Его последним вкладом является сложный алгоритм, использующий муниципальные системы очистки сточных вод, для определения ключевых мест обнаружения и отслеживания COVID-19 до его человеческого источника, которым может быть недавно инфицированный человек или горячая точка инфицированных людей. Время играет ключевую роль, говорят исследователи, создавшие алгоритм, особенно когда COVID-19 становится все лучше передаваться благодаря появляющимся вариантам.

"Мы хотим действовать быстро, потому что в то же время недавно инфицированный человек может заразить других", - сказал Одед Берман, профессор операционного менеджмента и статистики в Школе менеджмента Ротмана Университета Торонто.

Это последнее исследование основано на предыдущей работе проф. Берман сделал это вместе с другими исследователями Ричардом Ларсоном из Массачусетского технологического института и Мехди Нуринеджадом из Йоркского университета. Первоначально трио разработало два алгоритма для определения выбранных мест в канализационной системе для ручного тестирования на COVID-19 и последующего отслеживания до источника. Канализация - это богатая среда для обнаружения присутствия болезни выше по течению, потому что генетические остатки ее вируса выделяются в испражнениях инфицированных людей за неделю до того, как они могут даже узнать, что они больны.

Новое исследование исследователей уточняет и оптимизирует эту первоначальную работу, более точно моделируя древовидную сеть односторонних труб и канализационных люков типичной муниципальной канализационной системы и ускоряя процесс обнаружения / отслеживания с помощью автоматических датчиков, установленных в конкретных канализационных люках, выбранных в соответствии с более простым в использовании алгоритмом.

В соответствии с этим сценарием датчик отправляет предупреждение при каждом обнаружении COVID-19. Затем проводится ручное тестирование в нескольких канализационных люках выше по течению, также выбранных в соответствии с алгоритмом, пока не будет найден конечный источник, будь то небольшая группа домов или район "горячей точки". Затем с жителями этого гораздо меньшего района можно связаться для дальнейшего тестирования и изоляции по мере необходимости, ограничивая потенциальные новые вспышки.

Применение этого подхода к системе очистки сточных вод с 2000 канализационными люками показывает, что для обнаружения и отслеживания COVID-19 до его источника в течение одного дня необходимо было бы установить всего семь датчиков вдоль сети.

"Датчики позволяют нам вручную брать пробы из меньшего количества канализационных люков, чем в нашей предыдущей работе, и обнаруживать инфекцию гораздо раньше", - сказал профессор. Берман.

Хотя такие датчики пока недоступны, такая технология находится в стадии разработки. Также потребуется точное и быстрое тестирование на COVID-19 на месте и полевые испытания для точной настройки системы.

Полученные результаты многообещающи не только для выявления COVID-19, но и других вирусов, таких как норовирусы, которые очень заразны и вызывают рвоту и диарею. Эта работа также может быть использована для наблюдения за лабораториями по производству кристаллического метамфетамина и незаконного производства бомб из-за побочных химических продуктов, которые попадают в сточные воды.

Профессор Берман обычно работает над проблемами будущего, такими как внедрение автономных автомобилей, и его исследование сточных вод стало первым случаем, когда он применил свой опыт к актуальной глобальной проблеме.

"Это захватывающе - работать над чем-то, что очень необходимо и может иметь потенциал, чтобы помочь людям в ближайшее время", - сказал он. "Это сильно отличается от того, что я делал раньше".

Исследование было недавно опубликовано в ПЛОС ОДИН.