Visualisering av flöde som kommer från en tuba med hjälp av laserarkteknik. Bilden visar en medlem av Philadelphia Orchestra, Carol Jantsch, främsta tubaspelare, som deltog i studien om aerosolspridning från musikaliska blåsinstrument. Kredit:Paulo E. Arratia
Under covid-19-pandemin sköts många livemusikevenemang och festivaler upp och till och med inställda för att skydda musiker och publik. När de började uppträda igen, tog många grupper till att uppträda med avlägsna eller begränsade publik. De anpassade också sin repertoar för att främja stycken med stråkar och gjorde betydande förändringar i antalet musiker och deras positioner i auditoriet.
Orkesterensembler har ställts inför en särskild utmaning. Kontaminering är ett huvudproblem:specifikt huruvida vindinstrument är vektorer för kontaminering genom spridning av aerosol.
I Physics of Fluids , arbetade forskare från University of Pennsylvania med musiker från Philadelphia Orchestra för att fördjupa vår förståelse för hur mycket aerosol som produceras och sprids av blåsinstrument.
"Helst skulle musiker sitta nära varandra för att komponera det bästa ljudet, men ett sådant arrangemang blev ett problem under covid-pandemin", säger författaren Paulo Arratia, vid University of Pennsylvania.
Forskarna använde visualisering för att karakterisera flödet och spårade sedan dimpartiklar i luften med en laser. De mätte också aerosolkoncentrationen från blåsinstrument med en partikelräknare.
Sedan kombinerade de dessa två mätningar för att utveckla en enkel ekvation för att beskriva aerosoldispersion, där aerosolens hastighet avtar med avståndet från instrumentet. Tanken är att hjälpa andra forskare att avgöra hur långt aerosoler kommer att färdas genom att mäta utgångsflödeshastigheten. Detta informerar om hur snabbt flödet kommer att avta.
Aerosoler som emitteras av vindinstrument delade en liknande koncentration och storleksfördelning jämfört med normala tal- och andningshändelser.
"Vi blev förvånade över att mängden aerosol som produceras är av samma intervall som normalt tal", sa Arratia. "Jag förväntade mig mycket högre flödeshastigheter och aerosolkoncentrationer."
Flödesmätningar (med hjälp av partikelbildhastighet) visade att utgångshastigheten är mycket lägre än hosta och nysningar. För de flesta instrument är den maximala sönderfallslängden mindre än 2 meter från instrumentets öppning. Följaktligen bör blåsmusiker hålla sig 6 fot från varandra, liknande rekommendationen för enskilda personer.
Forskarna kommer sedan att titta på kontaminering genom aerosolspridning ur gruppsynpunkt för att förstå hur mycket aerosol och flöde som produceras av hela orkestern som spelar tillsammans.
"Förhoppningsvis kommer det här manuskriptet att vägleda hälsotjänstemän att utveckla protokoll för säkra, levande musikevenemang", säger Arratia. + Utforska vidare
