Une nouvelle étude examine comment les modèles de flux d'air à l'intérieur de l'habitacle d'une voiture pourraient affecter la transmission du SRAS-CoV-2 et d'autres agents pathogènes en suspension dans l'air. À l'aide de simulations informatiques, l'étude a examiné le risque de partage de particules d'aérosol entre un conducteur et un passager dans différentes configurations de fenêtres. Les nuances plus rouges indiquent plus de particules. Le risque s'est avéré plus élevé avec les fenêtres fermées (en haut à gauche), et décroissant à chaque ouverture de fenêtre. Le meilleur des cas était d'avoir toutes les fenêtres ouvertes (en bas à droite). Crédit :laboratoire Breuer / Université Brown
Une nouvelle étude des modèles de flux d'air à l'intérieur de l'habitacle d'une voiture propose quelques suggestions pour potentiellement réduire le risque de transmission du COVID-19 tout en partageant des trajets avec d'autres.
L'étude, par une équipe de chercheurs de l'Université Brown, utilisé des modèles informatiques pour simuler le flux d'air à l'intérieur d'une voiture compacte avec diverses combinaisons de fenêtres ouvertes ou fermées. Les simulations ont montré que l'ouverture des fenêtres (plus il y avait de fenêtres, mieux c'était) créait des modèles de flux d'air qui réduisaient considérablement la concentration de particules en suspension dans l'air échangées entre un conducteur et un seul passager. Le dynamitage du système de ventilation de la voiture n'a pas fait circuler l'air aussi bien que quelques fenêtres ouvertes, les chercheurs ont trouvé.
"Conduire avec les fenêtres ouvertes et la climatisation ou le chauffage allumés est certainement le pire des scénarios, selon nos simulations informatiques, " dit Asimanshu Das, un étudiant diplômé de la Brown's School of Engineering et co-auteur principal de la recherche. "Le meilleur scénario que nous ayons trouvé était d'avoir les quatre fenêtres ouvertes, mais même en avoir un ou deux ouverts était bien mieux que de les fermer tous."
Das a co-dirigé la recherche avec Varghese Mathai, un ancien chercheur postdoctoral à Brown qui est maintenant professeur adjoint de physique à l'Université du Massachusetts, Amherst. L'étude est publiée dans la revue Avancées scientifiques .
Une étude publiée aujourd'hui dans Science Advances examine comment les modèles de flux d'air à l'intérieur de l'habitacle d'une voiture pourraient affecter la transmission du SRAS-CoV-2 et d'autres agents pathogènes en suspension dans l'air. Les simulations ont produit des résultats potentiellement contre-intuitifs. Par exemple, on pourrait s'attendre à ce que l'ouverture des fenêtres directement à côté de chaque occupant soit le moyen le plus simple de réduire l'exposition. Les simulations ont montré que bien que cette configuration soit meilleure que pas de fenêtre du tout, il comporte un risque d'exposition plus élevé par rapport à la pose de la fenêtre en face de chaque occupant. "Lorsque les fenêtres en face des occupants sont ouvertes, vous obtenez un flux qui entre dans la voiture derrière le conducteur, balaie la cabine derrière le passager puis sort par la vitre avant côté passager, " a déclaré Kenny Breuer, professeur d'ingénierie à Brown et auteur principal de la recherche. "Ce modèle aide à réduire la contamination croisée entre le conducteur et le passager." Crédit :laboratoire Breuer / Université Brown
Les chercheurs soulignent qu'il n'y a aucun moyen d'éliminer complètement le risque et, bien sûr, Les directives actuelles des Centers for Disease Control (CDC) des États-Unis indiquent que reporter le voyage et rester à la maison est le meilleur moyen de protéger la santé personnelle et communautaire. L'objectif de l'étude était simplement d'étudier comment les changements dans le flux d'air à l'intérieur d'une voiture peuvent aggraver ou réduire le risque de transmission d'agents pathogènes.
Les modèles informatiques utilisés dans l'étude simulaient une voiture, vaguement basé sur une Toyota Prius, avec deux personnes à l'intérieur :un conducteur et un passager assis sur la banquette arrière du côté opposé au conducteur. Les chercheurs ont choisi cette disposition des sièges car elle maximise la distance physique entre les deux personnes (bien que toujours inférieure aux 6 pieds recommandés par le CDC). Les modèles ont simulé le flux d'air autour et à l'intérieur d'une voiture se déplaçant à 50 miles par heure, ainsi que le mouvement et la concentration des aérosols provenant à la fois du conducteur et du passager. Les aérosols sont de minuscules particules qui peuvent rester dans l'air pendant de longues périodes. On pense qu'ils sont un moyen de transmission du virus SARS-CoV-2, notamment dans les espaces clos.
Une partie de la raison pour laquelle l'ouverture des fenêtres est meilleure en termes de transmission d'aérosols est qu'elle augmente le nombre de changements d'air par heure (ACH) à l'intérieur de la voiture, ce qui contribue à réduire la concentration globale d'aérosols. Mais ACH n'était qu'une partie de l'histoire, disent les chercheurs. L'étude a montré que différentes combinaisons de fenêtres ouvertes créaient différents courants d'air à l'intérieur de la voiture qui pouvaient augmenter ou diminuer l'exposition aux aérosols restants.
A gauche, une simulation informatique, à droite une illustration graphique de la même situation. Mathai et ses collègues suggèrent que si vous ne pouvez pas ouvrir toutes les fenêtres, cela peut être un bon scénario pour la disposition des sièges et le réglage des fenêtres. Crédit :UMass Amherst/Laboratoire Mathai
En raison de la façon dont l'air circule à l'extérieur de la voiture, la pression de l'air près des vitres arrière a tendance à être plus élevée que la pression au niveau des vitres avant. Par conséquent, l'air a tendance à entrer dans la voiture par les vitres arrière et à sortir par les vitres avant. Avec toutes les fenêtres ouvertes, cette tendance crée deux flux plus ou moins indépendants de part et d'autre de la cabine. Étant donné que les occupants des simulations étaient assis de part et d'autre de la cabine, très peu de particules finissent par être transférées entre les deux. Le conducteur dans ce scénario court un risque légèrement plus élevé que le passager car le flux d'air moyen dans la voiture va de l'arrière vers l'avant, mais les deux occupants subissent un transfert de particules considérablement plus faible par rapport à tout autre scénario.
Les simulations de scénarios dans lesquels certaines fenêtres, mais pas toutes, sont fermées ont donné des résultats peut-être contre-intuitifs. Par exemple, on pourrait s'attendre à ce que l'ouverture des fenêtres directement à côté de chaque occupant soit le moyen le plus simple de réduire l'exposition. Les simulations ont montré que bien que cette configuration soit meilleure que pas de fenêtre du tout, il comporte un risque d'exposition plus élevé par rapport à la pose de la fenêtre en face de chaque occupant.
"Lorsque les fenêtres en face des occupants sont ouvertes, vous obtenez un flux qui entre dans la voiture derrière le conducteur, balaie la cabine derrière le passager puis sort par la vitre avant côté passager, " a déclaré Kenny Breuer, professeur d'ingénierie à Brown et auteur principal de la recherche. "Ce modèle aide à réduire la contamination croisée entre le conducteur et le passager."
Il est important de noter, disent les chercheurs, que les ajustements du débit d'air ne remplacent pas le port d'un masque par les deux occupants à l'intérieur d'une voiture. Et les résultats se limitent à une exposition potentielle à des aérosols persistants pouvant contenir des agents pathogènes. L'étude n'a pas modélisé de gouttelettes respiratoires plus grosses ni le risque d'être réellement infecté par le virus.
Toujours, les chercheurs disent que l'étude fournit de nouvelles informations précieuses sur les modèles de circulation de l'air à l'intérieur de l'habitacle d'une voiture, quelque chose qui avait reçu peu d'attention auparavant.
"C'est la première étude à notre connaissance qui a vraiment examiné le microclimat à l'intérieur d'une voiture, " a déclaré Breuer. " Il y a eu des études qui ont examiné la quantité de pollution externe qui pénètre dans une voiture, ou combien de temps la fumée de cigarette persiste dans une voiture. Mais c'est la première fois que quelqu'un examine en détail les modèles de flux d'air."
La recherche est née d'un groupe de travail de recherche COVID-19 établi à Brown pour rassembler l'expertise de toute l'Université pour traiter des aspects très variés de la pandémie. Jeffrey Bailey, professeur agrégé de pathologie et de médecine de laboratoire et co-auteur de l'étude sur le débit d'air, dirige le groupe. Bailey a été impressionné par la rapidité avec laquelle la recherche a été menée, avec Mathai suggérant l'utilisation de simulations informatiques qui pourraient être effectuées pendant que la recherche en laboratoire à Brown était suspendue pour la pandémie.
« C'est vraiment un excellent exemple de la façon dont différentes disciplines peuvent se réunir rapidement et produire des résultats précieux, " dit Bailey. " J'ai brièvement parlé à Kenny de cette idée, et en trois ou quatre jours, son équipe effectuait déjà des tests préliminaires. C'est l'un des avantages d'être dans un endroit comme Brown, où les gens sont désireux de collaborer et de travailler dans toutes les disciplines."
