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O modelo matemático novo prevê a propagação adiantada dos vírus respiratórios que incluem COVID-19

Gotas respiratórias de uma tosse ou de um curso do espirro mais distante e por último mais por muito tempo em climas húmidos, frios do que nos quentes, secos, de acordo com um estudo na física da gota por uma equipe internacional dos coordenadores.

Os pesquisadores incorporaram esta compreensão do impacto de factores ambientais na gota espalhada em um modelo matemático novo que pudesse ser usado para prever a propagação adiantada dos vírus respiratórios que incluem COVID-19, e no papel de gotas respiratórias nisso espalhado.

A equipe desenvolveu este modelo novo para compreender melhor o papel que a gota se nubla o jogo na propagação de vírus respiratórios.

Seu modelo é o primeiro a ser baseado em uma aproximação fundamental tomada à teoria da taxa de colisão chamada das reacções químicas do estudo, que os olhares nas taxas da interacção e de colisão de uma nuvem da gota expiraram por uma pessoa contaminada com povos saudáveis.

Seu trabalho conecta a interacção humana da população-escala com seus resultados da física da gota da micro-escala em como distante e propagação rápida das gotas, e em quanto tempo duram.

Seus resultados foram publicados o 30 de junho na física do jornal dos líquidos.

O formulário fundamental básico de uma reacção química é duas moléculas está colidindo. Como freqüentemente estão colidindo dá-lo-á como rapidamente a reacção progride. É exactamente a mesma aqui; como freqüentemente os povos saudáveis estão vindo em contacto com uma nuvem contaminada da gota pode ser uma medida de como rapidamente a doença pode espalhar.”

Abhishek Saha, autor do estudo e professor, departamento da engenharia mecânica, Universidade da California San Diego

Encontraram que, segundo condições meteorológicas, algumas gotas respiratórias viajam entre 8 pés e 13 pés longe de sua fonte antes de evaporar, sem mesmo esclarecer o vento.

Isto significa aquele sem máscaras, seis pés da distância social não pode ser bastante para manter as partículas exhalated de uma pessoa de alcançar alguma outra pessoa.

Da “a física gota é significativamente dependente do tempo,” disse Saha.

“Se você está em um mais frio, o clima húmido, as gotas de um espirro ou a tosse estão indo durar mais por muito tempo e espalhar mais distante do que se você está em um clima seco quente, aonde obtenham evaporados mais rapidamente.”

“Nós incorporamos estes parâmetros em nosso modelo da propagação da infecção; não são incluídos em modelos existentes tanto quanto nós podemos dizer.”

Os pesquisadores esperam que seu modelo mais detalhado para a taxa de propagação da infecção e de propagação da gota ajudará a informar políticas sanitárias públicas em mais nível local, e podem ser usados no futuro para compreender melhor o papel de factores ambientais na propagação do vírus.

Encontraram que em 35C (95F) e 40 por cento de humidade relativa, uma gota podem viajar aproximadamente 8 pés.

Contudo, em 5C (41F) e em 80 por cento de umidade, uma gota pode viajar até 12 pés.

A equipe igualmente encontrou que as gotas na escala de 14-48 mícrons possuem um risco mais alto enquanto tomam mais por muito tempo para evaporar e viajar maiores distâncias.

As gotas menores, por outro lado, evaporam dentro de uma fracção de um segundo, quando as gotas de 100 mícrons maiores se estabelecerem rapidamente à terra devendo tornar mais pesada.

Esta é uma evidência mais adicional da importância de vestir as máscaras, que prenderiam partículas nesta escala crítica.

A equipe dos coordenadores da escola de Uc San Diego Jacobs da engenharia, a universidade de toronto e o instituto indiano da ciência são todos os peritos na aerodinâmica e na física das gotas para as aplicações que incluem sistemas de propulsão, combustão ou pulverizadores térmicos.

Giraram sua atenção e a experiência às gotas liberou-se quando os povos espirram, tossem ou falam quando se tornou claro que COVID-19 está espalhado através destas gotas respiratórias.

Aplicaram modelos existentes para reacções químicas e princípios da física às gotas de uma solução da água salgada--a saliva é alta no cloreto de sódio--qual estudaram em um levitator ultra-sônico para determinar o tamanho, a propagação, e o tempo destas partículas em várias circunstâncias ambientais.

Muitos modelos pandémicos actuais usam parâmetros apropriados para poder aplicar os dados a uma toda a população. Os alvos do modelo novo para mudar isso.

“Nosso modelo é baseado completamente “em primeiros princípios” conectando as leis físicas que são compreendidas bem, tão lá é ao lado de nenhum encaixe envolvido,” disse Swetaprovo Chaudhuri, professor na universidade de toronto e um co-autor.

“Naturalmente, nós fazemos suposições idealizadas, e há umas variabilidades em alguns parâmetros, mas como nós melhoramos cada um dos submodels com experiências específicas e incluir as melhores práticas actuais na epidemiologia, talvez um modelo pandémico dos primeiros princípios com capacidade com carácter de previsão alta poderia ser possível.”

Há umas limitações a este modelo novo, mas a equipe já está trabalhando para aumentar a versatilidade do modelo.

“Nosso passo seguinte é relaxar algumas simplificações e para generalizar o modelo incluindo modos de transmissão diferentes,” disse Saptarshi Basu, professor no instituto indiano da ciência e em um co-autor.

“Um grupo de experiências é igualmente corrente investigar as gotas respiratórias que se estabelecem em superfícies geralmente tocadas.”

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.