Mød mannequin-dukkerne, der fik WHO til at skifte mening om COVID-19

Jeg vil gerne præsentere jer for et af mine vigtigste måleredskaber som forsker: mannequinerne.

De kom ind i mit liv for 32 år siden. De fik mund, næse og lunger. Og de har givet mig og mine kolleger en unik mulighed for at forstå, hvordan luft bevæger sig imellem os alle i rum.

Jeg har brugt dem til at undersøge alt fra passiv rygning, smittespredning (COVID-19) til luftkvalitet og det optimale indeklima i et rum.

Læs med, og få et portræt af mannequinerne, og hvordan deres evne til at 'trække vejret' og visualisere komplekse data gav os indeklimaforskere en stor stemme under COVID-19-pandemien.

Fra mannequin i butiksvindue til muse på forskningskongres

At bruge en mannequin i forskning har fundet sted længe. Tilbage i 1960’erne udviklede Thomas Lund Madsen (ja, faren til de to kendte brødre Anders og Peter) en såkaldt termisk mannequin.

Som en forsøgsmodel af menneskekroppen kunne den måle temperaturer og sætte ord på, om det føltes koldt eller varmt, både i gennemsnit over kroppen, men også lokalt.

For eksempel kunne producenter af soveposer udvikle de mest komfortable produkter ved at teste på mannequinen. Eller de kunne udvikle arbejdstøj, sportstøj og uniformer med mere.

Thomas Lund Madsens mannequin videreudviklede jeg sammen med kollegaer på Aalborg Universitet. For vi havde brug for en termisk mannequin, som også kunne 'trække vejret'.

Vores drøm gik i opfyldelse, og i 1992 købte Aalborg Universitet en nyudviklet mannequin fra PT-teknik, som dengang ombyggede mannequin-dukker, der ellers var fremstillet til tøjbutikker, og brugte dem til nye formål.

Som noget helt nyt tilsluttede vi dukken til en kunstig lunge. Vi kaldte hende Comfortina, fordi indeklimaforskning ofte handler om at skabe komfort i et rum.

Hvad gav Comfortina os af muligheder?

Med lungen kunne vi pludselig studere luft- og energistrømninger, som personer genererer; for eksempel ånding, varmeafgivelse, bevægelser i luften. Og hvordan de strømninger opfører sig i et samspil med generelle luftstrømninger i rummet; for eksempel luft fra ventilation eller udluftning, fra varmekilder eller kolde flader eller fra solindfald med mere.

En tidlig gevinst ved Comfortina var, at vi kunne måle, hvor udsat hun var for forurenet luft. I et rum kan der være forskellige temperaturlag. Luften kan danne lag med høj eller lav koncentration af forurening, alt efter hvor forureningskilden er placeret. Den lagdeling kan blandt andet spille ind på, i hvor høj grad mannequinen får forurening i lungen.

De første resultater blev publiceret på en af de vigtige kongresser om indeklima, Roomvent i 1994.

Det blev den åndende mannequins første 15 ’minutes of fame’, men ikke hendes sidste.

Udsat for passiv rygning

Først skulle Comfortina være med til at forske i passiv rygning.

Inden det i 2007 blev mere eller mindre forbudt at ryge indendørs i offentlige rum, var interessen for at mindske konsekvenserne af passiv rygning stor. For at forske i passiv rygning måtte vi have endnu en mannequin, så vi kunne studere den såkaldte aerosol-dynamik imellem to personer. Det vil sige kortlægge den luftbårne partikelspredning imellem personer – i dette tilfælde røgpartikler.

Min kollega Erik Bjørn udviklede en Aalborg Universitet-mannequin (AAU-mannequin), som kunne arbejde optimalt med generering og måling af strømningen omkring en person. Den havde dog ikke hår og tøj på ligesom Comfortina.

Med to mannequiner, en ryger og en ikke ryger kunne vi nu fastlægge, at passiv rygning var en påvirkning, der var stor, hvis der var kort afstand imellem personerne. Og påvirkningen var i det hele taget til stede, hvis personerne befandt sig i rum med dårlig ventilation.

Resultaterne om passiv rygning skulle vise sig at blive vigtige skridt imod at blive klogere på epidemier som SARS og COVID-19.

Da WHO ændrede holdning og anerkendte udluftning

SARS-epidemien brød ud i Kina i 2002, og her blev mannequinerne et vigtigt værktøj til at undersøge luftbåren smitte mellem to personer. Men der, hvor målingerne fik størst gennemslagskraft, var under COVID-19-pandemien.

På det tidspunkt deltog jeg i en gruppe med 36 internationale forskere, som ønskede at påvirke WHO til at acceptere, at COVID-19 også var luftbåren. I begyndelsen blev det antaget, at COVID-19 blev overført ved dråbespredning, når personer stod tæt ved hinanden og ved gensidig berøring og berøring af flader med virus.

Visse sygdomsforløb viste dog, at luftbåren smittespredning måske kunne være en mulighed. Og her blev mannequinerne nøglespillere, for de kunne måle og visualisere den gensidige smittepåvirkning.

Som figur 2 tydeligt viser, har luftbårne viruspartikler/aerosoler en høj koncentration tæt ved en person, der smitter, mens virus fortyndes til et lavere niveau i stor afstand. Og jo mere ventilation, jo hurtigere bliver virus opløst.

De resultater er med til at give et billede af den smittedynamik, som COVID-19 udviste, og det blev anerkendt, at pandemien var luftbåren.

Efter et års insisteren lykkedes det os at ændre WHO's retningslinjer for håndtering af COVID-19. Nu blev udluftning også en anbefaling, og mange begyndte at åbne vinduerne under pandemien.

Mannequiner fik også en rolle i debatten om mundbind

Det strømningsmønster, der er vist på figur 2, ændres kraftigt, hvis personen bruger mundbind. Mundbindet beskytter ikke alene ved at opfange virus.

Det beskytter også ved at afbøje udåndingen fra en person, der er smittet, så en person over for slipper for at få en koncentreret mængde virus i sin indåndingsluft.

Ventilation har stor betydning for smittespredning

Mannequiner med åndingsfunktionen spiller i dag en afgørende rolle i forskning i smittespredning, og de anvendes også til at fastlægge reglerne for veldimensionerede ventilationsanlæg.

Vores forskning viser, at opblandingsventilation - en ventilation, der opblander luften, inden luften føres ud af rummet - er den mest effektive virusbekæmper i kort afstand.

Mens fortrængningsventilation, som skaber lagdeling af luften i rummet, har sværere ved at opløse viruspartikler tæt på den smittede. Til gengæld er den lige så effektiv og bedre, i visse situationer, end opblandingsventilationen, når afstanden når op på en meter og derover fra den smittede person.

Udviklingspotentiale i mere diverse mannequiner

Indtil nu er der produceret fem AAU-mannequiner i Danmark samt to i Kina, og vi har udleveret tegninger til mange universiteter. Men der er i dag mange mannequintyper med åndingsfunktion i forskerverdenen inklusive de danske PT Teknik-mannequiner.

Der vil stadigvæk være brug for nyt udviklingsarbejde på termiske mannequiner med åndingsfunktion.

Indtil nu er der arbejdet med helt identiske figurer, men ved forskning i smittespredning i kort afstand vil højdeforskelle af personer, forskelle i mund og næsedetaljer spille en rolle. Og menneskets forskellige aktiviteter, høj og lav tale med mere må tages i betragtning.

Selv adfærd og kultur har indflydelse på den luftbårne smittesprednings styrke. Men det er en anden historie, hvor mannequinerne kommer til kort som måleredskab.