То, что соблюдение правил гигиены, особенно мытье рук, помогает контролировать распространение инфекций и снижать риски заражения, не вызывает сомнений. Простого обмывания под струей воды недостаточно: согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, для наилучшего результата необходимы тщательность (в инструкциях подробно описана последовательность из семи шагов), время и движение. Однако физические процессы, связанные с мытьем рук, до сих пор не изучали в контексте механики жидкости.
Ученые из Hammond Consulting Limited построили модель, которая показала ключевой механизм этой гигиенической процедуры, и определили количество времени, необходимое для эффективного очищения, в том числе от вирусов и бактерий. Исследование опубликовано в Physics of Fluids.
Математическая модель построена на двух измерениях: руки представлены как две шероховатые поверхности, движущиеся относительно друг друга и разделенные пленкой жидкости. Частицы задерживаются в так называемых ямках, а чтобы избавиться от них, энергия потока воды должна быть высокой. Она зависит от скорости движения рук: более сильный поток легче вымоет частицы.
Если вы двигаете руками слишком слабо и медленно относительно друг друга, силы, создаваемой жидкостью, не хватит, чтобы преодолеть силу, удерживающую частицу. «Оценивая силу потока, можно понять, как движутся частицы, и выяснить, удаляются ли они. <…> Более узкие зазоры между руками, большая шероховатость, быстрое относительное движение поверхностей или большая вязкость жидкости — все это означает, что частицы будут “отрываться” от стенки, к которой прикреплены», — отметили ученые.
Однако даже при активных движениях и трении все не будет происходить слишком быстро. Новые расчеты согласуются с рекомендациями Центров по контролю и профилактике заболеваний США, согласно которым руки следует мыть не менее 20 секунд, чтобы уничтожить потенциальные вирусы и бактерии.
Моделирование не берет в расчет химические или биологические процессы, связанные с использованием мыла. Тем не менее понимание механизмов, помогающих физически смыть частицы с рук, предоставит ключ к созданию более эффективных и безопасных с экологической точки зрения средств гигиены.
