Simulador de Espirros Revela a Propagação de Germes Invisíveis

Um modelo 3D das vias respiratórias humanas foi utilizado para testar a forma como as infecções transmitidas pelo ar se propagam Universidade Rovira i Virgili

Um modelo impresso em 3D do nariz humano e das vias respiratórias superiores, capaz de simular tosse e espirros, proporcionou aos investigadores conhecimentos valiosos sobre a transmissão de infecções transmitidas pelo ar. Esta informação irá apoiar os esforços de desenvolvimento de estratégias para minimizar a sua propagação.

A pandemia da COVID-19 pôs em evidência a rapidez com que as doenças respiratórias podem ser transmitidas através da tosse e dos espirros. Embora a replicação da transmissão de doenças pelo ar seja crucial para a compreensão da sua dinâmica, nem sempre é possível contar com indivíduos doentes para os estudos.

Modelo 3D Inovador Simula Tosses e Espirros para Estudar a Propagação de Infecções

Além disso, investigadores da Universitat Rovira i Virgili (URV), em Espanha, desenvolveram um modelo 3D da cavidade nasal humana e das vias respiratórias superiores capaz de simular tosses e espirros, proporcionando uma forma mais detalhada de estudar a propagação de partículas infecciosas.

“Esta inovadora configuração experimental gera exalações que imitam tosses e espirros humanos, com parâmetros ajustáveis para controlar a força da ejeção do ar”, explicam os investigadores. “Usando modelos realistas impressos em 3D do trato respiratório superior e da cavidade nasal, podemos examinar como a força da expiração e as vias aéreas nasais (com ou sem bloqueio das narinas) influenciam a dispersão da nuvem de aerossol.”

O modelo exato das vias respiratórias e da cavidade nasal humanas impresso em 3D pelos investigadores foi crucial Catalán et al. 2024

O Papel da Cavidade Nasal na Disseminação de Doenças

A cavidade nasal desempenha um papel fundamental na influência da dinâmica do fluxo de ar, bem como no tamanho, direção e dispersão das partículas expelidas durante uma tosse ou espirro. As partículas libertadas pelo nariz diferem das expelidas pela boca, e estas variações podem afetar a forma como as doenças se propagam. Para ter em conta estes factores, os investigadores procuraram criar um modelo respiratório altamente realista.

Utilizando câmaras de alta velocidade e raios laser, a equipa analisou a dispersão em tempo real das partículas transportadas pelo ar. Mediram a trajetória e a largura das nuvens de partículas em várias condições experimentais concebidas para reproduzir diferentes “eventos expiratórios violentos” através do nariz ou da boca.

De facto, os investigadores descobriram que a expiração pelo nariz fazia com que as partículas infecciosas fossem desviadas para baixo, resultando numa dispersão mais vertical e menos horizontal. Embora isto possa diminuir o risco imediato de transmissão de doenças a indivíduos próximos, também prolonga a suspensão de partículas no ar. Em espaços confinados e mal ventilados, isto pode aumentar o risco de exposição a longo prazo.

Um Maior Risco de Transmissão por Contacto Próximo

Em contrapartida, a exalação pela boca impulsionou as partículas infecciosas para mais longe, ao longo de uma trajetória horizontal.De acordo com os investigadores, este padrão de dispersão aumenta a probabilidade de infetar as pessoas próximas, uma vez que é mais provável que as partículas caiam diretamente sobre os indivíduos, especialmente durante as interações cara a cara ou em espaços partilhados.

Esta imagem tem um atributo alt vazio O autor principal, Nicolás Catalán, segura o modelo das vias respiratórias superiores impresso em 3D Universidade Rovira i Virgili

Percepções sobre a Dispersão de Partículas em Espaços Interiores e a Propagação de Doenças no Ar

“Estes resultados melhoram a nossa compreensão de como os núcleos de partículas se dispersam em espaços interiores e, por sua vez, como as doenças transmitidas pelo ar se propagam”, afirmou Nicolás Catalán, autor principal do estudo e investigador do Departamento de Engenharia Mecânica da URV.

Embora seja necessária mais investigação para explorar o impacto de factores ambientais, como a humidade e a temperatura, na dispersão das partículas, as conclusões deste estudo podem orientar o desenvolvimento de estratégias de ventilação eficazes para ambientes como restaurantes, salas de aula, hospitais e transportes públicos.

“Ao otimizar os sistemas de ventilação com base na dinâmica das nuvens de partículas, podemos reduzir significativamente o risco de transmissão de doenças pelo ar”, observaram os investigadores.

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