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Le modèle mathématique neuf prévoit l'écart tôt des virus respiratoires comprenant COVID-19

Gouttelettes respiratoires d'une toux ou d'une course d'éternuement plus loin et pour la dernière fois plus longtemps dans les climats humides et froids que dans les chauds et secs, selon une étude sur la physique de gouttelette par une équipe internationale des techniciens.

Les chercheurs ont comporté cette compréhension du choc des facteurs environnementaux sur la gouttelette écartée dans un modèle mathématique neuf qui peut être employé pour prévoir l'écart tôt des virus respiratoires comprenant COVID-19, et le rôle des gouttelettes respiratoires dans cela écarté.

L'équipe a développé ce modèle neuf pour comprendre mieux le rôle que la gouttelette opacifie le jeu dans l'écart des virus respiratoires.

Leur modèle est le premier à baser sur une approche principale adoptée à la théorie appelée de régime de collision de réactions chimiques d'étude, que les regards aux régimes d'interaction et de collision d'un nuage de gouttelette ont exhalée par une personne infectée avec des personnes en bonne santé.

Leur travail branche l'interaction humaine de population-écaille à leurs résultats de physique de gouttelette de micro-échelle en circuit à quelle distance et écart rapide de gouttelettes, et combien de temps elles durent.

Leurs résultats étaient le 30 juin publié dans la physique de tourillon des liquides.

La forme principale fondamentale d'une réaction chimique est deux molécules se heurtent. Comment fréquemment elles se heurtent vous donnera comment rapidement la réaction progresse. C'est exact pareil ici ; comment fréquemment les personnes en bonne santé contactent un nuage infecté de gouttelette peut être une mesure de la façon dont rapidement la maladie peut se répandre. »

Abhishek Saha, auteur d'étude et professeur, service de l'industrie mécanique, Université de Californie San Diego

Ils ont constaté que, selon des conditions atmosphériques, quelques gouttelettes respiratoires se déplacent entre 8 pieds et 13 pieds à partir de leur source avant de se vaporiser, sans représenter même le vent.

Ceci signifie cela sans masques, six pieds de la distance sociale peut ne pas être assez pour maintenir les particules exhalated d'une personne d'atteindre quelqu'un d'autre.

La « physique de gouttelette dépendent sensiblement des conditions météorologiques, » a dit Saha.

« Si vous êtes dans un plus froid, le climat humide, les gouttelettes d'un éternuement ou la toux vont durer plus longtemps et écarter plus loin que si vous êtes dans un climat sec chaud, où ils obtiendront vaporisés plus rapidement. »

« Nous avons comporté ces paramètres à notre modèle d'écart d'infection ; ils ne sont pas compris dans les modèles existants dans la mesure où nous pouvons dire. »

Les chercheurs espèrent que leur modèle plus détaillé pour le régime de l'écart d'infection et de l'écart de gouttelette aidera à aviser des politiques sanitaires publiques à plus de niveau local, et peuvent être employés à l'avenir pour comprendre mieux le rôle des facteurs environnementaux dans la propagation des virus.

Ils ont constaté qu'à 35C (95F) et 40 pour cent d'hygrométrie, une gouttelette peuvent se déplacer environ 8 pieds.

Cependant, à 5C (41F) et à 80 pour cent d'humidité, une gouttelette peut se déplacer jusqu'à 12 pieds.

L'équipe a également constaté que les gouttelettes de l'ordre de 14-48 microns possèdent un plus gros risque pendant qu'elles prennent plus longtemps pour se vaporiser et se déplacer des distances plus grandes.

De plus petites gouttelettes, d'autre part, se vaporisent dans une fraction de seconde, alors que les gouttelettes de plus grands que 100 microns arrangent rapidement à la prise de masse devant peser.

C'est davantage de preuve d'importance de s'user les masques, qui enfermeraient des particules dans cette gamme critique.

L'équipe des techniciens de l'école d'Uc San Diego Jacobs du bureau d'études, l'université de Toronto et l'institut indien de la Science sont tous les experts en matière d'aérodynamique et de physique des gouttelettes pour des applications comprenant des systèmes de propulsion, la combustion ou des pulvérisateurs de thermique.

Ils ont tourné leur attention et les compétences aux gouttelettes ont relâché quand les gens éternuent, toussent ou parlent quand il est apparu clairement que COVID-19 est écarté par ces gouttelettes respiratoires.

Elles se sont appliquées les modèles existants pour des réactions chimiques et les principes de physique aux gouttelettes d'une solution d'eau salée--la salive est élevée en chlorure de sodium--ce qui ils ont étudié dans un levitator ultrasonique pour déterminer la taille, l'écart, et la durée de vie de ces particules dans conditions environnementales variées.

Beaucoup de modèles universels actuels emploient des paramètres convenables pour pouvoir s'appliquer les caractéristiques à une population entière. Les objectifs de modèle neuf pour changer cela.

« Notre modèle est complet basé sur « les premiers principes » en branchant les lois matérielles qui sont bien comprises, tellement là est à côté d'aucun impliqué convenable, » a dit Swetaprovo Chaudhuri, professeur à l'université de Toronto et un co-auteur.

« Naturellement, nous effectuons des suppositions idéalisées, et il y a des variabilités dans quelques paramètres, mais car nous améliorons chacun des sous-modèles avec des expériences spécifiques et inclure les pratiques actuelles en épidémiologie, peut-être un modèle universel des premiers principes avec la capacité prévisionnelle élevée pourrait être possible. »

Il y a des limitations à ce modèle neuf, mais l'équipe travaille déjà pour augmenter la souplesse d'utilisation du modèle.

« Notre prochaine opération est de détendre quelques simplifications et pour généraliser le modèle en comprenant différents modes de transmission, » a dit Saptarshi Basu, professeur à l'institut indien de la Science et à un co-auteur.

« Un ensemble d'expériences sont également en cours pour vérifier les gouttelettes respiratoires qui arrangent sur les surfaces couramment touchées. »

Source:
Journal reference:

Chaudhuri, S., et al. (2020) Modeling the role of respiratory droplets in Covid-19 type pandemics featured. Physics of Fluids. doi.org/10.1063/5.0015984.