في ذلك جفاف العيون والجلد. «ضمان جودة هواء عالية داخل المباني أمر حاسم للتخفيف من نقل الأمراض الجوية، خاصة في البيئات المشتركة»، يقول الدكتور Li. «يقضي العديد من الكنديين نحو 90 في المئة من وقتهم داخل المباني، مما يجعل جودة الهواء الداخلي عاملاً حاسماً للصحة والرفاهية».
الباحث ما بعد الدكتوراه الدكتور Mojtaba Zabihi، المؤلف الأول للدراسة، يقول إن الاختلافات في تخطيطات الغرف وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الحالية تجعل تنفيذ الترقيات الموحدة تحديًا، مما يؤكد قيمة خيارات التهوية الشخصية. «أردنا تطوير نظام مبتكر يمنع المتواجدين من استنشاق الهواء الملوث مع السماح لهم باستخدام نظام تهوية شخصي بشكل مريح لفترات طويلة»، يشرح.
على عكس أنظمة التهوية الشخصية التقليدية التي تعتمد على تيارات هواء سريعة الحركة والتي يمكن أن تفقد فعاليتها عندما يتحرك المستخدمون، يهدف التصميم الجديد إلى التقاط المذيبات المتصاعدة قبل أن تتشتت. «يجمع تصميمنا بين الراحة والسيطرة»، يقول الدكتور Zabihi. «إنه يخلق تدفق هواء مستهدف يحاصر ويزيل المذيبات المتصاعدة تقريبًا فورًا—قبل أن يكون لديها فرصة للانتشار».
وفقًا لدراسة الفريق، المنشورة في Building and Environment (2025؛ 286: 113569، DOI: 10.1016/j.buildenv.2025.113569)، استخدم الباحثون محاكاة حاسوبية لنمذجة التنفس والحرارة الجسدية وتدفق الهواء خلال سيناريو استشارة لمدة 30 دقيقة وقارنوا النظام الجديد مع التهوية الشخصية والغرفة القياسية. أشارت المحاكاة إلى أن الجهاز خفض احتمالية العدوى إلى 9.5 في المئة، مقارنة بـ47.6 في المئة لإعداد شخصي نمطي، و38 في المئة لنظام تهوية شخصي مع تصميم إخراج، و91 في المئة تحت التهوية القياسية للغرفة.
عند وضعه بشكل مثالي في السيناريو النمذجي، منع الجهاز استنشاق مسببات الأمراض لأول 15 دقيقة من التعرض. فقط 10 جسيمات من 540,000 تم إطلاقها في المحاكاة قدرت أن تصل إلى شخص آخر، وأزال النظام ما يصل إلى 94 في المئة من مسببات الأمراض الجوية.
يقول الشريك المؤلف الدكتور Joshua Brinkerhoff إن هذه النتائج تبرز كيف يمكن للهندسة تدفق الهواء، بالإضافة إلى الترشيح، تحسين جودة الهواء الداخلي وسلامة المتواجدين. «لا تستطيع أنظمة التهوية الشخصية التقليدية التكيف عندما يتحرك الناس أو يتفاعلون»، يلاحظ. «إنها حل ذكي ومتجاوب للمساحات مثل العيادات أو الفصول الدراسية أو المكاتب حيث يكون الاتصال الوثيق لا مفر منه».
يقول الباحثون إن العمل المستقبلي سيركز على تهيئة التصميم لغرف أكبر واختبار نماذج فيزيائية في إعدادات سريرية وعامة. كعضو في لجنة الأكواد النموذجية الوطنية الكندية للبيئة الداخلية، يأمل الدكتور Zabihi أن تساعد البحوث في نهاية المطاف في توجيه معايير التهوية الهادفة إلى جعل المساحات الداخلية أكثر أمانًا وصحة.
