Forskarna som modellerat spridningen av coronaviruset med en superdator: Det viktigaste är nu att undvika livliga inomhusutrymmen

Aalto-universitetet, Meteorologiska institutet, VTT och Helsingfors universitet har undersökt hur extremt små aerosolpartiklar som svävar i luften och som lämnar luftvägarna när man hostar, nyser eller till och med talar, följer med luftströmmen. Dropparna bär också med sig sjukdomsalstrare, såsom coronavirus.

Forskarna modellerade en situation där en människa hostar i en korridor typisk för dagligvarubutiker som begränsas av hyllor och där det råder en typisk ventilation för butikslokaler. Aalto-universitetet, VTT och Meteorologiska institutet gjorde alla självständiga modelleringar av samma utgångsläge.

Forskarna kom fram till samma preliminära resultat: i den situation som undersöks sprids aerosolmolnet i närmiljön också utanför den hostande personens omedelbara närhet. Å andra sidan späds molnet samtidigt ut, men det tar upp till minuter för molnet att spridas och spädas ut.

"Om en hostande person som smittats av coronaviruset går bort och en annan människa kommer nära samma plats, kan de extremt små aerosolpartiklarna som innehåller coronavirus i luften hamna i den andra människans luftvägar", säger Aalto-universitetets biträdande professor Ville Vuorinen.

"De preliminära resultaten av konsortiet betonar vikten av våra rekommendationer. Institutet för hälsa och välfärd THL rekommenderar att sjuka håller sig hemma och att alla tar fysiskt avstånd. Vår anvisning är också att hosta i ärmen eller en näsduk samt att sköta om god handhygien", säger ledande expert Jussi Sane vid THL. 

"Utifrån konsortiets modeller kan man ännu inte direkt göra nya rekommendationer. Resultaten är dock en viktig del av helheten och de ska jämföras med de uppgifter som samlats in om epidemiutredningar i vardagen", säger Sane.

Spridningen av sjukdomar i sociala nätverk har undersökts mycket. Av dessa infektionsmodeller vet man att virusets framskridande kan bromsas upp eller till och med stoppas helt och hållet när rörligheten minskar vid "knutpunkter” där många människor samlas, såsom butiker, restauranger och allmänna transportmedel. Genom att undvika livliga inomhusutrymmen minskar risken för droppsmitta i närkontakt, vilket enligt nuvarande information är det huvudsakliga smittsättet för coronaviruset.

Konsortiets forskare modellerade under 20 mikrometer stora aerosolpartiklars rörelse i luften. I torr hosta, som är ett typiskt symtom vid nuvarande coronaviruspandemi, är partikelstorleken vanligen under 15 mikrometer. Extremt små partiklar av denna storlek sjunker inte ner på golvet, utan de rör sig med luftströmmar eller stannar kvar och svävar i luften. Studier av influensa A visar att influensa A-viruset hittades mest i partiklar mindre än fem mikrometer.

Modelleringen utfördes med en superdator

I projektet deltar cirka 30 forskare, vars specialområden är bland annat flödesfysik, aerosolfysik, sociala nätverk, ventilation, virologi och medicinsk teknik. Undersökningen genomförs i växelverkan mellan samkommunen för social- och hälsovårdstjänster i Södra Savolax Essote, som föreslagit forskningsprojektet, samt experter på infektionssjukdomar vid THL.

Man använde en superdator för att räkna ut hur droppar från luftvägar rör sig och bevaras i luften, och utifrån resultaten gjorde man 3D-modeller. CSC – Tieteen tietotekniikan keskus Oy gav sin superdator till forskarnas förfogande mycket snabbt. Tack vare den stora beräkningskapaciteten och det intensiva sektorsövergripande samarbetet kunde de första resultaten produceras i cirka en vecka.

De nu modellerade fenomenen är fysikaliskt väl kända redan tidigare. Målet med konsortiet är att med hjälp av visualisering skapa en bättre förståelse för aerosolpartiklarnas beteende. Forskarna fortsätter att utarbeta och precisera modelleringarna. Experter på smittsamma sjukdomar och virus granskar modellerna med tanke på coronavirusinfektioner och ny information om viruset. Konsortiet får också ytterligare förstärkning från två svenska universitet.

CSC reserverar beräkningskapaciteten och erbjuder experthjälp på ett prioriterat sätt för forskning i att förebygga COVID-19-pandemin. Kontakta [email protected]om du arbetar med ett projekt som direkt gäller pandemiforskning.

Mer information:

Biträdande professor Ville Vuorinen
Aalto-universitetet
tfn 050 361 1471
[email protected]

Specialforskare Antti Hellsten
Meteorologiska institutet
tfn 029 539 5566
[email protected]

Specialforskare Aku Karvinen
VTT
tfn 040 510 2142
[email protected]

Biträdande professor Tarja Sironen
Helsingfors universitet
tfn 050 447 1588
[email protected]

TkD Peter Råback
CSC – Tieteen tietotekniikan keskus Oy
tfn 09 457 2080   
[email protected]