Göttinger Wissenschaftsprojekt

Corona-Infektion: Neue Erkenntnisse zu Aerosolen - Auswirkungen auf Hygiene in Kliniken?

Schreien und Lesen mit Tauchermaske
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Schreien und Lesen mit Tauchermaske: Prof. Eberhard Bodenschatz (rechts) und sein Team nutzen selbst umgebaute Tauchermasken für Tests mit Probanden zum Aerosol- und Tröpfchenausstoß.

Forscher und Politiker rücken in der Corona-Pandemie eng zusammen. So wird in Göttingen über neueste Erkenntnisse zur Aerosolforschung berichtet.

Göttingen/Hannover – Die Resultate könnten Auswirkungen auf die Hygiene in Krankenhäusern, aber auch den Schulunterricht und Konzerte haben. Aerosole haben den Physiker Eberhard Bodenschatz schon lange interessiert, aber eher die, die in großen Höhen zur Entstehung der Wolkentröpfchen beitragen.

Seit März und Covid-19 aber ist für das Team und den Leiter der Gruppe Dr. Mohsen Bagheri am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) alles anders. Die Forscher spüren nun der Verteilung und Konzentration von Aerosolen, die als Träger für Coronaviren dienen, in geschlossenen Räumen und der Atemluft nach – und somit der Ansteckungsgefahr. Gemessen wird auch die Funktion von Mund-Nase-Schutzmasken sowie die Atemluft generell.

Corona in und um Göttingen: Forscher untersuchen Aerosole

Auf die Resultate schauen Virologen und Hygieniker wie auch Politiker mit Spannung, ebenso Veranstalter, Musiker und Sänger. Die Wissenschaftler bauen bei den Tests auch auf Verfahren, die sie für Wolkenforschung am MPIDS entwickelt haben.

Damit messen sie Aerosole und Tröpfchen, die Menschen beim Atmen, Reden, Singen, Schreien und Spielen von Blasinstrumenten abgeben. Die Göttinger, und das unterscheidet sie von anderen Teams, untersuchen kleinste und große Teilchen – von zehn Nanometern bis zu einem Millimeter Größe. Die kleinen Teilchen kommen aus der Lunge, die Großen aus dem Rachenraum oder entstehen an den Lippen.

Corona in Göttingen: Ergebnisse können Einfluss auf Hygieneregeln haben

Die Größe der Aerosole und Tröpfchen ist wichtig, denn vom Volumen hängt es auch ab, wie viele Viren in die Luft kommen und transportiert werden, erklärt Bodenschatz. Das hat Einfluss darauf, wie hoch die Gefahr ist, unter bestimmten Bedingungen und Schutzmaßnahmen an Covid-19 zu erkranken. Diese Parameter berechnen die Wissenschaftler am MPIDS.

Deren Ergebnisse wiederum interessieren die Mediziner brennend, könnten sie doch Einfluss auf die Prävention, also Hygiene- und Abstandsregeln, aber auch auf die Anzahl von Menschen in Räumen haben. Deshalb ist an dem Forschungsprojekt auch die Universitätsmedizin Göttingen (UMG) dabei, so das Hygiene-Team um Prof. Simone Scheithauer.

Aerosol-Forschung in Göttingen: Probanden bekommen Tauchermasken

Die Göttinger setzen ihren Probanden eigens umgebaute Tauchermasken auf, die dann aus Standardtexten wie „Artur und die Ratte“ und „Der Nordwind und die Sonne“ vorlesen oder Lieder singen wie „Alles Gute zum Geburtstag“ und die „Zauberflöten-Porträt-Arie“. Tests, die auch an der Oper Hannover mit Profisängern liefen.

Resultat: Der Aeorosol-Ausstoß mit der Atemluft beim Singen ist stärker als beim Sprechen und Instrumente-Spielen, aber moderat im Vergleich zum Husten oder lauten Schreien. Dabei messen Oliver Schlenczek und Laura Turco auch die großen Tropfen, die aus dem Mund fliegen – mit einem Gerät, das sonst am Forschungsflieger durch die Wolken saust. Auch mit Instrumenten, die sonst für die Umweltforschung auf der Zugspitze Dienst tun, werden Geschwindigkeiten der Tröpfchen größenabhängig gemessen: Die großen Tropfen fliegen schnell aus dem Mund und damit auch weiter als kleine Tröpfchen.

Messung mit Blasinstrumenten: Die Max-Planck-Forscher aus Göttingen messen auch den Aerosolausstoß beim Musizieren mit Blasinstrumenten.

Corona in Göttingen: Forscher wollen Covid-19-Patienten testen

Der Ausstoß und die Strömungen der Luft im Raum aber erklärt, warum Sänger infiziert wurden, die bei Chorproben weit genug entfernt vom „Spreader“ saßen. Noch spektakulärer war ein anderer Versuch, der sich um den Torjubel-Schrei dreht. Gemessen wurden Jubelschreie wie „Tor“ und „Goal. Der Aerosol-Anteil lag dabei hundertfach höher als beim normalen Atmen. „Für einen wahren Guss sorgte das kräftige T“, sagt Bodenschatz. „Bei ‘Goal‘ war der Ausstoß deutlich geringer. Ein Tor-Schrei ist also ähnlich dem Ausstoß beim Husten. Erstaunlich für die Forscher war, dass die Aerosol-Teilchen beim Husten stark in die Breite fliegen und nicht nur direkt nach vorne.

Überraschend war auch, dass aus der Trompete fast keine Tröpfchen herausflogen, sondern nur Aerosole. Die Messungen der Max-Plancker zeigen, dass ein Filter in der Trompete den Aerosolausstoss unter dem des Atmens bringen kann. „Sie wirkte wie eine dichte Maske und der Klang und Spielbarkeit beleibt“, erklärt Bodenschatz. Die Forscher aus Göttingen wollen bald auch Covid-19-Patienten und die Aerosolverbreitung testen. (Thomas Kopietz)

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Bodenschatz: Mund-Nase-Bedeckungen helfen auf jeden Fall – Lüften vertreibt Aerosole

Die Forscher checkten auch Mund-Nase-Bedeckungen – auch für die Göttinger Uni-Klinik. „Wir hatten früh Erkenntnis darüber, wie Masken filtern. Ich konnte deshalb nicht verstehen, warum nicht überall Masken getragen wurden“, sagt Bodenschatz. „In nur wenigen Tagen hätten wir im März Millionen von Stoffmasken in Deutschland nähen können.“ Der Forscher registrierte auch überraschende Ergebnisse: Ein als FFP-2-Maske verkauftes Modell fiel durch, kam nur auf ähnliche Werte wie Stoffmasken, die beim Einatmen nur zwischen 20 und 30 Prozent der Umgebung-Aerosolteilchen. Beim Ausatmen sind sie wirksamer, da die Atemtröpfchen noch nicht in der Luft getrocknet sind und daher größer sind. FFP-2-Masken kommen auf Werte bis zu knapp 100 Prozent.

Eberhard Bodenschatz sagt deshalb: „Es gilt, die menschliche Aerosolkonzentration, die in die Lunge kommt, so gering wie möglich zu halten. Alles hilft, wirksame Mund-Nase-Bedeckungen ebenso das Stoßlüften von Räumen und vorhandene Lüftungsanlagen mit Filtern. In seinem Büro hat der Tüftler einen Filterflies eingebaut – mit Erfolg. Ein effektiver Schutz durch Reinigung via Filter und Luftaustausch sei mit geringem Aufwand möglich. Durch Fensteröffnen lässt sich der komplette Luftaustausch massiv beschleunigen. Im Bodenschatz-Büro ist die Luft bei offenem Fenster in nur fünf Minuten ausgetauscht – und das ist eindeutig messbar. „In der kalten Jahreszeit ist das besonders effektiv. Wenn die Luft ausgetauscht ist, sind damit die Virionen weg.“

Das MPIDS sucht für die Testreihe noch gesunde Probanden – vor allem auch Kinder und Jugendliche zwischen 7 und 19 Jahren. Anmeldung per Mail: oliver.schlenczek@ds.mpg.de (tko)

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