L'Organizzazione Mondiale della Sanità ha avvertito che la trasmissione di aerosol di COVID-19 viene sottovalutata. Se si conferma che la diffusione dell'aerosol è significativa, come sospettato, dovremo riconsiderare le linee guida sul distanziamento sociale, sistemi di ventilazione e spazi condivisi.

Un gruppo di ricercatori dell'Università Heriot-Watt e dell'Università di Edimburgo nel Regno Unito ritiene che sia necessaria anche una migliore comprensione dei diversi comportamenti delle goccioline e dei loro diversi meccanismi di dispersione basati sulla dimensione delle gocce.

In Fisica dei fluidi , il gruppo presenta un modello matematico che delimita chiaramente le piccole, goccioline di medie e grandi dimensioni. Formule semplici possono essere utilizzate per determinare l'intervallo massimo di una goccia.

Ciò ha importanti implicazioni per la comprensione della diffusione delle malattie trasmesse per via aerea, come il COVID-19, perché i loro test di dispersione hanno rivelato l'assenza di goccioline di dimensioni intermedie, come previsto.

"La fisica del flusso di qualcuno che tossisce è complessa, coinvolgendo getti turbolenti ed evaporazione di goccioline, "ha detto Cathal Cummins, dell'Università Heriot-Watt. "E l'aumento di COVID-19 ha rivelato le lacune nella nostra conoscenza della fisica della trasmissione e delle strategie di mitigazione".

Una tale lacuna nella fisica è un chiaro, semplice descrizione di dove vanno le singole goccioline quando vengono espulse.

"Volevamo sviluppare un modello matematico di qualcuno che respira che potesse essere esplorato analiticamente per esaminare la fisica dominante in gioco, " ha detto Cummins.

Come una persona respira, emettono goccioline di varie dimensioni che non seguono necessariamente fedelmente il flusso d'aria.

"Rappresentiamo la respirazione come una fonte puntuale di aria e goccioline e includiamo un punto di assorbimento per modellare l'effetto dell'estrazione di aria e goccioline, " ha detto Cummins. "Per tenere conto delle loro differenze di dimensioni e densità, usiamo l'equazione di Maxey-Riley, che descrive il moto di una sfera rigida piccola ma di dimensioni finite attraverso un fluido."

Questo lavoro offre ai ricercatori un quadro generale per comprendere la dispersione delle goccioline. La semplicità del modello dimostra che la bimodalità potrebbe effettivamente essere una proprietà delle goccioline stesse, e il gruppo fornisce formule per prevedere quando tali goccioline avranno brevi distanze.

"Il nostro studio mostra che non c'è una relazione lineare tra la dimensione delle gocce e lo spostamento, con goccioline sia piccole che grandi che viaggiano più lontano di quelle di medie dimensioni, " ha detto Felicity Mehendale, co-autore e chirurgo accademico presso l'Università di Edimburgo. "Non possiamo permetterci di essere compiacenti per le piccole goccioline. I DPI sono una barriera efficace per le goccioline di grandi dimensioni, ma potrebbero essere meno efficaci per quelle piccole".

Come soluzione, Mehendale ha avuto l'idea di creare un dispositivo di estrazione dell'aerosol. Il team sta lavorando su piani per produrre l'estrattore di aerosol per mantenere i medici al sicuro durante un'ampia gamma di procedure che generano aerosol eseguite di routine in medicina e odontoiatria. Le unità di estrazione posizionate vicino alle sorgenti di goccioline possono intrappolare efficacemente le goccioline, se il loro diametro è inferiore a quello di un capello umano.

"Ciò ha importanti implicazioni per la pandemia di COVID-19, ", ha affermato Cummins. "Le goccioline più grandi verrebbero facilmente catturate dai DPI, come maschere e schermi facciali. Ma goccioline più piccole possono penetrare in alcune forme di DPI, quindi un estrattore potrebbe aiutare a ridurre la debolezza della nostra attuale difesa contro il COVID-19 e le future pandemie".

Mehendale ha affermato che una migliore comprensione del comportamento delle goccioline aiuterà "a informare le linee guida di sicurezza per le procedure che generano aerosol, e sarà rilevante durante le pandemie attuali e future, così come per altre malattie infettive. Questo modello matematico può anche servire come base per modellare l'impatto sulla dispersione delle goccioline dei sistemi di ventilazione esistenti all'interno di una serie di spazi clinici".