Передача земля воздух: ВОЗДУХ» — МУЗЫКАЛЬНОЕ ТОК-ШОУ ТВ-6

5. Постановка задачи и предлагаемое решение технологии передачи данных «воздух-земля» в режиме реального времени для системы управления состоянием авиадвигателя с адаптивной скоростью во всем воздушном пространстве

6. Заключение

В этой статье была описана система управления состоянием авиадвигателя, которая реализовала передачу данных «воздух-земля» в режиме реального времени во всем воздушном пространстве с адаптивной скоростью.Система ориентирована на многоканальное адаптивное переключение между каналом передачи данных UHF, каналом сотовой мобильной сети 4G и спутниковым каналом BeiDou, а также использует алгоритм симметричного шифрования DES и технологию возобновления передачи с точки прерывания для обеспечения безопасности и целостности передачи данных. . Моделирование передачи данных «воздух-земля» показало, что эта система может осуществлять мониторинг данных о самолетах и ​​двигателях, а также адаптивное переключение между несколькими каналами связи, что подтвердило возможность практического применения системы.

Доступность данных

Данные, подтверждающие результаты этого исследования, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу.

Конфликты интересов

Авторы заявляют, что у них нет известных конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в этой статье.

Благодарности

Эта исследовательская работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (номер.51

3), Китайский фонд авиационной науки (2018ZB52) и Фонд авиационной энергетики (6141B0

Как коронавирус распространяется по воздуху: что нам известно на данный момент

Спустя несколько месяцев пандемии, унесшей сотни тысяч жизней и разрушившей экономику по всему миру, ученые до сих пор не имеют полного представления о том, как вирус, вызвавший ее, передано. В некоторых местах карантин уже ослабевает, и люди готовятся вернуться к версии работы и социальной жизни.Но ключевой вопрос упорно остается: может ли возбудитель COVID-19 «передаваться по воздуху»?

В течение нескольких месяцев Центры США по контролю и профилактике заболеваний и Всемирная организация здравоохранения утверждали, что новый коронавирус в основном распространяется воздушно-капельным путем от человека, который кашляет, чихает или даже разговаривает на расстоянии нескольких футов. Но отдельные сообщения намекают на то, что он может передаваться через взвешенные в воздухе частицы (так называемая «аэрозольная передача»). И ВОЗ недавно изменила свое руководство, заявив, что такая передача, особенно в закрытых помещениях, где есть многолюдные и плохо проветриваемые помещения, где инфицированные люди проводят длительные периоды времени с другими, не может быть исключена.«После посещения хоровой репетиции в штате Вашингтон в начале марта у десятков людей был диагностирован или развились симптомы COVID-19, несмотря на то, что они не обменивались рукопожатием или не стояли близко друг к другу. По меньшей мере двое погибли. После обеда в ресторане с кондиционером в Китае в конце января три семьи за соседними столиками заболели вирусом — возможно, из-за капель, попавших в воздух.

Чтобы рассмотреть возможность распространения нового коронавируса воздушно-капельным путем, сначала необходимо понять, что ученые подразумевают под «воздушно-капельным путем».Этот термин относится к передаче патогена через аэрозоли — крошечные респираторные капли, которые могут оставаться в воздухе во взвешенном состоянии (известные как ядра капель) — в отличие от более крупных капель, которые падают на землю в пределах нескольких футов. Однако в действительности различие между каплями и аэрозолями не является четким. «Разница между тем, что называется «воздушно-капельным распространением» и «капельным распространением», на самом деле представляет собой спектр», особенно когда речь идет об относительно небольших расстояниях, — говорит Джошуа Сантарпиа, доцент кафедры патологии и микробиологии в Медицинском центре Университета Небраски. .

Предполагается, что воздушно-капельным путем распространяются другие смертельные коронавирусы, включая те, которые вызывают тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС) и ближневосточный респираторный синдром (БВРС). Несколько исследований показывают, что новый коронавирус SARS-CoV-2 может существовать в виде аэрозоля в медицинских учреждениях. Но многое остается неизвестным о том, является ли аэрозольный вирус заразным и какое количество вируса нужно подвергнуть воздействию, чтобы заболеть, известное как минимальная инфекционная доза.Даже если передача аэрозолем происходит, неясно, насколько она распространена по сравнению с другими путями передачи, такими как капли или поверхности. Раскрытие этой информации жизненно важно, особенно с учетом того факта, что люди могут распространять SARS-CoV-2, когда у них нет симптомов.

Возможно «Передается ли коронавирус воздушно-капельным путем?» это неправильный вопрос. COVID-19 может передаваться воздушно-капельным путем, говорит Стэнли Перлман, профессор микробиологии в Университете Айовы. «Но действительно ли [этот путь] важен с клинической точки зрения, это действительно вопрос, о котором нужно знать», — говорит он.

Доказательства аэрозольной передачи

Одним из наиболее убедительных доказательств того, что возможна передача нового коронавируса воздушно-капельным путем, стало исследование, опубликованное в конце прошлого месяца в журнале Nature . В нем исследователи измерили генетический материал вируса, или РНК, в аэрозолях, взятых в феврале и марте в двух больницах в Ухане, Китай — городе, где, как считается, началась вспышка. Исследователи обнаружили очень низкие уровни переносимой по воздуху вирусной РНК в изоляторах больниц и в вентилируемых палатах.Но в некоторых туалетах пациентов уровни были значительно выше. Они также обнаружили высокие уровни вирусной РНК в местах, где медицинские работники снимают защитное снаряжение, а также в двух местах вблизи больниц, подверженных скоплению людей. «Наше исследование и несколько других исследований доказали существование аэрозолей SARS-CoV-2 и показали, что передача аэрозоля SARS-CoV-2 может быть важным путем от инфицированных носителей к кому-то поблизости», — говорит соавтор исследования Ке Лан, профессор. и директор Ключевой государственной лаборатории вирусологии Уханьского университета.

Предварительное (еще не опубликованное) исследование, проведенное Сантарпией и его коллегами, аналогичным образом обнаружило доказательства вирусного заражения в образцах воздуха и поверхностях из комнат, где пациенты с COVID-19 содержались в изоляции. «Я думаю, что многие из нас, включая меня, очень твердо убеждены в том, что воздушный путь передачи вполне возможен», — говорит он. «Я бы не стал называть это доказанным каким-либо образом. Но я думаю, что есть все больше доказательств, подтверждающих это».

Как в исследовании Nature , так и в статье Сантарпиа измерялась вирусная РНК, а не настоящий вирус, поэтому неясно, был ли материал, обнаруженный в аэрозолях, функционально инфекционным.«Обнаружение РНК не говорит вам, [что] у вас аэрозольное распространение», — говорит Перлман, который не участвовал ни в одном из исследований.

В другой статье, недавно опубликованной в New England Journal of Medicine , показано, что инфекционный вирус SARS-CoV-2 может оставаться в аэрозолях не менее трех часов — и в течение нескольких дней на различных поверхностях — в лабораторных условиях. Но количество жизнеспособного вируса за это время значительно уменьшилось. Ученые не знают инфекционной дозы SARS-CoV-2.(Исследования показали, что для гриппа достаточно всего трех вирусных частиц, чтобы человек заболел.)

В целом, большая часть доказательств того, что SARS-CoV-2 может передаваться воздушно-капельным путем, получена в клинических условиях, где, как правило, много больных людей и могут проводиться инвазивные процедуры, такие как интубация, которые могут вызвать у пациентов кашель с образованием аэрозолей. Неясно, насколько репрезентативны эти области для повседневной среды. «Существует не так много убедительных доказательств того, что аэрозольное распространение является основной причиной передачи» COVID-19, — говорит Перлман.

Однако эта оценка не означает, что этого не происходит. Бенджамин Коулинг, глава отдела эпидемиологии и биостатистики в Школе общественного здравоохранения Университета Гонконга, говорит, что существует распространенное заблуждение, что если вирус вообще может распространяться по воздуху, он должен распространяться на большие расстояния. . Он приводит аналогию с нахождением в ресторане, где кто-то курит: «Если человек с другой стороны ресторана курит, вы, вероятно, не почувствуете этого запаха и даже не заметите.Это потому, что дым никогда не достигнет вас», — говорит он. — Это не значит, что дыма нет. Другими словами, тот факт, что SARS-CoV-2 не может передаваться на большие расстояния, не означает, что он не передается по воздуху. Подобно сигаретному дыму, аэрозольные частицы распространяются вокруг человека в виде облака, при этом концентрация наиболее высока вблизи курильщика и снижается по мере удаления от него.

Даже если аэрозоли не распространяются дальше, чем большинство капель, часто рекламируемое «правило шести футов» для социального дистанцирования может зависеть от обстоятельств, говорит Коулинг.Если есть вентилятор или кондиционер, инфекционные аэрозоли (или даже капли, как подозревали в случае с тем рестораном в Китае) потенциально могут заразить кого-то, кто находится дальше, с подветренной стороны.

Некоторые данные свидетельствуют о том, что разговор может быть важным способом передачи вируса. В исследовании, опубликованном 13 мая в  Proceedings of the National Academy of Sciences USA  , рассеяние лазерного света использовалось для визуализации крошечных капель слюны, выделяемых во время речи. В ходе исследования не измерялись капли с жизнеспособным вирусом SARS-CoV-2.Но если предположить, что капли содержат семь миллионов вирусных частиц на миллилитр, минута громкой речи может привести к образованию более 1000 вирусосодержащих капель, которые могут висеть в воздухе в течение восьми и более минут, пишут исследователи в исследовании. «Существует значительная вероятность того, что нормальная речь вызывает передачу вируса воздушно-капельным путем в закрытых помещениях», — заключают они.

Факторы, влияющие на риск распространения воздушно-капельным путем

Коулинг предполагает, что многие респираторные вирусы могут передаваться воздушно-капельным путем, но степень заразности низкая.Для сезонного гриппа базовое репродуктивное число, или R ₀ — техническое обозначение среднего числа людей, которых заражает больной человек, — составляет около 1,3. Для COVID-19 он оценивается где-то между двумя и тремя (хотя, возможно, достигает 5,7). По сравнению с корью, у которой R ₀ находится в диапазоне от 12 до 18, эти значения предполагают, что большинство людей с заболеванием, вызванным SARS-CoV-2, не очень заразны.

Но есть кажущиеся исключения, такие как репетиция хора в штате Вашингтон, говорит Коулинг.В отчете CDC о мероприятии, опубликованном 12 мая  , говорится, что из 61 человека, присутствовавших на 2,5-часовой практике (у одного из которых были симптомы коронавируса), у 32 развилась подтвержденная инфекция COVID-19, а у 20 развилась вероятная инфекция. В отчете сделан вывод о том, что «передаче, вероятно, способствовала близость (в пределах 6 футов) во время практики и усиление акта пения», и   , что пение «могло способствовать передаче через выброс аэрозолей, на который влияет громкость вокализации. .«По неизвестным причинам некоторые люди заражают гораздо больше людей, чем другие. Эти так называемые суперраспространители были задокументированы и во время вспышки атипичной пневмонии в 2003 году. Согласно тому, что стало известно как правило 20/80, около 80 процентов случаев передачи инфекционных заболеваний могут быть связаны всего с 20 процентами случаев, отмечает Коулинг. «Мы не знаем, как определить эти 20 процентов, — говорит он. «Но если бы мы каким-то образом смогли это сделать, это было бы большим достижением».

Вентиляция, вероятно, также играет важную роль в том, насколько легко вирус может передаваться по воздуху.Внутренние помещения, вероятно, представляют более высокий риск, чем открытые, особенно если они плохо проветриваются, говорят Коулинг и другие. Многолюдные места, такие как бары, рестораны и поезда метро, ​​могут быть опасными, особенно если люди не имеют симптомов и проводят в таких местах длительное время. Меры предосторожности могут включать в себя лучшую вентиляцию, регулярную уборку и ношение масок.

Коулинг является соавтором исследования, опубликованного в начале апреля в журнале Nature Medicine , о пациентах с респираторными инфекциями в амбулаторной клинике Гонконга в период с 2013 по 2016 год.Это исследование выявило РНК сезонных коронавирусов — тех, которые вызывают простуду, а не COVID-19, — а также сезонных вирусов гриппа и риновирусов как в каплях, так и в аэрозолях в выдыхаемом воздухе пациентов. В документе, подготовленном Нэнси Леунг, доцентом школы общественного здравоохранения Университета Гонконга, было обнаружено, что ношение хирургических масок снижает количество РНК гриппа в каплях и РНК сезонного коронавируса в аэрозолях.

Хотя в исследовании не рассматривался конкретно COVID-19, результаты подтверждают, что ношение маски является эффективным способом ограничения передачи вируса от инфицированного человека, что на медицинском языке известно как контроль источника.Существует не так много доказательств того, что маски защищают здоровых людей, хотя это возможно (и может зависеть от типа маски). Однако, учитывая распространенность бессимптомной инфекции COVID-19, есть некоторое оправдание для всеобщего ношения масок, чтобы предотвратить заражение других теми, кто не знает, что они больны. По словам Коулинга, в Гонконге, где вспышка находится под относительно контролем, подавляющее большинство населения носит маски.

Вероятность передачи воздушно-капельным путем, особенно по сравнению с другими путями, такими как воздушно-капельный или поверхностный, остается неясной.Большинство исследователей по-прежнему считают, что новый коронавирус в основном распространяется воздушно-капельным путем и при прикосновении к зараженным людям или поверхностям. Таким образом, тщательное мытье рук и социальное дистанцирование по-прежнему являются наиболее важными мерами, которые люди могут предпринять, чтобы избежать заражения.

Люн оценивает риски в перспективе. По ее словам, большая часть того, что люди знают о воздушно-капельной передаче, связана с туберкулезом, корью и ветряной оспой, и эти патогены обычно обладают высокой контагиозностью и могут распространяться на большие расстояния.«Поэтому принято считать, что как только вы упомянули о передаче вируса аэрозолем, все так обеспокоены, потому что [они предполагают, что вирус имеет] более высокую трансмиссивность и что его труднее контролировать», — объясняет она. Но даже если есть передача воздушно-капельным путем, это может произойти только на небольшом расстоянии, в пределах которого другие пути заражения могут быть столь же вероятными или более вероятными. Таким образом, добавляет Леунг, «более высокий риск передачи аэрозолей сам по себе не обязательно приводит к большей трансмиссивности.

Узнайте больше о вспышке коронавируса в журнале Scientific American здесь и ознакомьтесь с репортажами из нашей международной сети журналов здесь.

Примечание редактора (09.07.20): эта статья была обновлена ​​в свете признания Всемирной организацией здравоохранения потенциальной воздушно-капельной передачи нового коронавируса. Отмена произошла после того, как более 200 ученых внесли свой вклад в открытое письмо, указывающее на совокупные доказательства этого типа передачи.В текст ранее были внесены поправки 15 мая, чтобы включить новую информацию о капельках, распространяемых при разговоре, и о репетиции хора в штате Вашингтон, которая вызвала отвращение у многих людей.

Передается ли коронавирус воздушно-капельным путем? | FAQ

Да, COVID-19 может передаваться воздушно-капельным путем.

Когда люди с инфекцией COVID-19 выдыхают, прочищают горло, кашляют, чихают, говорят или иным образом удаляют воздух через нос или рот, в воздух выбрасываются капли всех размеров, которые могут содержать вирус .Значительная часть людей, инфицированных SARS-CoV-2 (около 40 процентов), даже не подозревают, что они выделяют вирусные капли, поскольку у них могут не проявляться симптомы.

Капли, взвешенные в воздухе, называются аэрозолями. Крупные капли могут оставаться в воздухе от нескольких секунд до нескольких минут, прежде чем упасть на землю. Капли меньшего размера остаются в воздухе дольше — от нескольких минут до нескольких часов.

Снаружи циркуляция свежего воздуха быстро рассеивает дрейфующие капли, поэтому сочетание ношения тканевых покрытий для лица и соблюдения физической дистанции (6 футов или более) очень эффективно препятствует распространению COVID-19 на открытом воздухе, где воздух движется .Однако в закрытых помещениях, особенно с плохой вентиляцией, капли, содержащие коронавирус, могут накапливаться до опасного уровня.

Насколько это возможно, мы все должны свести к минимуму количество времени, которое мы проводим в одном месте, особенно если рядом есть другие люди или если вы находитесь в помещении с другими людьми. Это ограничивает время потенциального контакта человека с вирусом.

Также очень важно держаться как можно дальше друг от друга, минимум 6 футов. Чем дальше, тем лучше.Некоторые эксперты рекомендуют находиться на расстоянии не менее 25 футов от других людей, даже находясь на улице. И это хорошая идея, чтобы избежать людных закрытых помещений.

Традиционное определение передачи воздушно-капельным путем состоит в том, что небольшие капли, содержащие возбудитель, сохраняющий жизнеспособность в течение длительного периода времени, перемещаются по воздуху на большие расстояния и заражают других людей при вдыхании возбудителя. Примерами респираторных заболеваний, которые остаются заразными в организме, являются корь и туберкулез. воздуха в течение длительного времени. Вирус кори может жить до двух часов в воздухе, где зараженный человек кашляет или чихает.Туберкулез может жить в воздухе до шести часов.

В экспериментальных условиях исследователи обнаружили, что вирус COVID-19 оставался жизнеспособным в воздухе в течение трех часов. По оценкам исследователей, в большинстве реальных ситуаций вирус остается в воздухе в течение примерно 30 минут, прежде чем оседает на поверхности. Это похоже на то, что было обнаружено для SARS и MERS, которые, по мнению некоторых исследователей, могут передаваться воздушно-капельным путем. По оценкам одного исследования, человек, инфицированный вирусом COVID-19, который громко говорит в течение одной минуты, производит не менее 1000 вирусосодержащих капель, которые остаются в воздухе более 8 минут.Кроме того, Центры по контролю и профилактике заболеваний рекомендуют меры предосторожности, связанные с воздушно-капельным путем, для ухода за пациентами с подозрением или подтвержденным диагнозом COVID-19.

Остается много неизвестного о SARS-CoV-2, например, сколько вирусных частиц нужно вдохнуть, чтобы началось заражение. Однако активный вирус COVID-19 распространяется по воздуху при выбросе инфицированными людьми и может заражать клетки в чашке Петри. Держаться как можно дальше друг от друга, оставаться в движении, избегать прикосновений к лицу, часто тщательно мыть руки с мылом и водой, кашлять или чихать в сгиб локтей, носить тканевые лицевые покрытия (маски) и оставаясь дома во время болезни, мы можем защитить себя и других.

Составленный 14 сентября 2020

самолетов связи, адресации и система отчетности

Определение ircraft С ommunications, ddressing и R eporting S ystem.

Описание АКАРС (выраженные AY-КАРС) представляет собой цифровую систему передачи данных для передачи сообщений между воздушными судами и наземными станциями, которая была в эксплуатации с 1978 г. Сначала он опирался исключительно на УКВ каналах, но совсем недавно, альтернативный средства передачи данных, которые были добавлены, которые значительно расширили географический охват.Также наблюдается стремительная тенденция к интеграции бортовых систем с каналом ACARS. И то, и другое привело к быстрому росту его использования в качестве инструмента оперативной связи.

Современное оборудование ACARS теперь включает в себя возможность как автоматического, так и ручного запуска обмена сообщениями. Рекомендации ARINC были определены для всех различных компонентов авионики ACARS.

Содержание сообщения

Сообщения ACARS могут быть трех типов в зависимости от их содержания:

• Управление воздушным движением (ATC)
• Управление воздушным движением (AOC)
• Административное управление авиакомпанией (AAC)

включают запросы воздушных судов на получение разрешений и выдачу УВД разрешений и указаний воздушным судам.Они часто используются для доставки перед вылетом, передачи данных ATIS и океанских разрешений на маршруте. Однако, хотя система ACARS в настоящее время выполняет значительную «нишевую» роль в связи УВД, она не рассматривается как подходящая система для более широкого использования УВД канала передачи данных, называемого связью диспетчера-пилота по каналу передачи данных (CPDLC).

Сообщения AOC и AAC используются для связи между воздушным судном и его базой. Эти сообщения могут иметь стандартную форму или определяться пользователями, но все они должны соответствовать, по крайней мере, рекомендациям стандарта ARINC 618.Содержание сообщений возможно любое, включая такие примеры, как:

• загрузка на ВС окончательной загрузки и комплектовочных листов;
• загрузка информации о погоде или НОТАМ;
• загрузить с борта самолета информацию о статусе, местоположении, сроках действия и любых отклонениях;
• загрузка точечных наблюдений за погодой с бортовых датчиков:
• загрузка данных о технических характеристиках, включая информацию об автоматически срабатывающих превышениях или ненормальном состоянии бортовых систем, а также
• служебную информацию, такую ​​как требования к питанию, специальные рекомендации для пассажиров и ожидаемое время прибытия.

Также возможен бесплатный обмен текстовыми сообщениями.

Система ACARS

Когда ACARS была впервые разработана как компонент ATN, она была смоделирована на основе существующей системы Telex. Как следствие, системная архитектура основана на трех основных компонентах:

Бортовое оборудование

Оборудование ACARS на борту воздушного судна называется блоком управления (MU) или, в случае более новых версий с большей функциональностью, блоком управления связью (КМУ). Он функционирует как маршрутизатор для всех данных, передаваемых или получаемых извне, а в более продвинутых системах также и внутри.ACARS MU/CMU может автоматически выбирать наиболее эффективный метод передачи данных «воздух-земля», если имеется возможность выбора. Будет предоставлен принтер в кабине экипажа, также может быть доступен терминал бортпроводников. Доступ летного экипажа к системе ACARS обычно осуществляется через CDU, который в более продвинутых системах может использоваться для доступа к семи различным системам, таким как FMS, помимо MU/CMU. Каждая система, подключенная к CDU, генерирует свои собственные страницы дисплея и при выборе принимает ввод с клавиатуры.Некоторые EFB могут использоваться вместо доступа через CDU.

Поставщик услуг

Поставщик услуг канала передачи данных (DSP) отвечает за перемещение сообщений по радиоканалу, обычно в/из собственной наземной системы маршрутизации. Сообщения ACARS передаются с использованием одного из трех возможных методов передачи данных:

• ОВЧ или VDL (канал передачи данных ОВЧ) с ограничением прямой видимости
• SATCOM, который недоступен в полярных регионах Link), который был добавлен специально для связи в полярных регионах

Основными первичными DSP являются ARINC и SITA.До недавнего времени каждая часть мира обслуживалась одним DSP, но в настоящее время становится все более доступны конкурентные предложения.

Наземная система обработки данных

Обеспечение наземной системы является обязанностью либо участвующего ANSP, либо эксплуатанта воздушного судна. Эксплуатанты воздушных судов часто передают эту функцию либо DSP, либо отдельному поставщику услуг. Сообщения от воздушных судов, особенно автоматически генерируемые, могут быть предварительно настроены в соответствии с типом сообщения, чтобы они автоматически доставлялись соответствующему получателю, точно так же, как исходящие с земли сообщения могут быть настроены для достижения нужного воздушного судна.

Статьи по теме

Передается ли коронавирус воздушно-капельным путем? Объяснение последнего руководства CDC.

С самого начала пандемии Всемирная организация здравоохранения подчеркивала, что Covid-19 в первую очередь распространяется при очень тесном личном контакте. Считается, что содержащие вирус капли, выдыхаемые изо рта и носа больного человека, тяжелые и падают на землю, не успев подняться дальше, чем на 6 футов.

Но по мере развития пандемии исследования по отслеживанию контактов показали, что это не всегда так.В Китае кондиционер протолкнул зараженный вирусом воздух через три столика в ресторане, заразив людей, сидящих за каждым из них. Исследователи просмотрели видео из ресторана и увидели, что многие из этих посетителей находились на расстоянии более 6 футов друг от друга, что позволяет предположить, что вирус распространяется по воздуху.

В штате Вашингтон другое исследование показало, что один человек на репетиции хора заразил 52 других участников; считается, что пение могло привести к тому, что в воздухе осталось больше вируса.Тщательно контролируемые лабораторные исследования также предполагают, что при правильных условиях в помещении SARS-CoV-2, вирус, вызывающий Covid-19, может плавать в воздухе и в определенной степени распространяться таким образом.

В июле ВОЗ изменила формулировку, чтобы признать этот факт. «Нельзя исключать передачу аэрозоля на короткие расстояния, особенно в определенных помещениях, таких как людные и недостаточно вентилируемые помещения, в течение длительного периода времени с инфицированными людьми», — теперь заявляет ВОЗ.Ранее организация утверждала, что передача воздушно-капельным путем за пределами больниц маловероятна, поскольку некоторые процедуры могут генерировать сверхмалые частицы, которые задерживаются в воздухе дольше, чем крупные дыхательные капли.

Затем, 5 октября, CDC обновил свое руководство, заявив, что «Covid-19 иногда может передаваться воздушно-капельным путем», пояснив, что «имеются доказательства того, что при определенных условиях люди с COVID-19, по-видимому, заражают других, которые находились на расстоянии более 6 футов.Ученые надеются, что с признанием этого способа передачи люди смогут больше думать о вентиляции внутренних помещений и, возможно, разрабатывать решения, чтобы сделать эти помещения более безопасными.

CDC опубликовал аналогичное обновление 20 сентября, которое было быстро удалено (агентство заявило, что обновление было опубликовано по ошибке). В целом, уже довольно давно стало ясно, что 6-футового руководства недостаточно для объяснения всех аспектов риска заражения Covid-19.

В целом, общественное общение по проблеме аэрозолей было довольно беспорядочным.Оказывается, ученые уже столетие спорят о том, следует ли называть респираторные заболевания, такие как грипп и коронавирус, «передающимися воздушно-капельным путем». Обозначение «воздушно-капельный» чаще применяется к чрезвычайно заразным заболеваниям, таким как корь.

Многие из этих терминов сбивают с толку (даже ученых) и не отвечают на вопрос, волнующий неспециалистов: каким воздухом безопасно дышать во время пандемии Covid-19, а какой небезопасным?

Чтобы ответить на этот вопрос, полезно понять две разные научные точки зрения на этот вопрос.Один из них: что физически происходит, когда больной человек дышит, чихает или кашляет в комнате? Другой вопрос: какие закономерности наблюдали эпидемиологи в том, как люди подвергаются воздействию вируса и заболевают?

Начнем с первого.

Большие капли против маленьких капель

Существует относительно простой, хотя и устаревший, взгляд на то, как могут распространяться респираторные заболевания.

Все начинается так: когда вы выдыхаете, чихаете или кашляете, вы выпускаете облако газа и капель жидкости.

Если эти капли относительно большие, они тяжелые и падают на землю, прежде чем испариться, как капли дождя. Другие меньше и становятся еще меньше за счет испарения. Эти более мелкие капли могут дольше задерживаться в воздухе, дрейфуя воздушными потоками, возможно, часами. Если капля достаточно мала, содержащаяся в ней влага испаряется до того, как успевает достичь земли (при условии, что влажность в помещении средняя). Если в этой капле есть что-то вроде микробов, они становятся достаточно легкими, чтобы плавать в воздушных потоках, как пыль, которую вы можете видеть взвешенной в воздухе.Эти частицы часто называют аэрозолями.

Эта структура устарела и исходит от Уильяма Уэллса, ученого, изучавшего передачу туберкулеза в 1930-х годах. В статье 1934 года Уэллс пришел к выводу: «Поэтому представляется, что передача инфекции по воздуху может принимать одну из двух форм в зависимости от размера инфицированной капли».

Когда дело доходит до Covid-19, эпидемиологи пытались ответить на один из первых вопросов: распространяется ли вирус в пыли, которая плавает, или в больших падающих каплях?

Если это мелкая пыль, сработает сигнал тревоги.Это прототипы воздушно-капельных заболеваний. К ним относятся корь, ветряная оспа и туберкулез, и они чрезвычайно заразны. В среднем один человек, зараженный корью, заражает от 12 до 18 человек.

Если это большие капли, это все равно беспокоит. Такие заболевания, как грипп, коклюш, простуда и коронавирусы, в основном передаются крупными каплями. Этими заболеваниями заражаются только самые близкие контакты с инфицированным человеком, потому что крупные капли быстро падают на землю (в пределах 6 футов или около того).Также возможно, что эти большие капли упадут на поверхности, и эти поверхности тоже могут загрязниться. К счастью, в случае с Covid-19 растет понимание того, что заболевание от прикосновения к зараженным поверхностям встречается редко. Но продолжайте мыть руки!

(Интересно, что нет ни одной причины, по которой новый вирус, такой как SARS-CoV-2, пойдет тем или иным путем. Вполне возможно, говорит вирусолог из Университета Лестера Джулиан Танг, что может быть разница в иммунном ответе с этими воздушно-капельные заболевания, которые делают слюну и слизь менее вязкими, что приводит к большему количеству вируса в мелких каплях.Кроме того, Тан пишет в электронном письме: «Возможно (хотя это еще никто не изучал), что выдыхаемый воздух больных корью/ветряной оспой может просто выделять гораздо больше вируса (возможно, миллионы вирусов в минуту) по сравнению с респираторными вирусами, которые выдыхать только от 100 до 1000 вирусов в минуту»).

Частично из-за того, что терминология здесь такая запутанная и вокруг нее так много споров, заключается в том, что слова «аэрозоль» и «капля» означают разные вещи в разных научных дисциплинах.

«Аэрозоль — это частица в воздухе», — сказала Лидия Моравска, инженер и директор Международной лаборатории качества воздуха и здоровья в Технологическом университете Квинсленда. «Капли — это жидкий аэрозоль». Для нее различие между каплями и аэрозолями не имеет никакого смысла. Для нее они все аэрозоли.

Различие капель Уэллса и воздушно-капельных инфекций используется до сих пор. Это устарело.

Уэллс провел четкое различие между каплями и аэрозолями в зависимости от их размера.Крупные капли падают, а мелкие аэрозольные капли всплывают. Теперь понятно, что реальная картина намного сложнее.

«На самом деле мы всегда выдыхаем газовое облако, которое содержит в себе непрерывный спектр размеров капель», — сказала в июльском интервью Лидия Буруиба, исследователь Массачусетского технологического института, изучающая гидродинамику инфекций. И, как она объяснила в мартовской статье JAMA , условия самого облака могут влиять на радиус действия некоторых капель. Буруиба обнаружил, что если их подтолкнуть к действию кашель или чихание, капли могут перемещаться на расстояние до 20 футов.«Смесь облаков, а не размеры капель, определяет начальный диапазон капель и их судьбу в помещении».

Скорость облака, температура и влажность окружающей среды, а также состав отдельных капель каждого облака определяют, как долго капли остаются в воздухе, объяснил Буруиба в JAMA .

То есть: Есть состояния (кашель и чихание), при которых крупные капли не сразу падают на пол, а могут растечься на расстояние более 6 футов от человека и дольше задерживаться в воздухе. (Возможно также, что SARS-CoV-2 может быть и в некоторых более мелких, плавучих каплях, выделяемых нашим дыханием.)

Появляется все больше теоретических данных о воздушно-капельном распространении коронавируса. Лабораторные исследования в идеальных условиях также показывают, что вирус может жить в аэрозольной форме до 16 часов (в данном случае ученые намеренно создали аэрозольные капли с помощью машины).

В другом исследовании с помощью лазера отслеживались различные капли, выбрасываемые изо рта человека во время речи. Было обнаружено, что «нормальная речь генерирует воздушно-капельные капли, которые могут оставаться во взвешенном состоянии в течение десятков минут или дольше и в высшей степени способны передавать болезни в замкнутых пространствах».

Многочисленные исследования выявили наличие РНК вируса в воздухе больничных палат. Но ВОЗ отмечает, что «никакие исследования не обнаружили жизнеспособного вируса в пробах воздуха», что означает, что вирус был либо неспособен заразить других, либо в очень малых количествах вряд ли заразил других.

«Мы пытаемся сказать, что давайте не будем беспокоиться о том, назовете ли вы это аэрозолем или каплей», — Моравска, соавтор июльского комментария, призывающего ВОЗ и другие организации решить проблему воздушно-капельной передачи Covid-19, сказал в том же месяце. «Он находится в воздухе, — говорит она, — и вы его вдыхаете. Это исходит из нашего носа, изо рта. Он задерживается в воздухе, и другие могут вдохнуть его».

То, что ВОЗ обновила свой язык, является признаком того, что она начинает ценить эту перспективу.(Тем не менее: ВОЗ по-прежнему определяет каплю как частицу размером от 5 до 10 микрон, а аэрозоль — как нечто меньшее, несмотря на то, что многие ученые утверждают, что отсечение бессмысленно.)

Но эта перспектива ограничена. Эти лабораторные исследования не могут идеально обобщить реальные условия, в которых вирус распространяется и заражает других. Тот факт, что вирус распространяется далеко в капле, не означает, что он может заражать людей на больших расстояниях. Вирусы могут быстро разлагаться вне организма. Кроме того, доза имеет значение.Небольшого контакта с вирусом может быть недостаточно, чтобы человек заболел.

Итак, чтобы выяснить, как люди на самом деле заболевают Covid-19, нам нужны исследования по отслеживанию контактов.

Исследования по отслеживанию контактов показывают, что передача вируса воздушно-капельным путем возможна в закрытых помещениях

Лабораторные исследования отмечают теоретическую возможность воздушно-капельной передачи. Но это только часть ответа на вопрос, каким воздухом безопасно дышать. Эпидемиологи подходят к этому вопросу с другой стороны, рассматривая модели распространения вируса, наблюдаемые в реальном мире, и работают в обратном направлении, чтобы определить, влияет ли воздушно-капельное распространение.

Исследования по отслеживанию контактов показывают нам, что, хотя капли, вдыхаемые людьми в пределах 6 футов от инфицированного человека, объясняют большую часть передачи Covid-19, существуют ограниченные периоды времени и условия, в которых SARS-CoV-2 может вести себя немного как воздушно-капельный вирус.

«Поэтому нам нужно определить, какие типы контактов и какая среда приводят к этому типу передачи», — сказал в июльском интервью Муге Чевик, врач и эксперт по вирусологии из Университета Сент-Эндрюс.По ее словам, в домашних хозяйствах инфицированный человек может быть изолирован в одной комнате и не распространять вирус среди других в доме (если они остаются изолированными). Систематический обзор исследований Lancet как SARS-CoV-2, так и аналогичных вирусов показал значительное снижение риска, если люди просто остаются на расстоянии 1 метра (3 фута) друг от друга. Это говорит о том, что большой риск заражения Covid-19 связан с большими каплями, которые быстро падают на землю.

Но бывают случаи, когда люди собираются вместе в замкнутом пространстве — например, в церкви, с пением или криками — где передача больше похожа на передачу по воздуху.

Печально известная репетиция хора в штате Вашингтон является примером того, где могла произойти передача вируса воздушно-капельным путем. Но что делало это мероприятие таким рискованным, так это совпадение многих факторов риска: пение (во время которого инфицированный человек выпускал в воздух вирусные частицы), время, проведенное вместе (практика составляла 2,5 часа), и взаимодействие между хором участников в замкнутом пространстве (они не только практиковали все вместе, но и разделились на более мелкие группы и делились печеньем и чаем).

В другом исследовании, проведенном в Китае, изучалась вспышка, начавшаяся во время мероприятия в буддийском храме, и отслеживание большей части распространения в пределах одного из автобусов, перевозивших людей на мероприятие. В автобусе был один больной человек, и 24 из 67 человек в этом автобусе заболели, что, возможно, указывает на передачу вируса воздушно-капельным путем. Те, кто сидел у окон, чувствовали себя лучше, что свидетельствует о важности вентиляции.

«Я думаю, нам просто нужно уйти от этой терминологии и дать гораздо более четкие определения», — говорит Чевик.Для нее важно заставить людей критически подумать о том, какие ситуации являются более рискованными, чем другие. «Риск — это спектр. Дело не только в расстоянии, но и во времени, в том, чем вы занимаетесь. Я знаю, что это немного сложно, но такова реальность».

Передача воздушно-капельным путем означает нечто очень специфическое для врачей и медицинских работников

Одна из возможных причин, по которой CDC и ВОЗ не спешат решать проблему воздушно-капельной передачи Covid-19: в медицинских учреждениях «воздушно-капельный» означает очень конкретную вещь.

Хотя эксперты по профилактике инфекций знают, что существует нечеткая граница между падающими каплями и плавающими пылинками, дихотомия между воздушно-капельным и воздушно-капельным путем заложена в том, как медицинские работники обучаются реагировать на вспышки. «Мы десятилетиями обучали [медицинских работников] говорить, что воздушно-капельный путь — это туберкулез, корь, ветряная оспа, воздушно-капельный — это грипп, коклюш и менингит», — сказала летом Саския Попеску, больничный эпидемиолог из Аризоны. «И это, к сожалению, немного устарело.Но так мы всегда поступали».

Они делают это, потому что существуют очень конкретные наборы руководств по борьбе с чрезвычайно заразными заболеваниями, передающимися воздушно-капельным путем, в условиях больницы. Например, больного с опасным заболеванием, передающимся воздушно-капельным путем, часто приходится помещать в помещение с более низким давлением воздуха, чем в остальных помещениях здания. Таким образом, ни один вирус в воздухе этой комнаты не сможет избежать его (поскольку воздух движется от высокого давления к низкому давлению).

В отношении воздушно-капельной передачи медицинские работники могут быть немного мягче; они могут носить простые хирургические маски во время повседневного ухода и могут сохранить респираторы с высокой фильтрацией (а иногда и дефицитные) для самых опасных процедур и случаев.

В этом свете есть определенный смысл в том, что ВОЗ не решается назвать Covid-19 «воздушно-капельной» инфекцией. Это не воздушно-капельная инфекция, как корь. Это не так заразно. Исследования по отслеживанию контактов неизменно показывают, что Covid-19 легче всего распространяется среди людей, находящихся в самом тесном физическом контакте друг с другом. «Воздушно-десантный» означает что-то очень конкретное, очень ресурсоемкое и очень страшное для больниц и людей, которые в них работают. И Covid-19 не соответствует этому определению.

«Дебаты часто не очень тонкие из-за этих жестких категорий», — говорит Даниэль Дикема, врач-инфекционист и эпидемиолог из Университета Айовы. «Как только вы говорите «воздушно-капельный» в мире профилактики внутрибольничных инфекций, на ум приходят такие патогены, как туберкулез, корь, ветряная оспа. Ясно, что респираторные вирусы, грипп, коронавирусы не передаются воздушно-капельным путем так же, как корь, ветряная оспа [ветрянка] передаются воздушно-капельным путем».

Но в то же время с Covid-19 и другими респираторными вирусами «точно образуются аэрозоли с мелкими частицами», — говорит он.«И в правильных условиях, когда есть плохая вентиляция, в помещении и в людном месте, существует риск передачи инфекции между людьми, даже если они могут находиться на расстоянии более 6 футов друг от друга».

Так что же нам делать с этой информацией?

Ни исследования по отслеживанию контактов, ни лабораторные исследования не могут точно ответить на вопрос «какой воздух безопасен?» Но это наука для вас. Ученые используют несовершенные методы, атакуя с разных точек зрения, чтобы попытаться найти истину, для точного определения которой может потребоваться время.

В целом, признание того, что Covid-19 может распространяться по воздуху, не должно на самом деле изменить то, как мы индивидуально защищаем себя и других от него. Расстояние между людьми в шесть футов по-прежнему является хорошим барьером для предотвращения распространения через большие капли. Ношение маски может помочь предотвратить выброс как крупных, так и мелких капель. Время тоже имеет значение: чем дольше мы проводим в закрытом, плохо проветриваемом помещении с другими людьми, тем больше шансов подвергнуться воздействию заразной дозы вируса.

Суть в том, как пишет троица инженеров из Университета Кларксона в Conversation, что «хотя пребывание в шести футах от других людей снижает воздействие, этого может быть недостаточно во всех ситуациях, например, в закрытых, плохо проветриваемых помещениях».

Нам все еще нужно думать об окружающей среде, в которой мы находимся: в помещении гораздо опаснее, чем на улице (где больший поток воздуха может быстрее рассеивать капли и аэрозоли и где среда менее благоприятна для выживания SARS-CoV-2).И в помещении вентиляция может иметь большое значение. Внутреннее пространство, где воздух постоянно обновляется воздухом с улицы, лучше, чем место, где воздух застаивается. (Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха опубликовало подробные рекомендации о том, как вновь открыть здания с усиленной вентиляцией во время пандемии.)

Нам также все еще нужно думать о деятельности, которой мы занимаемся. Крики, пение и другие подобные действия производят больше капель (любого размера), чем просто сидение в тишине.

Моравска надеется, что, привлекая внимание к воздушно-капельному распространению Covid-19, можно больше внимания уделить инженерным решениям для внутренних помещений, чтобы смягчить распространение пандемии.

Чиновники общественного здравоохранения постоянно подчеркивают необходимость социального дистанцирования, ношения масок и мытья рук как способов остановить распространение Covid-19. «Но вы когда-нибудь слышали, как открывающийся ресторан объявляет об улучшенной или усиленной вентиляции? Нет. В этом и есть смысл», — говорит Моравска.Если Covid-19 находится в воздухе помещений, мы также должны что-то делать с воздухом.

Низкий риск передачи на борту

Качество подаваемого воздуха на борту самолета намного лучше, чем в большинстве помещений. Это, наряду с другими особенностями салона, включая обязательное использование масок на борту и требования к тестам и/или сертификатам о прививках, делает риск заражения COVID-19 очень низким .

Тем не менее, вот некоторые особенности качества воздуха в салоне.

Насколько хорош воздух в салоне?

Риск передачи инфекции в современном салоне низкий по ряду причин: пассажиры смотрят в одном направлении, спинки сидений действуют как барьеры, поток воздуха идет сверху вниз, а воздух очень чистый.

Воздух в салоне обновляется 20-30 раз в час

Примерно в 10 раз больше, чем в большинстве офисных зданий

50/50

Воздух, подаваемый на борт самолета, наполовину фильтруется НЕРА, а наполовину свежий воздух

99.993%

Эффективность удаления бактерий/вирусов встроенными фильтрами HEPA

Включает SARS, похожий на COVID-19

Поток воздуха сверху вниз

Направление воздушного потока в самолете сверху вниз, а не по длине самолета

Большинство современных реактивных самолетов оснащены высокоэффективными воздушными фильтрами для твердых частиц ( HEPA ).Эти фильтры имеют такие же характеристики, как и те, которые используются в больничных операционных и промышленных чистых помещениях.

Эти фильтры HEPA на 99,9% эффективнее удаляют вирусы, бактерии и грибки.

Воздух в салоне самолета примерно на 50 % состоит из свежего воздуха снаружи самолета и на 50 % из воздуха, прошедшего фильтрацию HEPA. Воздух в салоне также обновляется 20-30 раз в час или раз в 2-3 минуты.

• Гарвард Т.Х. Школа общественного здравоохранения Чана

Исследователи Гарвардского университета Т.Х. Школа общественного здравоохранения Чана опубликовала отчет о передаче COVID-19 и снижении риска во время полета. Они обнаружили, что многоуровневые меры, в том числе ношение масок для лица и более частая дезинфекция, а также системы воздушного потока в самолетах, приводят к очень низкому риску передачи COVID-19 в самолете.

• Транспортное управление США (Transcom), Министерство обороны

Исследование, проведенное US Transcom, показало, что аэрозольные частицы «быстро растворяются при высокой скорости воздухообмена» типичного салона самолета. Частицы аэрозоля оставались обнаруживаемыми в среднем менее шести минут. Обе модели самолетов (B777 и B767) удаляли твердые частицы в 15 раз быстрее, чем обычная домашняя система вентиляции, и в 5-6 раз быстрее, чем рекомендуемые технические требования к конструкции современных больничных операционных или палат для изоляции пациентов.

Манекены с масками и без них сидели на разных сиденьях в самолете, в то время как флуоресцентные трассирующие частицы выпускались с интервалом в две секунды для имитации дыхания в течение минуты во время наземных и летных испытаний. Флуоресцентные датчики частиц в режиме реального времени были размещены по всему самолету в зоне дыхания пассажиров для измерения концентрации с течением времени.

Airbus использовал исследования вычислительной гидродинамики (CFD) для создания высокоточного моделирования воздуха в салоне A320, чтобы увидеть, как капли, возникающие в результате кашля, перемещаются в воздушном потоке салона.В ходе моделирования рассчитывались такие параметры, как скорость воздуха, направление и температура в 50 миллионах точек кабины, до 1000 раз в секунду. Те же инструменты использовались для моделирования неавиационной среды, при этом несколько человек держались на расстоянии шести футов (1,8 метра) друг от друга. В результате потенциальная экспозиция была на 90 433 ниже 90 434 при сидении рядом в самолете, чем при нахождении на расстоянии шести футов друг от друга в такой среде, как офис, классная комната или продуктовый магазин.

Посмотреть презентацию Airbus (pdf)

Используя CFD, исследователи Boeing отследили, как частицы от кашля и дыхания перемещаются по кабине самолета.Были изучены различные сценарии, в том числе кашляющий пассажир с маской и без нее, кашляющий пассажир, расположенный на разных сиденьях, включая среднее сиденье, и различные варианты включения и выключения индивидуальных верхних вентиляционных отверстий (известных как газперы). Моделирование определило количество частиц кашля, которые попали в дыхательные пути других пассажиров. Судя по количеству частиц в воздухе, пассажиры, сидящие рядом друг с другом в самолете, равносильны тому, что находятся на расстоянии более семи футов (или двух метров) друг от друга в типичной среде здания.

Посмотреть презентацию Boeing (pdf)
Получить доступ к исследованиям Boeing (pdf)

Используя модели CFD, воздушного потока в салоне и модели рассеивания капель, проверенные в ходе полномасштабных испытаний среды в салоне, компания Embraer проанализировала обстановку в салоне с учетом кашляющего пассажира на нескольких разных сиденьях и условий воздушного потока в наших разных самолетах , чтобы измерить эти переменные и их влияние.