Опубликовано : Окт 14, 2020

Исследование аэрозолей способствует безопасному возвращению музыкантов к игре

Исследование аэрозолей, помогающее музыкантам вернуться к безопасной игре
Предоставлено: Университет Колорадо в Боулдере.

В пустой лаборатории кампуса CU в Боулдере музыкант и ученый стоят на расстоянии 12 футов друг от друга в разных комнатах, между ними открыта дверь. Музыкант приседает рядом с маленьким круглым зеркалом, в отражении появляется сторона его незащищенного рта.

«Теперь произнесите алфавит», — говорит Абхишек Кумар, аспирант кафедры машиностроения, регулируя фокусировку цифровой видеокамеры, направляя ее в зеркало и нажимая на запись.

«A, B, C, D, E …», — произносит музыкант.

Затем Кумар просит музыканта встать на ступеньку перед зеркалом рядом со звонком кларнета — расширяющейся частью на конце, откуда исходит звук.

«Теперь займемся хроматической гаммой», — инструктирует Кумар. Музыкант играет каждую ноту медленно и целенаправленно, делая паузы между нотами.

Затем они оборачивают колокольчик тонким слоем нейлона, похожим на колготки, и повторяют масштаб перед зеркалом.

Хотя эти методы могут показаться необычными, эти два студента CU Boulder являются частью группы, проводящей новаторские научные исследования.

Вопросы, на которые они пытаются ответить: создают ли духовые инструменты аэрозоли — крошечные капельки жидкости, которые могут переносить новый коронавирус? Откуда аэрозоли выходят из данного инструмента? И что можно сделать, чтобы сделать помещения для тренировок и выступлений более безопасными, особенно в условиях пандемии?

Предоставлено: Университет Колорадо в Боулдере.

Исследовательская группа под руководством профессора машиностроения Шелли Миллер пытается выяснить, как музыкальные коллективы по всему миру могут продолжать безопасно исполнять музыку вместе во время пандемии.

«Инженеры помогают решать проблемы, и мы действительно хотим помочь решить эту проблему», — сказал Миллер.

После того, как в отчете Центров по контролю и профилактике заболеваний вспышка COVID-19 в штате Вашингтон была связана с репетицией хора, исследование Миллера подтвердило, что пение может распространять вызывающий его вирус через аэрозоли. Хотя нет никаких данных о том, что вспышка COVID-19 была связана с инструментальным ансамблем, такие ученые, как Миллер, подозревали, что такие собрания также могут потенциально распространять вирус.

Однако никто не изучал, генерирует ли игра на духовом инструменте аэрозоли, сколько и как они перемещаются в помещении.

Группа из более чем 120 творческих коллективов поручила Миллер и ее команде выяснить это.

«Они хотели знать, так ли опасны духовые инструменты, как пение, и что мы можем сделать, чтобы сделать их безопаснее», — сказал Миллер. «Они буквально пытаются сохранить музыку».

Техя Стокман, аспирантка факультета машиностроения, была связана с Миллером с самого начала этого исследования, проводя тесты и предоставляя точку зрения музыканта, поскольку она сама играет на кларнете.

«Есть надежда, что учащиеся, учителя, школьные системы и родители смогут использовать эту информацию для расчета собственного риска», — сказал Стокман.

Исследование аэрозолей, помогающее музыкантам вернуться к безопасной игре
Шелли Миллер и аспирантка Техья Стокман осматривают колпак кларнета Стокмана. Предоставлено: Гленн Асакава/Университет Колорадо.

Инструментам тоже нужны маски

Работа началась в июне и продлится до декабря.

Но первый этап исследования завершен. Было обнаружено, что духовые инструменты, а также песни и театральные представления действительно создают аэрозоли.

По словам исследователей, для образования аэрозолей необходима «влажная вибрирующая поверхность», например горло или язык. Когда кто-то играет на музыкальном инструменте, виноваты вибрирующие трости и жужжащие губы.

Количество выделяемого аэрозоля зависит от типа инструмента, на котором играет человек.

«Мы думаем, что чем больше давление воздуха требуется для игры на инструменте, тем больше образуется аэрозоля», — говорит Миллер. Например, для игры на гобое требуется большее давление воздуха, чем на флейте.

Форма инструмента также влияет на образование аэрозолей, поэтому команда тестирует не только гобой, кларнет и флейту, но и трубу, тубу, баритонный рожок и тромбон. Они также приглашают певцов и артистов театра принять участие в исследовании.

Исследование аэрозолей способствует безопасному возвращению музыкантов к игре
Стокман использует камеру DSLR, чтобы записать на пленку свои выступления на кларнете, чтобы проверить движение и рассеивание аэрозоля от ее инструмента с помощью метода, называемого методом Шлирена, в лаборатории машиностроения Миллера в кампусе CU Boulder. Предоставлено: Гленн Асакава/Университет Колорадо.

Исследователи быстро сосредоточились на том, чтобы выяснить, как уменьшить выбросы аэрозолей в результате этой деятельности. Это было сделано для того, чтобы марширующие оркестры могли начать практиковаться, и могли открыться школьные музыкальные программы, в которых реализовывались стратегии по снижению риска возможного заражения из-за аэрозолей.

«Существуют всевозможные исследования акустического звука, который исходит от инструментов, но не очень много исследований аэродинамики», — сказал Джин Херцберг, доцент кафедры машиностроения. «Мы обнаружили, что маскировка инструмента может быть столь же важной, как маскировка человека».

Хотя эти результаты являются предварительными, Миллер рекомендует музыкантам носить маску даже во время игры, используя маску с небольшой прорезью для рта и мундштука инструмента, при этом их нос остается прикрытым. Она также рекомендовала использовать хорошо подогнанный колокол с несколькими слоями плотно сплетенного материала, дистанцироваться от общества во время игры, играть в хорошо вентилируемом месте и ограничивать время, проводимое вместе в помещении.

«Это не будет чем-то одним, чтобы обезопасить вас. Это будет многоуровневый подход», — сказал Миллер.

Наука, лежащая в основе измерения музыки

В тот сентябрьский день в лаборатории CU Кумар и кларнетист использовали метод, называемый техникой Шлирена, чтобы визуализировать, как и куда движется воздух, покидая инструмент. Зеркало и объектив камеры фиксируют изменения температуры и плотности в воздухе, показывая на видеозаписи то, что не видит глаз.

«Он показывает призрак того, что выходит изо рта или инструмента. Он показывает нам, где жидкость, а где ее нет. И показывает, течет ли жидкость плавно или все смешано. вверх «, — сказал Герцберг.

Исследование аэрозолей, помогающее музыкантам вернуться к безопасной игре
Тейха Стокман демонстрирует, как она играет на кларнете, чтобы проверить выброс аэрозольных частиц из колокола инструмента. Штокман установил самодельный колпачок, сделанный из материала медицинских масок, чтобы проверить эффективность снижения аэрозоля. Предоставлено: Гленн Асакава/Университет Колорадо.

Они также используют так называемую технику лазерного луча, проводимую в темной комнате с сценическим туманом и лазерами. В этих экспериментах музыканты вдыхают и выдыхают туман, и поскольку туман испаряется внутри музыканта, он выходит из инструмента темнее, чем воздух вокруг него. Затем ученые используют лазеры, чтобы визуализировать край тумана — там, где туман прекращается и начинается чистый воздух.

Узнав, где и как аэрозоль выходит из прибора, аспирант по экологической инженерии Техья Стокман работает над измерением количества этих аэрозолей под руководством Миллера; Марина Вэнс, доцент кафедры машиностроения и программы экологической инженерии; и Дарин Тухи, профессор атмосферных и океанических наук.

«Проводить исследования пандемии во время пандемии очень и очень сложно», — сказал Вэнс, отметив, что исследователи постарались ограничить свое время в помещении и друг с другом.

Команда также сотрудничает с исследователями из Университета Мэриленда, чтобы смоделировать выбросы аэрозолей в закрытых помещениях с помощью вычислительной гидродинамики.

Уже этой осенью студенты группы начали принимать эти рекомендации близко к сердцу в рамках третьей и заключительной части исследования: применять эти методы и измерения к реальным площадкам для выступлений прямо здесь, в CU Boulder.

Дон МакКинни, руководитель музыкальных групп, сразу же присоединился к нам.

«Одна из самых захватывающих частей исследования заключается в том, что оно дает нам возможность вернуться и продолжить нашу работу. Как только мы преодолеем COVID, мы сможем сразу же приступить к делу», — сказал МакКинни. «Неудивительно, что многие наши студенты действительно хотят вернуться к созданию музыки. Они хотят вернуться в репетиционную комнату. Это часть их существа. Это часть их личности».

Исследование аэрозолей, помогающее музыкантам вернуться к безопасной игре
Студент-музыкальный студент практикует безопасные для COVID протоколы в классе духовой симфонии Дона Маккинни, надевая маску с прорезью для рта в музыкальном колледже CU Boulder. Вторая маска готова к ношению, когда ученица не играет на своем инструменте. Предоставлено: Гленн Асакава/Университет Колорадо.

Поскольку на этой неделе временные дистанционные курсы обучения сокращаются, а студенты возвращаются на репетиции, ситуация в Imig Music Building выглядит немного иначе, поскольку МакКинни принял во внимание меры предосторожности Миллера. Все музыканты будут находиться на расстоянии 12 футов друг от друга, в комнате будет одновременно находиться не более 18 человек, требуются маски с прорезями для рта, а за 30-минутными репетициями последуют 15-минутные перерывы.

Первые несколько недель семестра были потрачены на то, чтобы приспособиться к этой новой норме. Но студенты согласны с этими ограничениями в отношении игр, потому что они не хотят терять импульс и чувство общности, сказал он.

«Я посоветовал им быть непредвзятыми и проявлять гибкость в том, чтобы попробовать это. Мы будем адаптироваться в течение семестра», — сказал МакКинни./p>

Spread the love

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *