Indossare una maschera. Rimani a sei piedi di distanza. Evita i grandi assembramenti. Mentre il mondo attende un vaccino sicuro ed efficace, il controllo della pandemia di COVID-19 dipende dalla diffusa conformità a queste linee guida sulla salute pubblica. Ma poiché il clima più freddo costringe le persone a trascorrere più tempo in casa, bloccare la trasmissione delle malattie diventerà più difficile che mai.

Alla 73a riunione annuale della divisione di fluidodinamica dell'American Physical Society, i ricercatori hanno presentato una serie di studi che studiano l'aerodinamica delle malattie infettive. I loro risultati suggeriscono strategie per ridurre il rischio basate su una comprensione rigorosa di come le particelle infettive si mescolano con l'aria in spazi confinati.

La ricerca all'inizio della pandemia si è concentrata sul ruolo svolto da grandi, goccioline a caduta rapida prodotte da tosse e starnuti. Però, eventi documentati di super-diffusore hanno suggerito che anche la trasmissione aerea di minuscole particelle dalle attività quotidiane potrebbe essere una pericolosa via di infezione. Cinquantatre su 61 cantanti nello stato di Washington, Per esempio, è stato infettato dopo una prova del coro di 2,5 ore a marzo. Dei 67 passeggeri che hanno trascorso due ore su un autobus con un individuo infetto da COVID-19 nella provincia di Zhejiang, Cina, 24 sono risultati positivi in ​​seguito.

William Ristenpart, un ingegnere chimico presso l'Università della California, Davis, scoperto che quando le persone parlano o cantano ad alta voce, producono un numero notevolmente maggiore di particelle di dimensioni micron rispetto a quando usano una voce normale. Le particelle prodotte durante le urla, hanno trovato, superare di gran lunga il numero prodotto durante la tosse. Nelle cavie, hanno osservato che l'influenza può diffondersi attraverso particelle di polvere contaminate. Se lo stesso vale per SARS-CoV-2, i ricercatori hanno detto, quindi gli oggetti che rilasciano polvere contaminata, come i tessuti, possono rappresentare un rischio.

Abhishek Kumar, Jean Hertzberg, e altri ricercatori dell'Università del Colorado, Masso, incentrato su come il virus potrebbe diffondersi durante l'esibizione musicale. Hanno discusso i risultati di esperimenti progettati per misurare l'emissione di aerosol dagli strumentisti.

"All'inizio tutti erano molto preoccupati per i flauti, ma si scopre che i flauti non generano molto, " disse Hertzberg. D'altra parte, strumenti come clarinetti e oboi, che hanno superfici vibranti bagnate, tendono a produrre abbondanti aerosol. La buona notizia è che possono essere controllati. "Quando metti una maschera chirurgica sulla campana di un clarinetto o di una tromba, riduce la quantità di aerosol a livelli con un tono di voce normale."

Gli ingegneri guidati da Ruichen He presso l'Università del Minnesota hanno studiato una strategia di riduzione del rischio simile nel loro studio del campo di flusso e degli aerosol generati da vari strumenti. Sebbene il livello di aerosol prodotti variasse da musicista e strumento, raramente viaggiavano a più di un piede di distanza. Sulla base delle loro scoperte, i ricercatori hanno ideato un modello di seduta sensibile alla pandemia per le orchestre dal vivo e hanno descritto dove posizionare filtri e membri del pubblico per ridurre il rischio.

Mentre molti ex dipendenti in ufficio continuano a lavorare da casa, i datori di lavoro stanno esplorando modi per riaprire in sicurezza i loro luoghi di lavoro mantenendo una distanza sociale sufficiente tra gli individui. Utilizzando simulazioni bidimensionali che hanno modellato le persone come particelle, Kelby Kramer e Gerald Wang della Carnegie Mellon University hanno identificato le condizioni che avrebbero aiutato a evitare l'affollamento e il blocco in spazi ristretti come i corridoi.

Anche viaggiare da e verso edifici per uffici in autovetture comporta un rischio di infezione. Kenny Breuer e i suoi collaboratori della Brown University hanno eseguito simulazioni numeriche di come l'aria si muove attraverso le cabine delle autovetture per identificare strategie che possono ridurre il rischio di infezione. Se l'aria entra ed esce da una stanza in punti lontani dai passeggeri, allora può ridurre il rischio di trasmissione. In un'autovettura, loro hanno detto, ciò significa aprire strategicamente alcune finestre e chiuderne altre.

I matematici del MIT Martin Bazant e John Bush hanno proposto una nuova linea guida di sicurezza basata su modelli esistenti di trasmissione di malattie per via aerea per identificare i livelli massimi di esposizione in una varietà di ambienti interni. La loro linea guida dipende da una metrica chiamata "tempo di esposizione cumulativo, " che è determinato moltiplicando il numero di persone in una stanza per la durata dell'esposizione. Il massimo dipende dalle dimensioni e dalla velocità di ventilazione della stanza, la copertura del viso del suo occupante, l'infettività delle particelle aerosolizzate, e altri fattori. Per facilitare l'implementazione della linea guida, i ricercatori hanno lavorato con l'ingegnere chimico Kasim Khan per progettare un'app e un foglio di calcolo online che le persone possono utilizzare per misurare il rischio di trasmissione in una varietà di impostazioni.

Come hanno scritto Bazant e Bush in un prossimo articolo sull'opera, stare a due metri di distanza "offre poca protezione dalle goccioline di aerosol contenenti agenti patogeni sufficientemente piccole da essere continuamente miscelate in uno spazio interno". Un migliore, la comprensione basata sulla dinamica del flusso di come le particelle infette si muovono attraverso una stanza può in definitiva produrre strategie più intelligenti per ridurre la trasmissione.