Virusten superlevittäjää etsitään ainutlaatuisessa kammiossa Tampereella – Aamulehti pääsi seuraamaan, kun äänitestissä oli mestaribasso Jaakko Ryhänen

Tutkijat etsivät Tampereella tietoa siitä, miten virukset leviävät ilmateitse aerosolihiukkasten mukana. Kolme viikkoa kestävissä mittauksissa on mukana noin 30 koehenkilöä. Heistä useimmat ovat ammattilaulajia. Pääsimme seuraamaan, kun mestaribasso Jaakko Ryhänen antoi ääninäytteitä mittauskammioon.

Ennen kokeen aloittamista Tampereen yliopiston tutkija Ville Silvonen kiinnittää Jaakko Ryhäsen kaulan ympärille äänihuulten toimintaa mittaavan EGG-mittalaitteen. Taustalla mittauksia vetävä Anna Tuhkuri Matvejeff Helsingin yliopistollisesta sairaalasta.

3.10. 5:30 | Päivitetty 3.10. 8:38

Kun eläkkeellä oleva oopperalaulaja Jaakko Ryhänen, 75, kajauttaa tunnetun suomalaisen joululaulun ensimmäisen säkeistön jykevällä bassollaan, edes hyvin ääntä vaimentavan metallisen mittakammion seinät eivät komeaa ääntä pidättele.

VTT:n tutkimushallissa Ruskossa Tampereella on tehty jo kahden viikon ajan tieteellisiä mittauksia, joissa selvitetään, miten ja kuinka paljon ihminen päästää ympärilleen aerosolihiukkasia. Ryhänen on yksi mukana olevista yli 30 koehenkilöstä.

Tietoa tarvitaan, sillä huoneilmassa leijuvien aerosolien mukana leijailee myös tarttuvia viruksia.

Tutkimuksissa käytettävä mittauskammio on suunniteltu ja rakennettu Tampereen ammattikorkeakoulun (Tamk) opiskelijaprojektissa.

Katso kuinka Jaakko Ryhänen antaa ääninäytteitä mittauskammioon:

Mittaukset alkoivat Tampereella 19. syyskuuta ja ne kestävät vielä tämän viikon.

”Lähdimme siitä oletuksesta, että äänenkäytön ammattilaiset pystyvät tuottamaan niitä äänenkorkeuksia ja tekemään niitä temppuja, joita tässä tutkimuksessa tarvitaan”, Anna Tuhkuri Matvejeff sanoo.

Siksi koehenkilöistä suurin osa on ammattilaulajia. Heitä on rekrytoitu muun muassa Kansallisoopperasta, alan oppilaitoksista ja kuoroista.

Mittauksia Tampereella johtava Tuhkuri Matvejeff on väitöskirjatutkija ja Helsingin yliopistollisen sairaalan korva-, nenä- ja kurkkutauteihin erikoistuva lääkäri. ”Nämä testit ovat aika haastavia. Ammattilaulajilta löytyy niissä tarvittava repertuaari.”

Aamulehden vieraillessa Ruskossa viime keskiviikkona 28.9. basso Ryhäsen lisäksi kokeissa kävi sopraano Olga Heikkilä. Heikkilä tuli paikalle suoraan Kansallisoopperan harjoituksista Helsingistä.

Ryhänen kertoo tulleensa testiin mielellään.

”Kun oma sielunelämä on pyörinyt äänihuulten ympärillä melkein 50 vuotta, on tällainen aina kiinnostavaa. Varsinkin jos tutkimuksesta on jotakin apua ja hyötyä. Eläkeläisellä on aikaa.”

Ryhänen kertoo panneensa esiintymislavoilla merkille, että saksan kieltä laulettaessa suusta näyttäisi lentävän huomattavasti enemmän pisaroita kuin esimerkiksi italian kielellä laulettaessa.

Lue lisää: Tällainen on Tamkin ”koronakammio” – Kuuden opiskelijan porukka rakentaa ainutlaatuista ihmisen viruspäästöjä tutkivaa laitetta Tampereella

Mikä?

E3-suurtutkimus

VTT:n tiloissa Tampereella tehtävät aerosolimittauskokeet ovat yksi osa vuoden 2021 lopulla alkanutta suomalaista monialaista E3-yhteishanketta. Tavoite on kerätä tietoa etenkin ilmateitse tarttuvien tautien leviämisreiteistä sekä kehittää keinoja ja teknologioita, joiden avulla elämä tulevien pandemioiden aikana voi jatkua mahdollisimman normaalisti.

E3:ssa on mukana seitsemän tutkimusorganisaatiota ja 22 yritystä. Kaikkiaan mukana on noin 100 tutkijaa. Tampereelta mukana ovat Tampereen yliopisto, Tampereen ammattikorkeakoulu (Tamk) ja Teknologian tutkimuskeskus (VTT). Tampereen yliopistosta mukana on viisi tutkimusryhmää.

Aerosolimittauksissa käytettävän mittauskammion ovat suunnitelleet ja rakentaneet Tamkin opiskelijat fysiikan lehtorin Sampo Saaren ja talotekniikan lehtorin Jussi-Pekka Juvelan johdolla. Saari on Tamkin E3-hankeorganisaation projektipäällikkö. Näytteenoton ovat suunnitelleet VTT ja Tampereen yliopisto.

Mittaukset alkoivat maanantaina 19.9. ja ne kestävät kolme viikkoa. Tutkimusta vetää Helsingin yliopistollinen sairaala. Tampereelta mukana ovat Tamk, Tampereen yliopisto ja VTT, joka tarjoaa myös tilat mittauksiin.

E3-hankkeen budjetti on 12 miljoonaa euroa. Siitä Business Finland rahoittaa noin puolet. Toisen puolen rahoittavat mukana olevat yritykset ja tutkimusorganisaatiot.

Supertartuttajien jäljille

VTT:llä tehtävien mittausten yksi tärkeä tavoite on päästä supertartuttamistilanteiden ja supertartuttajien jäljille.

Pandemian aiheuttaneesta koronaviruksesta tiedetään, että se leviää ryppäinä. On siis tilanteita, joissa virusta on ilmatilassa tavallista enemmän. Tiedetään myös, että noin 20 prosenttia tartunnan saaneista ihmisistä on tuottanut noin 80 prosenttia jatkotartunnoista.

”Yksi tutkimuksen tärkeä tavoite on selvittää superleviämiseen vaikuttavia tekijöitä ja mekanismeja”, Tamkin fysiikan lehtori Sampo Saari sanoo. ”On tärkeätä oppia ymmärtämään, onko superleviämisessä kyse jostakin ihmisen itsensä ominaisuudesta vai siitä, mitä hän tekee.”

”Yksi ihminen voi tartuttaa kymmeniä ihmisiä samassa tilanteessa, mutta on myös ihmisiä, jotka eivät tartuta edes muita perheenjäseniä kotonaan. Haluamme tietää, miksi on näin”, sanoo Tuhkuri Matvejeff.

Ryhänen matkusti Tampereen mittausten jälkeen torstaina vielä Helsinkiin foniatrian poliklinikalle. Siellä hänen äänihuuliaan tutkittiin tähystimellä nenän kautta.

”Tutkimme koehenkilöiden koko ääniväylää ja äänihuulten anatomista vaihtelua. Myös äänihuulikontaktin laatua vertaillaan”, Tuhkuri Matvejeff kertoo.

Kymmeniä ääninäytteitä

Ennen kokeiden alkua Tampereen yliopiston tutkija Ville Silvonen kiinnittää Ryhäsen kaulan ympärille EGG-mittalaitteen. Se mittaa sähkömagneettisten signaalien avulla laulajan äänihuulten värähtelyä ja avauma-asteita.

Tuhkuri Matvejeff antaa vielä viimeiset ohjeet. Sen jälkeen Ryhänen painaa kasvonsa vasten metallisen mittakammion kasvosovitinta.

Sen lisäksi, että koehenkilö saa ohjeita Anna Matvejeff Tuhkurilta, hän voi lukea ohjeita eri osamittauksista mittauskammion sisällä olevalta näytöltä. Kuvassa osa näytöstä näkyy kammion takaosassa.

Testi alkaa rauhallisella syvällä hengityksellä, ensin suun, sitten nenän kautta. Sen jälkeen Ryhänen toistaa muutaman kerran kahta lausetta.

Siirrytään a, o ja r-äänteisiin. Niitä toistetaan muutaman sekunnin ajan hiljaisella, normaalilla ja kovalla äänellä.

Välillä pidetään taukoa. Sen jälkeen jatketaan lauluäänillä. Tuhkuri Matvejeff antaa alkuäänen matkapuhelimensa pianosovelluksesta ja Ryhänen toistaa pitkiä äänteitä eri voimakkuuksilla: piano, mezzoforte ja forte.

Mittauskammion ulkopuolella olevalta näytöltä näkee, että mitä korkeampi ja kovempi ääni Ryhäsen äänihuulista matkaan lähtee, sitä korkeammalle aerosolihiukkasten määrästä kertovat käyrät kohoavat.

Anna Tuhkuri Matvejeff ja Jaakko Ryhänen käyvät läpi käytettäviä äänenkorkeuksia matkapuhelimen pianosovelluksesta.

Käyrät näyttävät, kuinka paljon aerosolihiukkasia ilmaan pääsee erilaisten ääninäytteiden aikana. Mitä korkeampi piikki, sitä enemmän hiukkasia.

Testin loppupuolella Ryhänen kajauttaa kammioon Jouluyö, juhlayö -joululaulun vapaalla tempolla ja keskiverrolla äänenvoimakkuudella. Sitten vielä muutama yskäisy ja hiilidioksidimittaus Ryhäsen ulos puhaltamasta ilmasta.

Kaiken kaikkiaan aikaa kului reilu tunti. Ryhänen kuvaa testin jälkeen tilannetta sikäli erikoiseksi, että hän ei kuullut tuottamaansa ääntä hyvin itse, sillä suu oli testikammion sisäpuolella. ”Silloin ääntä on vaikeampi kontrolloida.”

Kammiota paranneltiin

Mittauskammion suunnittelivat ja rakensivat Tampereen ammattikorkeakoulun kolmannen vuosikurssin talotekniikan opiskelijat Sampo Saaren johdolla.

Ensimmäiset pilottikokeet tehtiin helmikuussa. Niiden jälkeen kammiota ja sen mittalaitteita vielä paranneltiin. Opiskelijaprojekti päättyi keväällä.

Yhteistyössä Tampereen yliopiston ja VTT:n tutkijoiden kanssa uusittiin tutkimukseen soveltuvaksi myös kammion näytteenottoputkisto, jonka kautta ilmanäyte imetään kammiosta sen ulkopuolella oleville mittalaitteille.

Aerosolimittauksissa yksi iso ongelma on, että iso osa hiukkasista katoaa mittauksesta, kun hiukkaset törmäilevät näytteenottoputkiston seinämiin ja muihin mittauslaitteiston osiin.

Näytteenottoputkiston optimointi on tärkeätä, sillä nyt myös hiukkashävikki pystytään mittaamaan. ”Kun häviöt tiedetään, saadaan tarkempi tieto todellisesta tilanteesta ja hiukkasjakaumasta.”

Tällainen on mittauskammio mittalaitteineen. Aerosolimittauksia tehtiin Ruskossa Tampereella VTT:n tutkimushallissa olevassa metallilla pinnoitetussa mittaushuoneessa.

Leijuvat ilmassa tunteja

Saaren mukaan pilottikokeen alustavat tulokset kertovat muun muassa, että hengitysteistä matkaan lähtevien aerosolipäästöjen määrä vaihtelee paljon.

”Suurimmat päästöt syntyivät, kun laulettiin korkealta ja kovaa tai yskittiin. Silloin aerosolihiukkasten pitoisuus saattoi nousta jopa tuhatkertaiseksi normaalitilanteeseen verrattuna.”

Hiukkasten koko vaikuttaa siihen, miten pitkään ne huoneilmassa leijuvat. ”Pieniä hiukkasia tuli paljon. Noin puolet oli alle 0,5 mikrometrin kokoisia.” Mikrometri on millin tuhannesosa.

Tämä tarkoittaa, että viruksia mahdollisesti mukanaan kantavat aerosolihiukkaset voivat leijua huoneilmassa pitkään, jopa yli kymmenen tuntia.

Sampo Saari (oik.) on seurannut mittauksia suurella mielenkiinnolla. Hän tekee kerätystä aineistosta tilastolliset analyysit. Siinä riittää työtä, sillä dataa kertyy kolmessa viikossa melkoinen määrä.

"Uuden ääressä”

Saaren tehtävä on koota mittauksista kertyvä iso datamäärä yhteen ja tehdä tilastolliset analyysit.

”On mielenkiintoista katsoa, mitä kaikkea sieltä löytyy. Tässä ollaan aika lailla uuden äärellä. Ei tällaista mittausasetelmaa ole aikaisemmin ollut. Koehenkilöitä on niin paljon, että pystymme tekemään tilastollista analyysia. Voimme tarkastella myös ihmisten välisiä eroja.”

Tutkimuksessa hankittavaa tietoa voidaan käyttää kaikkien hengitystiesairauksien tartunta- ja leviämismekanismien selvittämiseen.

Saaren mielestä on hienoa nähdä oman oppilaitoksen opiskelijoiden kehittämä laite konkreettisessa työssä uutta tutkimustietoa tuottamassa.

Lisäarvoa tuodaan myös riskianalyyseihin ja -malleihin. ”Niissä on tiedettävä, miten paljon erilaisissa tilanteissa taudinaiheuttajia ilmaan syntyy. Se on vielä kovin huonosti tunnettu parametri.”

Tietoa ei ole vielä lähdetty hakemaan
Tietoa ei ole vielä lähdetty hakemaan
Tietoa ei ole vielä lähdetty hakemaan
Tietoa ei ole vielä lähdetty hakemaan
Tietoa ei ole vielä lähdetty hakemaan

Osion tuoreimmat

Mainos

Tuoreimmat tähtijutut