การจำลองความเสี่ยงของการแพร่กระจายเชื้อไวรัสทางเดินหายใจผ่านอากาศในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง

การแพร่กระจายผ่านอากาศ (airborne transmission) เป็นเส้นทางการแพร่เชื้อที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุดเส้นทางหนึ่งของไวรัสทางเดินหายใจ และเป็นความท้าทายสำคัญในสภาพแวดล้อมปิดที่มีทรัพยากรทางการแพทย์จำกัดอย่างสถานีอวกาศนานาชาติ (International Space Station: ISS) งานวิจัยนี้ประยุกต์ใช้แบบจำลอง COVID Airborne Risk Assessment (CARA) ร่วมกับการจำลองแบบมอนติคาร์โล (Monte Carlo simulation) โดยใช้ไวรัส SARS-CoV-2 เป็นกรณีศึกษา และปรับพารามิเตอร์ด้านแรงโน้มถ่วงให้สอดคล้องกับสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงที่ระดับ 10⁻⁶ g แบบจำลองครอบคลุมกระบวนการแพร่เชื้อสามขั้นตอน ได้แก่ (1) การปล่อยไวรัส (virus emission) จากการหายใจ พูด ไอ และจาม โดยใช้การกระจายขนาดละอองฝอยแบบ Bronchiolar–Laryngeal–Oral (BLO) (2) การแพร่กระจายของไวรัสในอากาศ (airborne virus dispersion) ซึ่งขึ้นกับการตกตะกอนด้วยแรงโน้มถ่วง การสลายตัวทางชีวภาพของไวรัส และระบบจัดการอากาศ และ (3) การสูดหายใจรับไวรัสและการเริ่มต้นการติดเชื้อ (virus inhalation and infection initiation) การจำลองใช้ปริมาตรของโมดูล Columbus (ประมาณ 109 ลูกบาศก์เมตร) บนสถานีอวกาศนานาชาติเป็นตัวแทนของพื้นที่ปิด และพิจารณาละอองฝอยครอบคลุมช่วงขนาดที่สูดหายใจเข้าได้ทั้งหมด (1–100 ไมโครเมตร) พร้อมประเมินประสิทธิผลของมาตรการป้องกัน ได้แก่ การสวมหน้ากากอนามัย และการกรองอากาศด้วยตัวกรอง HEPA

ผลการศึกษาพบว่า ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง ละอองฝอยจากทางเดินหายใจแขวนลอยอยู่ในอากาศได้นานกว่าบนโลกอย่างมาก โดยละอองขนาด 3 ไมโครเมตร ซึ่งตกลงสู่พื้นภายในราว 1.5 ชั่วโมงบนโลก สามารถลอยอยู่ในอากาศได้นานถึงราว 17.5 ปี ส่งผลให้ความเข้มข้นของไวรัสในอากาศเพิ่มขึ้นประมาณ 286 เท่า และทำให้ความน่าจะเป็นของการติดเชื้อหลังสัมผัสเป็นเวลา 1 สัปดาห์สูงถึง 78% หรือเกือบสองเท่าของกรณีบนโลก สำหรับมาตรการป้องกัน การให้ผู้ติดเชื้อสวมหน้ากากอนามัยช่วยลดปริมาณละอองฝอยที่มีไวรัสได้ประมาณ 85% และลดความน่าจะเป็นของการติดเชื้อลงเหลือ 67% ซึ่งได้ผลดีกว่าการให้เฉพาะผู้สัมผัสสวมหน้ากาก ขณะที่การสวมหน้ากากทั้งสองฝ่ายช่วยลดโอกาสติดเชื้อลงเหลือ 60% ส่วนการกรองอากาศด้วยตัวกรอง HEPA ช่วยลดความเข้มข้นของไวรัสในอากาศได้ถึง 99.79% และลดความน่าจะเป็นของการติดเชื้อลงเหลือ 25% นอกจากนี้ เมื่อมีการเสริมภูมิคุ้มกันของร่างกายด้วยการฉีดวัคซีนร่วมกับการใช้การกรองอากาศด้วยตัวกรอง HEPA สามารถช่วยลดความน่าจะเป็นของการติดเชื้อลงได้เหลือ 14.17% ผลการวิจัยนี้ชี้ให้เห็นความสำคัญของมาตรการป้องกันแบบผสมผสาน ทั้งการควบคุมที่แหล่งกำเนิด การจัดการคุณภาพอากาศ และการเสริมภูมิคุ้มกันของร่างกาย สำหรับการดูแลสุขภาพนักบินอวกาศในภารกิจระยะยาว

งานวิจัยนี้สอดคล้องกับ SDG 3: Good Health and Well-being การมีสุขภาพและความเป็นอยู่ที่ดี และ SDG 9: Industry, Innovation and Infrastructure อุตสาหกรรม นวัตกรรม และโครงสร้างพื้นฐาน

งานวิจัยนี้มีผลกระทบสำคัญต่อวงการวิชาการด้านเวชศาสตร์อวกาศ ความปลอดภัยทางชีวภาพ และการควบคุมโรคติดเชื้อ โดยเติมเต็มช่องว่างความรู้เกี่ยวกับพลวัตการแพร่กระจายของไวรัสทางเดินหายใจในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง และให้ข้อมูลเชิงปริมาณที่ใช้ออกแบบมาตรการป้องกันและระบบจัดการคุณภาพอากาศบนยานอวกาศได้จริง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อภารกิจระยะยาวที่การส่งนักบินอวกาศกลับสู่โลกอย่างรวดเร็วเป็นไปไม่ได้ นอกจากนี้ องค์ความรู้ที่ได้ยังประยุกต์ใช้ได้กับพื้นที่ปิดและสภาพแวดล้อมสุดขั้วบนโลก เช่น ห้องผู้ป่วย ห้องปฏิบัติการความปลอดภัยทางชีวภาพ และยานพาหนะที่มีการหมุนเวียนอากาศจำกัด อันเป็นการยกระดับความปลอดภัยด้านสุขภาพของทั้งนักบินอวกาศและประชาชนทั่วไป

การอ้างอิงของงานวิจัย

Chayanin Sararat, Natnicha Jiravejchakul, Kawin Nawattanapaiboon, and Charin Modchang. (2026). Modeling the risk of airborne transmission of respiratory viruses in microgravity. npj Microgravity, 12, 44.

งานวิจัยถูกตีพิมพ์ในวารสาร npj Microgravity (Q1 Scopus, Impact Factor 4.9)

ผู้สนใจสามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่

https://doi.org/10.1038/s41526-026-00590-4

รายชื่อนักวิจัย

ดร.ชญานินทร์ สารรัตน์ และ รศ.ดร.ชรินทร์ โหมดชัง นักวิจัยสังกัดกลุ่มวิจัยชีวฟิสิกส์ ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ร่วมกับ ดร.ณัฐณิชา จิรเวชชากุล สังกัดภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล และ ดร.กวิน น้าวัฒนไพบูลย์ บริษัท Zenostic จำกัด ศึกษาวิจัยเพื่อประเมินความเสี่ยงของการแพร่กระจายเชื้อไวรัสทางเดินหายใจผ่านอากาศในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงบนสถานีอวกาศนานาชาติ และประเมินประสิทธิผลของมาตรการป้องกัน เพื่อใช้วางแนวทางการควบคุมโรคติดเชื้อและดูแลสุขภาพนักบินอวกาศในภารกิจอวกาศระยะยาว

รูปที่ 1 ภาพรวมของแบบจำลองการแพร่กระจายเชื้อไวรัสทางเดินหายใจผ่านอากาศในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง ประกอบด้วยการปล่อยไวรัส การแพร่กระจายของไวรัสในอากาศ และการสูดหายใจรับไวรัสจนเกิดการติดเชื้อ

รูปที่ 2 ผลของสภาวะไร้แรงโน้มถ่วงต่อพฤติกรรมของละอองฝอยและความเข้มข้นของไวรัส (a) ระยะเวลาการแขวนลอยของละอองฝอยที่แรงโน้มถ่วงปกติเทียบกับสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง และ (b) ความเข้มข้นของไวรัส SARS-CoV-2 สายพันธุ์เดลตาในอากาศภายในพื้นที่ปิดที่มีผู้ติดเชื้ออยู่ด้วย

รูปที่ 3 ประสิทธิผลของมาตรการการป้องกันการติดเชื้อรูปแบบต่าง ๆ ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง ในการลด (a) ความเข้มข้นของไวรัสในอากาศ และ (b) ความน่าจะเป็นของการติดเชื้อตลอดระยะเวลาสัมผัส 7 วัน