Billigt munskydd stoppar 85 procent av hostdropparna

Forskare vid LTH har filmat hostningar genom olika munskydd med extremt hög tidsupplösning – 8 000 bilder per sekund – och hög känslighet med hjälp av laser. Detta har gjort det möjligt att räkna antalet droppar samt mäta deras hastighet med stor noggrannhet. De preliminära resultaten visar att bara 15% av dropparna passerar ett billigt munskydd. Dessa droppar var vanligtvis så små att de kan ses som aerosoler.

Lotte Billing/Jonas Andersson – Publicerad den 16 december 2020

Man har mätt antalet partiklar med hjälp av laser.

I nuläget är forskarna inte överens om i vilken utsträckning det är droppar, eller mycket mindre aerosoler, som är ansvariga för smittspridningen av SARS-CoV-2. Frågan kompliceras av att droppar som kommer från en hostning eller tal snabbt övergår till aerosoler, i takt med att vattnet i saliven avdunstar.

SE FILM FRÅN EXPERIMENTET 

Det saknas fortfarande mycket kunskap kring hur dessa luftburna aerosoler – innehållande viruspartiklar – beter sig och hur de eventuellt smittar. Dessutom är antalet viruspartiklar som finns inkapslade i hostade droppar samt antalet viruspartiklar som behövs för att starta en infektion två viktiga frågor som behöver besvaras. 

– Vårt bidrag har varit att extremt detaljerat studera enskilda hostningar. En intressant upptäckt var att antalet genererade droppar varierade betydligt mellan olika människor. Detta ger en potentiell förklaring till varför vissa smittade människor är ”superspridare” och andra inte, säger Edouard Berrocal, universitetslektor vid avdelningen för Förbränningsfysik vid LTH.

Tekniken används normalt till motorer

Forskargruppen studerar vanligtvis insprutningssystem som används för injektion av flytande bränsle i motorer. De utvecklar och arbetar därför med toppmoderna laseravbildningstekniker som används för att mäta dropparnas storlek, hastighet och koncentration i 2D eller 3D.

– Andra studier har visat att munskydd av engångstyp blockerar 90-95% av dropparna i en hostning, men vi tror att vårt resultat kan skilja sig något åt eftersom vår mätkänslighet var högre. Att mäta antalet droppar skiljer sig också från att mäta den totala mängden vätska, säger Adrian Roth, doktorand som utvecklat bildanalysalgoritmen för att räkna droppar.

Temperaturen påverkar

En faktor som inte beaktas i studien är att effektiviteten hos ett engångmunskydd kan variera från typ till typ och antas minska efter att ha använts en tid, eftersom den blir fuktig. En annan viktig parameter relaterad till varför viruset sprider sig bättre på vintern kan kopplas till dropparnas avdunstningshastighet och deras exponering för uv- ljus.

– Beroende på temperatur och luftfuktighet avdunstar droppar i olika takt. Detta kan påverka hur dropparna, och därmed viruset, sprids. Dessutom vet vi inte hur många viruspartiklar som kan finnas i varje droppe, säger David Frantz, doktorand som bidragit till utformningen av experimentet.

– Det finns fortfarande mycket vi behöver förstå om hur detta virus sprider sig. Vårt nästa steg blir att uppskatta storleken på utandade och hostade droppar, deras positioner i 3D och deras initiala hastigheter. Sådana detaljerade experimentdata är nödvändiga för att simulera sannolikheten för att dropparna eller aerosolerna kommer i kontakt med andra människor i olika situationer, säger Edouard Berrocal.

 

Resultatet är inte publicerade ännu.

 

https://www.youtube.com/watch?v=3uKSBWmICPs&feature=youtu.be

Mer information om försöken i denna video

Så har experminetet gått till

För att visualisera hostdroppar användes höghastighetsavbildning (8000 bilder per sekund) av det spridda ljuset från droppar som passerar ett laserark (120 mm högt och 1,5 mm tunt). Förutom den höga tidsmässiga upplösningen som möjliggjorde ultrarapidavbildning var en specifik faktor för experimentet att ljuset inte samlades in vid 90 grader, utan vid 55 grader från laserns infallsriktning.

 

Denna konfiguration gav hög detekteringskänslighet eftersom mikrometerstora droppar mestadels sprider ljus framåt. Detta tillvägagångssätt möjliggjorde detektering av små droppar (med bara några mikrometer i diameter) som annars inte skulle vara synliga.

 

För att frysa dropparnas rörelse spelas bilder in med 60 mikrosekunders exponeringstid var 125:e mikrosekund; Varje inspelning var cirka 2,25 sekunder vilket gav ungefär 18 000 bilder per inspelad hostning.