Słynne równanie użyte w poszukiwaniu życia obcego zainspirowało naukowców do opracowania nowego modelu szacującego szanse przeniesienia COVID-19.
Nowy model, w zasadzie jedno równanie z kilkoma pomnożonymi zmiennymi, szacuje ryzyko przeniesienia COVID-19 drogą powietrzną. W swojej pracy naukowcy kierowali się prostym, ale historycznie ważnym wzorem matematycznym znanym jako równanie Drake'a, które szacuje szanse znalezienia inteligentnego życia pozaziemskiego w naszej galaktyce.
Zdaniem autorów równanie, opracowane w 1961 roku przez astronoma Franka Drake'a, opiera się na zaledwie siedmiu zmiennych i zapewnia „łatwe do zrozumienia ramy” do badania czegoś tak pozornie niezrozumiałego jak liczba obcych cywilizacji.
Naukowcy chcieli dostarczyć podobnej podstawy do zrozumienia ryzyka transmisji COVID-19.
„Wciąż istnieje wiele nieporozumień dotyczących tras przenoszenia COVID-19. Wynika to po części z tego, że nie ma wspólnego “ języka '', który ułatwia zrozumienie czynników ryzyka '' – mówi współautor badania Rajat Mittal, profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa.
„Co właściwie musi się wydarzyć, aby osoba została zarażona? Jeśli potrafimy wyobrazić sobie ten proces jaśniej i ilościowo, możemy podejmować świadome decyzje dotyczące działań, które należy podjąć, a czego unikać ”.
Nowy model, opublikowany 7 października w czasopiśmie Physics of Fluids, dzieli przenoszenie COVID-19 na trzy fazy: uwalnianie zawierających wirusy kropelek od osoby zakażonej do powietrza; dyspersja tych kropelek; i wdychanie tych kropli przez zdrową osobę.
Ogólnie model składa się z 10 zmiennych związanych z przenoszeniem COVID-19, w tym częstości oddechów zakażonych i zdrowych osób, liczby cząstek wirusa w wydychanych kropelkach oraz czasu, przez jaki osoba jest narażona.
Nowe równanie ocenia ryzyko przenoszenia COVID-19 drogą powietrzną. Równanie składa się z dziesięciu zmiennych. (Marissa Lanterman / Johns Hopkins University).
Następnie autorzy wykorzystali swój model, który nazywają Modelem nierówności w powietrzu, do oszacowania ryzyka transmisji w różnych scenariuszach, w tym w tych, w których ludzie używają masek na twarz lub praktykują dystans społeczny.
W modelu nierówności, jeśli ilość wdychanego wirusa jest większa niż ilość potrzebna do zakażenia, druga osoba zachoruje. Jedno zastrzeżenie: obecnie nie wiemy, ile cząstek jest potrzebnych do wywołania infekcji. W rezultacie model nie może obliczyć bezwzględnego ryzyka infekcji, a jedynie porównać poziom ryzyka różnych działań.
Jeśli chodzi o maski na twarz, naukowcy obliczyli, że – przy wszystkich innych rzeczach równych – scenariusz, w którym zarówno zarażeni, jak i zdrowi ludzie noszą maski N95, może zmniejszyć ryzyko transmisji o 400 razy w porównaniu ze scenariuszem, w którym obie osoby w ogóle nie noszą masek. Maski chirurgiczne mogą zmniejszyć transmisję do 10 razy, a maski z tkaniny do 7 razy, jeśli obie strony noszą maski.
Model wykazał, że w scenariuszu, w którym ludzie aktywnie ćwiczą, na przykład na siłowni, ryzyko transmisji dramatycznie wzrasta.
„Wyobraź sobie dwie osoby na bieżniach na siłowni; oboje oddychają ciężej niż zwykle. Osoba zarażona wypuszcza więcej kropel, podczas gdy osoba niezainfekowana wdycha więcej kropel. W tej ograniczonej przestrzeni ryzyko transmisji wzrasta 200-krotnie ”- powiedział Mittal.
Jeśli chodzi o dystans społeczny, naukowcy odkryli liniową zależność między odległością a ryzykiem transmisji.
„Jeśli podwoisz odległość, zwykle podwoisz swoją obronę” – powiedział Mittal w osobnym oświadczeniu.
Naukowcy zwracają uwagę, że chcieli, aby ich model był prosty i intuicyjny, aby był dostępny nie tylko dla naukowców, ale także dla ogółu społeczeństwa. Zdają sobie sprawę, że ich model przyjmuje szereg założeń i zawiera kluczowe nieznane zmienne.
Jednak autorzy mają nadzieję, że ich praca „może posłużyć jako źródło informacji do przyszłych badań, które wypełnią te luki w naszym rozumieniu COVID-19” – powiedział Mittal.
Artykuł opublikowany przez Live Science.
Źródła: Zdjęcie: ESA / Hubble & NASA
