Selitetty: Hengitystiheys ja virustartunnan riski
Tutkijat ovat havainneet, että alhainen hengitystiheys – ja hengityksen pidättäminen – lisää riskiä virusten sisältämien pisaroiden päästä syvään keuhkoihin.
Lääkäri tarkastelee potilaan keuhkojen CT-kuvauksia. (The New York Times: Yue Wu, tiedosto) Hidas hengittäminen voi tuoda erilaisia terveyshyötyjä - mutta ei niin pitkälle kuin on kyse taudin tarttumisesta ilmateitse. American Institute of Physicsin Physics of Fluids -lehdessä julkaistussa uudessa tutkimuksessa IIT Madras -tutkijat ovat havainneet, että matalampi hengitystaajuus - ja hengityksen pidättäminen - lisää riskiä, että viruksen sisältämät pisarat pääsevät syvään keuhkoihin.
Monimutkainen keuhko
Kehomme taistelee suurta osaa hengittämämme aerosoleja vastaan ennen kuin ne pääsevät laskeutumaan keuhkoihin rintakehän ulkopuolisen alueen ja keuhkojen monimutkaisen geometrian ansiosta. Osa aerosoleista huuhtoutuu ulos liman muodossa, kun taas nenäkäytävän ylittävien joutuisi silti navigoimaan keuhkoja määrittävässä monimutkaisessa haarautumisrakenteessa.
Tutkimuksessa tarkasteltiin mikrometrin kokoisten pisaroiden dynamiikkaa tällaisten mikrokanavien kautta jäljitellen keuhkoympäristöä. Materiaalin – hiukkasten tai kaasujen – kulkeutuminen syvässä keuhkoissa (kun lähestymme acinus- tai veriestettä) on puhtaasti diffuusiota. Tämä diffuusio luonne varmistaa, että kaasut pystyvät diffuusoitumaan paljon nopeammin kuin hiukkaset. Tämä on osa kehon omaa suojausta aerosolihiukkasten pääsyä vastaan, sanoi Mahesh Panchagnula, IIT Madrasin soveltavan mekaniikan professori.
Koska eri yksilöillä on todennäköisesti erilainen keuhkojen morfometria (keuhkoputkiin liittyvät mitat), heidän luontainen suojansa on todennäköisesti erilainen, hän kertoi. tämä sivusto . Professori Panchagnula ja kollegat ovat tehneet aiempaa työtä korostaen aerosolien imeytymisen vaihtelua yksilöiden välillä - mahdollinen syy siihen, miksi jotkut ihmiset ovat alttiimpia ilmassa leviäville sairauksille kuin toiset.
Kuinka aerosolin laskeutuminen vaihtelee ajan myötä eri hengitystaajuuksilla ja hengityksen pidätysajoilla. Y-akseli kuvaa sisäänhengitettävien aerosolien osuutta, joka on kertynyt keuhkoihin. (Lähde: Mallik, Mukherjee & Panchagnula, Physics of Fluids) Virran mallinnus
Keuhkojen hengitysteiden, keuhkoputkien välityspalvelimena tutkijat käyttivät mikrokapillaareja, joiden halkaisija vaihteli 0,3-2 mm. Ruiskupumppu simuloi hengitystä näissä mikrokapillaareissa. Fluoresoivien hiukkasten kanssa sekoittuneesta vedestä syntyneitä aerosoleja voitiin seurata niiden liikkuessa ja laskeutuessaan kapillaareihin. Aerosolien laskeuman mittaamisen jälkeen tutkijat luonnehtivat keuhkoputkeen kertyvän aerosolin määrän sen mittojen funktiona.
Löydökset
Kokeet osoittivat, että alhainen hengitystaajuus – hengitysten määrä minuutissa – pidentää viruksen sisällä viipymisaikaa ja lisää siten kerrostumisen ja siten infektion mahdollisuuksia.
Tutkimus havaitsi korrelaation laskeuman ja kapillaarien muotosuhteen välillä, mikä viittaa siihen, että pisarat todennäköisesti kerääntyvät pidempiin keuhkoputkiin.
Mittaukset osoittivat, että aerosolin liikkeen virtaus on tasaista, hiukkaset saostuvat diffuusion kautta; kun virtaus on turbulentti, hiukkaset kerääntyvät törmäyksen kautta.
LIITY NYT :Express Explained Telegram -kanava
Diffuusio ja impaktio ovat kaksi kolmesta mekanismista, joilla aerosolit kerrostuvat keuhkojen eri osiin. Kolmas on sedimentaatio (painovoiman vaikutuksesta). Isku tapahtuu, kun pisarat liikkuvat niin nopeasti, että ne eivät seuraa uskollisesti ilmaa, vaan osuvat keuhkoputkien seinämiin. Diffuusio on vaikutus, jossa pienet pisarat kulkeutuvat keuhkoputkien seinämiä kohti 'satunnaiskävelyllä'. Tätä edistävät ilman vaihtelut, jotka aiheuttavat pisaroiden siirtymisen keuhkoputkien seinämiä kohti, professori Panchagnula sanoi.
Turbulenssi – joka tutkimuksessa liittyi iskun aiheuttamaan laskeutumiseen – on ensisijainen kerrostumismuoto ylemmissä keuhkoputkissa, joissa ilman nopeus on suuri. Mutta kun ilma saavuttaa syvän keuhkon, se hidastuu merkittävästi, mikä johtaa kaasun kulkeutumiseen pääasiassa diffuusion avulla, professori Panchagnula sanoi.
Jaa Ystäviesi Kanssa:
