Experimentelle Untersuchungen zur Aerosolpartikelemission von Menschen

In diesem Forschungsprojekt wird die menschliche Emission von Aerosolpartikeln untersucht. Menschliche Aerosolpartikel sind bei der Ausbreitung von durch die Luft übertragbarer Krankheiten sehr wichtig. Menschliche Aerosolpartikel entstehen durch verschiedene Mechanismen und an verschiedenen Orten im Atemtrakt. Aerosolpartikelgenerierende Aktivitäten sind z.B. Sprechen und Singen, wobei die Aerosolpartikel vornehmlich im Mund- und Rachenraum entstehen, Husten, bei dem die Aerosolpartikel durch hohe Geschwindigkeiten in den oberen Atemwegen entstehen und auch die normale Atmung, da beim Einatmen kollabierte Atemwege aufgezogen werden und Aerosolpartikel durch Filmriss entstehen. Die Aerosolpartikelemission zwischen verschiedenen Personen kann sich sehr stark unterscheiden, sodass verschiedene Studien unterschiedliche Einflussfaktoren untersuchen. Zu den untersuchten Einflussfaktoren zählen Aktivität (Ruhe / Ausdauersport / Kraftsport) Alter, Geschlecht, Body-Mass-Index, Lungenfunktion und Trainingszustand der Probanden. Die Messgrößen bei diesen Studien sind die Aerosolpartikelkonzentration (Partikel/Volumen) und die Ventilationsrate (Atemvolumen / Zeit).

Die Aerosolpartikelkonzentration wird, um Umgebungseinflüsse auszuschließen, in einem Reinraumzelt direkt in der Ausatemluft der Probanden mittels optischem Partikelzähler gemessen. Dabei wird die Oszillation aus Inspiration und Exspiration durch einen Volumenausgleichsbehälter kompensiert. Durch die simultan zur Aerosolpartikelkonzentration stattfindende Messung der Ventilationsrate der Probanden, kann die Aerosolpartikelemission (Partikel / Zeit) bestimmt werden. Diese Größe ist für die Abschätzung des Infektionsrisikos in Innenräumen, beispielsweise zusammen mit der Raumgröße und der Frischluftzufuhr, eine wichtige Größe. Zusätzlich zur Anzahl der Aerosolpartikel wird die Aerosolpartikelgröße gemessen.

 

Partner:

  • Professur für Sportbiologie, Technische Universität München
  • Institut und Poliklinik für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin, Ludwig-Maximilians-Universität München

 

Bearbeiter:

  • Dr. Benedikt Schumm

 

Fördergeber:

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft
  • Bundesinstitut für Sportwissenschaft

 

Veröffentlichungen:

  • Mutsch B, Heiber M, Grätz F, Hain R, Schönfelder M, Kaps S, Schranner D, Kähler CJ, Wackerhage H (2022) Aerosol particle emission increases exponentially above moderate exercise intensity resulting in superemission during maximal exercise. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 119 (22), e2202521119 DOI: 10.1073/pnas.2202521119.
  • Schumm B, Heiber M, Grätz F, Stabile L, Buonanno G, Schönfelder M, Hain R, Kähler CJ, Wackerhage H (2023) Respiratory aerosol particle emission and simulated infection risk is greater during indoor endurance than resistance exercise. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 120 (9), e2220882120 DOI: 10.1073/pnas.2220882120.
  • Schumm B, Bremer S, Knödlseder K, Schönfelder M, Hain R, Semmler L, Lorenz E, Jörres R, Wackerhage H, Kähler CJ (2023) Lung aerosol particle emission increases with age at rest and during exercise. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 120 (22) e2301145120 DOI: 10.1073/pnas.2301145120.