Làm sáng tỏ về mặt vật lý tác dụng của '20 giây rửa tay'

Các bụi bẩn, vi rút, vi khuẩn bị mắc kẹt ở dưới đáy của các thung lũng siêu nhỏ trong lòng bàn tay và cần một nguồn năng lượng đủ lớn để đưa chúng thoát ra ngoài.

Mặc dù rửa tay từ lâu đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc chống lại sự lây lan của bệnh tật và nhiễm trùng, nhưng các nguyên tắc vật lý đằng sau hành động này hiếm khi được nghiên cứu một cách kỹ lưỡng. Mãi tới gần đây, các nhà nghiên cứu từ Hammond Consulting Limited mới đưa ra mô tả về một mô hình đơn giản, nắm bắt cơ chế chính của việc rửa tay.

Bằng cách mô phỏng hoạt động rửa tay, họ ước tính khoảng thời gian mà các hạt, như vi rút và vi khuẩn, được loại bỏ khỏi bàn tay.

Một trường hợp chuyển động của hạt. Nó bắt đầu là điểm màu đỏ, nằm trên bề mặt bàn tay (đường gợn sóng màu đen). Nó đi theo con đường màu xanh lam, thoát khỏi bàn tay và sau đó di chuyển tự do qua chất lỏng dùng để rửa tay.

Mô hình toán học hoạt động theo hai chiều, với một bề mặt gợn sóng di chuyển qua một bề mặt lượn sóng khác, và một màng chất lỏng mỏng giữa hai chiều. Các bề mặt gợn sóng tượng trưng cho bàn tay, vì chúng thô ráp khi nhìn nhận ở quy mô không gian nhỏ.

Các hạt bị mắc kẹt trên bề mặt gồ ghề của bàn tay, trong các "giếng tiềm năng". Nói cách khác, chúng ở dưới đáy của một thung lũng, và để chúng thoát ra ngoài, năng lượng từ dòng nước phải đủ lớn để đưa chúng lên và ra khỏi thung lũng.

Độ mạnh của dòng chất lỏng đang chảy phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của các bàn tay. Dòng chảy mạnh hơn sẽ loại bỏ các hạt dễ dàng hơn.

"Về cơ bản, dòng chảy cho bạn biết về lực tác động lên các hạt", tác giả nghiên cứu Paul Hammond cho biết. "Sau đó, bạn có thể tìm ra cách các hạt di chuyển và tìm hiểu xem liệu chúng có bị loại bỏ hay không."

Ông ví quá trình này giống việc chà vết bẩn trên áo sơ mi, nghĩa là chuyển động càng nhanh thì vết bẩn càng dễ bị bong ra.

Hammond nói: "Nếu bạn di chuyển hai tay quá nhẹ nhàng, quá chậm so với nhau, lực tạo ra bởi chất lỏng đang chảy sẽ không đủ lớn để thắng lực giữ hạt rơi xuống."

Ngay cả khi các hạt được loại bỏ, quá trình đó cũng không diễn ra nhanh chóng. Các hướng dẫn rửa tay điển hình, như của Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh (CDC), đề xuất ít nhất cần rửa tay 20 giây dưới vòi nước.

Kết quả từ mô hình của Hammond đồng ý với quan điểm này. Cần ít nhất khoảng 20 giây chuyển động mạnh hai tay để đánh bật vi rút và vi khuẩn tiềm ẩn.

Mô hình nói trên không xem xét các quá trình hóa học hoặc sinh học xảy ra khi sử dụng xà phòng. Tuy nhiên, nó cho biết cơ chế loại bỏ các hạt vật lý khỏi tay có thể cung cấp manh mối để tạo ra các loại xà phòng hiệu quả hơn, thân thiện với môi trường.

Hammond nói: "Ngày nay, chúng ta cần phải suy nghĩ kỹ hơn về những gì sẽ xảy ra với hóa chất tẩy rửa khi chúng đi xuống lỗ xả nước và đi vào môi trường".

Hammond cho biết đây không phải là toàn bộ câu chuyện về rửa tay, nhưng nó trả lời các câu hỏi quan trọng và đặt nền tảng cho các nghiên cứu trong tương lai.