Ingenjörer vid University of British Columbias Okanagan-campus har utformat en ny luftflödesenhet som fångar upp exhaled aerosoler nästan omedelbart och kraftigt minskar exponeringen för luftburna patogener i simuleringar. Tidiga resultat tyder på att systemet kan överträffa konventionella ventilationsmetoder avsevärt i delade inomhusutrymmen.
Med vintern som närmar sig och människor som spenderar mer tid inomhus blir kvaliteten på luften de andas allt viktigare, särskilt under förkylnings- och influensasäsongen. Forskare vid UBC Okanagan undersöker en ny luftreningsenhet som kan fånga luftburna patogener och erbjuder ett potentiellt nytt verktyg för att minska spridningen av luftvägsinfektioner i slutna utrymmen.
Teamet av maskiningenjörer, som arbetar med UBC:s Airborne Disease Transmission Research Cluster, har utvecklat ett induktionsborttagande, eller ”jet-sink”, luftflödeskoncept som är avsett att omdirigera luftflödet runt personer och dra in kontaminerade partiklar i en lokal reningzon innan de sprids i rummet.
Studiemedförfattare Dr. Sunny Li, professor vid School of Engineering, säger att traditionella insatser för att minska infektionsrisken ofta fokuserar på att uppgradera byggnaders ventilation för att hantera storskaliga luftflöden. Personliga ventilationssystem, som de som används på passagerarflyg, riktar ren luft mot individer från fast avstånd men kräver att personer stannar på plats och kan orsaka obehag från konstant luftström, inklusive torra ögon och hud. ”Att säkerställa hög luftkvalitet inomhus är avgörande för att mildra överföring av luftburna sjukdomar, särskilt i delade miljöer”, säger Dr. Li. ”Många kanadensare spenderar nästan 90 procent av sin tid inomhus, vilket gör inomhusluftkvalitet till en kritisk faktor för hälsa och välbefinnande.”
Postdoktoralforskaren Dr. Mojtaba Zabihi, studiens försteförfattare, säger att variationer i rums layouter och befintliga värme-, ventilations- och luftkonditioneringssystem gör det svårt att implementera enhetliga uppgraderingar, vilket understryker värdet av personliga ventilationsalternativ. ”Vi ville utveckla ett innovativt system som förhindrar att de närvarande andas in kontaminerad luft samtidigt som de kan använda ett personligt ventilationssystem bekvämt under längre perioder”, förklarar han.
Till skillnad från konventionella personliga ventilationssystem som förlitar sig på snabba luftströmmar som förlorar effektivitet när användare rör sig, syftar den nya designen till att fånga exhaled aerosoler innan de sprids. ”Vår design kombinerar komfort med kontroll”, säger Dr. Zabihi. ”Den skapar ett riktat luftflöde som fångar och tar bort exhaled aerosoler nästan omedelbart – innan de hinner spridas.”
Enligt teamets studie, publicerad i Building and Environment (2025; 286: 113569, DOI: 10.1016/j.buildenv.2025.113569), använde forskarna dator-simuleringar för att modellera andning, kroppsvärme och luftflöde under ett 30-minuters konsultationsscenario och jämförde det nya systemet med standard personlig och rumsnivåventilation. Simuleringarna visade att enheten minskade infektionssannolikheten till 9,5 procent, jämfört med 47,6 procent för en typisk personlig uppsättning, 38 procent för ett personligt ventilationssystem med utblåsningsdesign och 91 procent under standard rumsventilation.
När den placerades optimalt i det modellerade scenariot förhindrade enheten patogeninhalation under de första 15 minuterna av exponering. Endast 10 partiklar av 540 000 som släpptes i simuleringen uppskattades nå en annan person, och systemet tog bort upp till 94 procent av luftburna patogener.
Medförfattare Dr. Joshua Brinkerhoff säger att dessa resultat belyser hur luftflödesingenjörskonst, utöver filtrering, kan förbättra inomhusluftkvalitet och säkerhet för de närvarande. ”Traditionella personliga ventilationssystem kan inte anpassa sig när människor rör sig eller interagerar”, noterar han. ”Det är en smart, responsiv lösning för utrymmen som kliniker, klassrum eller kontor där nära kontakt är oundviklig.”
Forskarna säger att framtida arbete kommer att fokusera på att förfina designen för större rum och testa fysiska prototyper i kliniska och offentliga miljöer. Som medlem i Kanadas National Model Codes Committee on Indoor Environment hoppas Dr. Zabihi att forskningen slutligen ska bidra till att informera ventilationsstandarder som syftar till att göra inomhusutrymmen säkrare och hälsosammare.
