Onderzoekers die de verspreiding van het coronavirus modelleren, benadrukken het belang van het vermijden van drukke binnenruimtes

Aalto University, Finnish Meteorological Institute, VTT Technical Research Center of Finland en University of Helsinki hebben onderzocht hoe extreem kleine aerosoldeeltjes in de lucht die door de luchtwegen worden uitgestoten bij hoesten, niezen of zelfs praten, in de lucht worden getransporteerd. Dergelijke deeltjes kunnen ziekteverwekkers dragen, zoals coronavirussen.

De onderzoekers modelleerden een scenario waarbij een persoon hoest in een gangpad tussen planken, zoals die in supermarkten; en rekening houdend met de ventilatie. Aalto University, VTT Technical Research Center of Finland en Finnish Meteorological Institute voerden elk de modellering onafhankelijk uit, onder dezelfde startvoorwaarden.

De onderzoekers bereikten hetzelfde voorlopige resultaat: in de onderzochte situatie verspreidt de aerosolwolk zich buiten de directe omgeving van de hoestende persoon en verdunt daarbij. Dit kan echter enkele minuten duren. ‘Iemand die besmet is met het coronavirus, kan hoesten en weglopen, maar laat dan extreem kleine aerosoldeeltjes achter die het coronavirus dragen. Deze deeltjes zouden dan in de luchtwegen van anderen in de buurt terecht kunnen komen ‘, legt Ville Vuorinen, universitair docent bij de Aalto University uit.

‘De voorlopige resultaten van het consortium onderstrepen het belang van onze aanbevelingen. Het Finse Instituut voor Gezondheid en Welzijn raadt aan dat u thuis blijft als u zich onwel voelt en dat u met iedereen fysieke afstand houdt. De instructies omvatten ook hoesten in je mouw of een tissue en zorgen voor een goede handhygiëne ‘, zegt Jussi Sane , hoofdspecialist bij het Finse Instituut voor Gezondheid en Welzijn. 

‘Op basis van de modellering van het consortium is het nog niet mogelijk om direct nieuwe aanbevelingen te doen. Deze resultaten zijn echter een belangrijk onderdeel van het geheel en moeten worden vergeleken met de gegevens van echte epidemische onderzoeken ‘, voegt Sane eraan toe.

De verspreiding van ziekten via sociale netwerken is uitgebreid bestudeerd. Uit deze infectiemodellen is bekend dat de verspreiding van een virus kan vertragen of zelfs helemaal kan worden onderdrukt als de mobiliteit afneemt op ‘knooppunten’ – plaatsen waar veel mensen samenkomen, zoals winkels, restaurants en openbaar vervoer. Het vermijden van drukke binnenruimtes vermindert het risico op druppelinfectie terwijl het zich dicht bij anderen bevindt, wat volgens de huidige informatie de belangrijkste oorzaak is van coronavirusinfectie.

De onderzoekers van het consortium hebben de beweging van aerosoldeeltjes kleiner dan 20 micrometer in de lucht gemodelleerd. Voor een droge hoest, een typisch symptoom van het huidige coronavirus, is de deeltjesgrootte doorgaans minder dan 15 micrometer. Extreem kleine deeltjes van dit formaat zinken niet op de vloer, maar bewegen zich in de luchtstromen of blijven op dezelfde plaats drijven. Studies naar influenza A hebben bevestigd dat het influenza A-virus kan worden gevonden in de kleinste deeltjes, die minder dan 5 micrometer groot zijn.

Supercomputer gebruikt voor modellering Bij
het project zijn ongeveer 30 onderzoekers betrokken, met als specialisaties vloeistofdynamica, aerosolfysica, sociale netwerken, ventilatie, virologie en biomedische technologie. Het onderzoek wordt uitgevoerd in samenwerking met Essote (de gezamenlijke gemeente voor sociale en gezondheidsdiensten in Zuid-Savo), die het onderzoeksproject heeft voorgesteld, en met specialisten in infectieziekten van het Finse Instituut voor Gezondheid en Welzijn.

Het transport door de lucht en het bewaren van druppeltjes die de luchtwegen verlaten, werden gesimuleerd met een supercomputer en vervolgens werden de resultaten in 3D gevisualiseerd. CSC – Finnish IT Center for Science Ltd. heeft zijn supercomputer op zeer korte termijn beschikbaar gesteld voor onderzoekers. Dankzij de hoge rekencapaciteit en de nauwe, multidisciplinaire samenwerking werden de eerste resultaten binnen een week behaald.

De fysica van de fenomenen die nu worden gemodelleerd, is zeer bekend uit eerder onderzoek. Het consortium wil met visualisatie het gedrag van aerosoldeeltjes beter begrijpen. Onderzoekers zullen blijven werken aan de modellering en deze verder verfijnen. Experts in infectieziekten en virologie zullen de resultaten en hun belang onderzoeken in relatie tot de informatie die wordt verzameld over coronavirus- en coronavirusinfecties. De betrokkenheid van twee Zweedse universiteiten heeft het consortium verder versterkt.

CSC geeft prioriteit aan het leveren van rekencapaciteit en deskundige hulp voor onderzoek gericht op de bestrijding van de COVID-19-pandemie. Als u rechtstreeks werkt aan een pandemisch onderzoeksproject, neem dan contact op met servicedesk@csc.fi .

Vragen:
Universitair docent Ville Vuorinen
Aalto University
tel. +358 (0) 50361 1471
ville.vuorinen@aalto.fi

Senior onderzoeker Antti Hellsten
Fins Meteorologisch Instituut
tel. +358 (0) 29 539 5566
antti.hellsten@fmi.fi

Senior Onderzoeker Aku Karvinen
VTT Technisch Onderzoekscentrum van Finland
tel. +358 (0) 40510 2142
aku.karvinen@vtt.fi

Universitair docent Tarja Sironen
Universiteit van Helsinki
tel. +358 (0) 50447 1588
tarja.sironen@helsinki.fi

Peter Råback
CSC – Fins IT Сentre voor Science Ltd
tel. +358 (0) 9457 2080    
peter.rå back@csc.fi