Согласно проведенному моделированию, эффективность мытья рук зависит от ряда факторов, и определены оптимальные временные затраты на эту процедуру.
Не вызывает сомнений, что соблюдение правил гигиены, в особенности регулярное мытье рук, помогает контролировать распространение инфекций и уменьшает вероятность заражения. Для достижения наилучшего результата недостаточно простого ополаскивания рук под водой: согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, требуется тщательное мытье, включающее последовательность из семи шагов, время и определенные движения. При этом физические процессы, происходящие при мытье рук, до сих пор не рассматривались в контексте механики жидкости.
Модель, разработанная специалистами из Hammond Consulting Limited, позволила выявить основной принцип действия данной гигиенической процедуры и установить, сколько времени требуется для ее эффективного выполнения, включая удаление вирусов и бактерий. Исследование опубликовано в Physics of Fluids.
Математическая модель основана на двух параметрах: руки в ней представлены как две шероховатые поверхности, которые перемещаются относительно друг друга, и между ними расположена пленка жидкости. Частицы удерживаются в углублениях, и для их удаления требуется значительная энергия потока воды. Эта энергия зависит от скорости движения рук: чем она выше, тем эффективнее происходит вымывание частиц.
При недостаточно сильном и медленном движении рук друг относительно друга, создаваемого жидкостью давления будет недостаточно для преодоления удерживающей частицу силы. Анализ силы потока позволяет понять, как перемещаются частицы и удаляются ли они. Более узкие зазоры между руками, повышенная шероховатость, быстрое относительное перемещение поверхностей или большая вязкость жидкости – все эти факторы приводят к тому, что частицы «отрываются» от прикрепленной к ним стенки, – по мнению ученых.
Несмотря на активные движения и трение, процессы не будут протекать слишком оперативно. Новые расчеты соответствуют рекомендациям Центров по контролю и профилактике заболеваний США, которые советуют мыть руки не менее 20 секунд для уничтожения потенциальных вирусов и бактерий.
При моделировании не учитываются химические и биологические процессы, возникающие при использовании мыла. Однако, понимание механизмов, обеспечивающих физическое удаление частиц с кожи рук, позволит разработать более эффективные и экологически безопасные средства гигиены.