Superspreader im Laserschein:
Technik erklärt, wer mehr Viren verteilt

Warum infizieren manche Menschen mehr als andere? Neue Experimente mit Laser und Hochgeschwindigkeitskamera zeigen: Die Physik unserer Atemtröpfchen könnte der Schlüssel zum Phänomen der Superspreader sein.

Hightech-Laser deckt Geheimnis der Superspreader auf

Mithilfe eines verbesserten optischen Verfahrens haben Forscherinnen und Forscher erstmals die Größe und Geschwindigkeit ausgeatmeter Tröpfchen gleichzeitig und präzise erfasst. Die Untersuchung an 23 Erwachsenen zeigt: Beim Sprechen und Husten entstehen Tröpfchen mit Durchmessern zwischen 2 und 60 Mikrometern, beim normalen Atmen liegt der Bereich bei 2 bis 8 Mikrometern.

Zur Erfassung kam eine optimierte Version der "Interferometric Laser Imaging for Droplet Sizing"-Technik (ILIDS) zum Einsatz, deutsch etwa interferometrischen Laserabbildung zur Tröpfchengrößenbestimmung. Dabei wird ein feines Laserlicht direkt vor dem Mund der Testperson platziert. Wenn eine Person atmet, spricht oder hustet, durchqueren die ausgestoßenen Tröpfchen dieses Laserfeld. Eine Hochgeschwindigkeitskamera filmt den Bereich - auf Basis der Lichtbeugung an den Tröpfchen kann man deren Durchmesser und Geschwindigkeit berechnen.


Die Besonderheit des Verfahrens: Es kann Tröpfchen bereits ab zwei Mikrometern Größe messen. Gleichzeitig erlaubt es die Unterscheidung zwischen echten Atemtröpfchen und gewöhnlichem Staub in der Luft, ohne dass aufwendige Filter eingesetzt werden müssen. Zudem wird durch die unmittelbare Nähe zur Mundöffnung vermieden, dass sich die Tröpfchen unterwegs verändern, etwa durch Verdunstung.

Die ILIDS-Technik erlaubt nicht nur die simultane Erfassung von Größe und Geschwindigkeit der Tröpfchen - etwas, das in früheren Studien meist getrennt oder nur für kleine Partikelgrößen erfasst wurde - sondern misst auch die dreidimensionale Bewegungsrichtung: nach vorn, zur Seite und vertikal.

Superspreader gelöst?

Laut Studie in Physical Review Fluids analysierte das internationale Team Atemaktivitäten mit und ohne Maske. Dabei zeigte sich: Masken reduzierten die Gesamtzahl der Tröpfchen um 74 bis 86 Prozent - unabhängig von Aktivität oder Person. Auffällig war jedoch die starke Schwankung bei der Tröpfchenverteilung, sowohl zwischen verschiedenen Personen als auch bei wiederholten Messungen derselben Person.

Die Ergebnisse liefern eine technische Grundlage für genauere Modelle zur Verbreitung von Aerosolen. Bisherige Studien litten häufig unter eingeschränkter Messauflösung oder fehlender Differenzierung zwischen Tröpfchenarten. Die Kombination aus Tröpfchengröße und -geschwindigkeit sowie die Vermeidung von Störfaktoren machen die Studie besonders robust. Weitere Untersuchungen könnten jetzt zeigen, ob sich die beobachteten Unterschiede auch in epidemiologischen Daten widerspiegeln.


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