Åndedrætsdråbebevægelse, fordampning og spredning af pandemier af COVID-19-typen

Det er veletableret, at SARS-CoV-2-virussen, der er ansvarlig for COVID-19-sygdommen, overføres via luftvejsdråber, som inficerede mennesker udstøder, når de hoster, nyse eller tale. Følgelig, meget forskning retter sig mod bedre forståelse af dråbebevægelse og fordampning for at forstå transmission dybere.

I et papir i Fysik af væsker , af AIP Publishing, forskere udviklede en matematisk model, ud fra de første principper, til de tidlige faser af en COVID-19-lignende pandemi ved hjælp af luftvejsdråbernes aerodynamik og fordampningsegenskaber.

Forskerne modellerede pandemiens dynamik med en reaktionsmekanisme, hvor hver reaktion har en hastighedskonstant opnået ved at beregne hyppigheden af ​​kollisioner mellem den smitsomme dråbesky udstødt af en inficeret person og en udstødt en rask person.

"Størrelsen af ​​dråbeskyen, afstanden den tilbagelægger, og dråbelevetiderne er, derfor, alle vigtige faktorer, som vi har beregnet ved hjælp af bevarelse af masse, momentum, energi og arter, " sagde Swetaprovo Chaudhuri, en af ​​forfatterne.

Modellen kan bruges til at estimere hvor længe dråber kan overleve, hvor langt de kan rejse, og hvilken dråbestørrelse overlever hvor længe. Selvom, som Chaudhuri tilføjer, "Den faktiske situation kan blive kompliceret af vind, turbulens, luftrecirkulation eller mange andre effekter."

"Uden vind og afhængigt af den omgivende tilstand, vi fandt, at dråber bevæger sig mellem 8 og 13 fod, før de fordamper eller undslipper, " sagde Abhishek Saha, en medforfatter.

Denne konstatering antyder, at social afstand på måske mere end 6 fod er afgørende.

Desuden, den oprindelige størrelse af de længst overlevende dråber er i området 18-50 mikron, hvilket betyder, at masker faktisk kan hjælpe. Disse resultater kan hjælpe med at informere om genåbningsforanstaltninger for skoler og kontorer, der ser på elev- eller medarbejdertæthed.

"Denne model hævder ikke at forudsige den nøjagtige spredning af COVID-19, " sagde Saptarshi Basu, en anden forfatter. "Men, vores arbejde viser, at dråbefordampning eller udtørringstid er meget følsom over for den omgivende temperatur og relative fugtighed."

Mere bredt, denne multiskala model og den solide teoretiske underbygning, der forbinder de to skalaer - makroskala pandemisk dynamik og mikroskala dråbefysik - kunne dukke op som et kraftfuldt værktøj til at afklare miljøets rolle på infektion spredt gennem luftvejsdråber.