ทีมนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (Massachusetts Institute of Technology: MIT) ร่วมกับศูนย์การแพทย์ UT Southwestern ประเทศสหรัฐอเมริกา ค้นพบปัจจัยสำคัญในการแพร่กระจายของโรคติดต่อทางอากาศ โดยชี้ว่า “ทิศทางการไหลเวียนของอากาศเฉพาะพื้นที่” มีบทบาทสำคัญไม่แพ้อัตราการถ่ายเทอากาศรวม ซึ่งการค้นพบนี้ช่วยถอดรหัสกลไกการแพร่เชื้อวัณโรคที่เคยซับซ้อน และเปิดทางสู่การออกแบบหรือปรับปรุงระบบระบายอากาศภายในอาคารเพื่อลดความเสี่ยงจากการติดเชื้อทางอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ
วัณโรคยังคงเป็นหนึ่งในโรคติดเชื้อที่คร่าชีวิตประชากรทั่วโลกมากกว่า 1 ล้านคนในแต่ละปี โดยเชื้อจะแพร่กระจายผ่านอากาศในรูปของละอองลอยชีวภาพ เมื่อผู้ติดเชื้อไอ จาม หรือแม้กระทั่งหายใจออก แม้ปัญหาการดื้อยาและการแพร่เชื้อจากผู้ติดเชื้อที่ไม่แสดงอาการจะรุนแรงขึ้น แต่นักวิทยาศาสตร์กลับยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่า การไหลเวียนของอากาศและปัจจัยแวดล้อมส่งผลต่อการแพร่กระจายของเชื้ออย่างไร เนื่องจากงานวิจัยในอดีตมักมุ่งเน้นไปที่การประเมินในระดับประชากรหรือระบบภูมิคุ้มกันของบุคคล แต่ขาดการประยุกต์ใช้หลักฟิสิกส์ของไหลเข้ามาอธิบาย
ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2425 Robert Koch แพทย์และนักจุลชีววิทยาชาวเยอรมัน ได้สร้างแบบจำลองการติดเชื้อวัณโรคในสัตว์ทดลองเป็นครั้งแรก และต่อมานักวิจัยจึงพิสูจน์ได้ว่าวัณโรคแพร่กระจายทางอากาศระหว่างมนุษย์และสัตว์ได้จริง ทว่าเมื่อนักวิจัยในยุคปัจจุบันพยายามทำซ้ำการทดลองดังกล่าวในห้องปฏิบัติการชีวนิรภัยสมัยใหม่ กลับพบว่าทำได้ยากยิ่ง ทีมวิจัยชุดนี้จึงได้ไขความกระจ่างว่า มาตรการกักกันและระบบระบายอากาศอันเข้มงวดของห้องปฏิบัติการยุคใหม่ ส่งผลต่อการไหลเวียนของอากาศอย่างมีนัยสำคัญ และทำให้กระบวนการแพร่เชื้อกลายเป็น “กล่องดำ” ที่ยากจะอธิบายมานานหลายทศวรรษ
เพื่อเปิดกล่องดำนี้ ทีมนักวิจัยได้ผสมผสานการทดลองแพร่เชื้อในสัตว์เข้ากับการติดตามอนุภาคเชิงปริมาณ และการสร้างแบบจำลองการไหลด้วยคอมพิวเตอร์ ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่า รายละเอียดขนาดเล็กอย่างรอยรั่วของอากาศ จุดทางเข้า-ทางออกของลม และแรงลมจากการหายใจของผู้ติดเชื้อ มีผลอย่างยิ่งต่อการแพร่เชื้อ ตัวอย่างเช่น รอยรั่วเพียงเล็กน้อยสามารถทำให้เกิดการ “ลัดวงจร” ของกระแสลม โดยลมจะดึงอากาศบริสุทธิ์ตรงไปยังพัดลมดูดอากาศทันที แทนที่จะดึงอากาศที่ปนเปื้อนเชื้อออกจากห้องกักกัน
ศาสตราจารย์ Lydia Bourouiba หัวหน้าห้องปฏิบัติการพลศาสตร์ของไหลของการแพร่กระจายโรคแห่ง MIT และทีมงานเน้นย้ำว่า การเข้าใจพลศาสตร์ของไหลช่วยให้เรานำพฤติกรรมการไหลของอากาศมาใช้เป็นมาตรการป้องกันโรคได้ โดยสามารถนำความรู้นี้ไปปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานของอาคารและสถานที่ชุมนุมชนที่มีคนแออัดได้ในราคาประหยัด การควบคุมทิศทางลมที่ถูกต้องจะช่วยลดการสัมผัสเชื้อโรค และเชื่อมโยงผลการศึกษาในห้องปฏิบัติการไปสู่การปกป้องสุขภาพของประชาชนในโลกแห่งความเป็นจริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
แหล่งอ้างอิง: Massachusetts Institute of Technology (MIT)
About Author
