COVID-19 Impfsimulation: Herdenimmunität verstehen

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Bevorstehend

Interaktive Simulation zur Untersuchung der Ausbreitung von Infektionskrankheiten und dem Einfluss der Durchimpfungsrate auf die Herdenimmunität

Ziele dieses Moduls
  • Die Schülerinnen und Schüler können anhand einer Simulation die Ausbreitung von Infektionskrankheiten analysieren und den Einfluss der Durchimpfungsrate auf die Herdenimmunität untersuchen.
    Analysieren
  • Die Schülerinnen und Schüler können epidemiologische Parameter wie Basisreproduktionszahl (R0) und Herdenimmunitätsschwelle berechnen und interpretieren.
    Anwenden

Lernziele

In diesem Modul arbeitest du mit einer interaktiven Simulation, um zu verstehen, wie sich Infektionskrankheiten in Populationen ausbreiten und wie Impfungen diese Ausbreitung beeinflussen.

Überblick

Die Simulation zeigt eine Population von Individuen (Partikeln), die sich frei bewegen. Einige sind geimpft (grün), andere nicht (blau). Wenn ein nicht-geimpftes Individuum mit einem infizierten (rot) kollidiert, kann es sich anstecken.

So funktioniert die Simulation

Die Simulation zeigt eine Population von 400 Individuen als bewegliche Partikel:

  • Blaue Partikel: Gesunde, nicht geimpfte Personen (anfällig)
  • Grüne Partikel: Geimpfte Personen (immun, können nicht infiziert werden)
  • Rote Partikel: Infizierte Personen (ansteckend)
  • Gelbe Partikel: Genesene Personen (immun nach Infektion)

Mechanismus: Wenn ein blaues (anfälliges) Partikel mit einem roten (infizierten) kollidiert, wird es mit 90% Wahrscheinlichkeit infiziert. Nach 5 Sekunden genest die Person und wird immun.

Parameter, die du ändern kannst:

  • Durchimpfungsrate: Anteil der Bevölkerung, der zu Beginn geimpft ist
  • Anzahl Partikel: Bevölkerungsgrösse
  • Infektionswahrscheinlichkeit: Wie ansteckend die Krankheit ist
  • Genesungsdauer: Wie lange eine Person infektiös bleibt
COVID-19 Impfsimulation

Theoretischer Hintergrund: R0-Wert

Die Basisreproduktionszahl R0 gibt an, wie viele Personen eine infizierte Person im Durchschnitt ansteckt, wenn niemand immun ist.

Beispiele:

  • Masern: R0 ≈ 12-18 (sehr ansteckend!)
  • COVID-19 (Wildtyp): R0 ≈ 2-3
  • Influenza: R0 ≈ 1-2

Herdenimmunitätsschwelle

Die Herdenimmunitätsschwelle ist der Anteil der Bevölkerung, der immun sein muss, damit sich eine Krankheit nicht weiter ausbreiten kann.

Formel: Herdenimmunität = (1 - 1/R0) × 100%

Beispielrechnung für COVID-19 (R0 = 3):
Herdenimmunität = (1 - 1/3) × 100% = 66.7%

Das bedeutet: Wenn mindestens 67% der Bevölkerung immun sind (durch Impfung oder durchgemachte Infektion), kann sich das Virus nicht mehr epidemisch ausbreiten.

Challenge

Aufgabenstellung

Arbeitet in 2er-Gruppen und führt folgende Experimente mit der Simulation durch:

  1. Starte die Simulation mit den Standardeinstellungen
  2. Variiere systematisch die Durchimpfungsrate: 0%, 25%, 50%, 75%, 95%
  3. Beobachte und dokumentiere für jede Durchimpfungsrate:
    • Maximale Anzahl gleichzeitig Infizierter (Peak)
    • Gesamtanzahl aller Infektionen am Ende
    • Zeitpunkt des Peaks (in Sekunden)
    • Anzahl nie infizierter Personen
  4. Berechne für jede Durchimpfungsrate den Prozentsatz der Bevölkerung, der am Ende nie infiziert wurde

Fragen zur Diskussion

  • Ab welcher Durchimpfungsrate sinkt die Anzahl der Infektionen deutlich?
  • Werden auch geimpfte Personen geschützt, die nie mit dem Virus in Kontakt kamen? Warum?
  • Was passiert mit ungeimpften Personen bei hoher Durchimpfungsrate?
  • Was ist der Zusammenhang zwischen R0-Wert und der nötigen Durchimpfungsrate?