流感患者远场咳嗽气流的探究,对COVID-19防控有何启示?

2020
04/17

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王昭月 /  生物探索
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生活中,咳嗽在所难免,但在COVID-19疾病横行的今天,咳嗽带来的安全隐患着实堪忧。

生活中,咳嗽在所难免,但在COVID-19疾病横行的今天,咳嗽带来的安全隐患着实堪忧。前段时间,加拿大研究者们对流感患者和健康者远场咳嗽气流的实验测量结果显示,如果一个人向你的方向咳嗽且不遮挡,那么两米的距离可能还不足以抵挡病菌。该研究结果发表在《Progress inCanadian Mechanical Engineering》上。

doi.org/10.25071/10315/35362

研究者创建了一个咳嗽室(cough chamber),即一个封闭的、两米的特殊立方体,一端有一个洞供受试者休息和咳嗽。研究者招募了58个18-35岁的受试者,要求每人咳嗽3次,利用粒子图像测速(Particle image velocimetry, PIV)和热丝测速(hotwire anemometry , HWA)技术来进行气溶胶采样和热线测量记录,测量参与者口腔下游的远场。

咳嗽室示意图(尺寸均为m)

将参与者分为患病、恢复期和健康三类,最终分别收集了48例病咳嗽、24例恢复期咳嗽及33例健康咳嗽的HWA数据;还有29例病咳嗽、9例恢复期咳嗽和15例健康咳嗽的PIV数据,通过分析并观察生病和康复参与者咳嗽之间的微小差异,该结果还与大涡模拟(largeeddy simulation,LES)的数据进行了比较,试图模拟人类咳嗽的瞬态行为。

归一化中心速度

设想你距离某人几米远,如果他咳嗽且不遮挡,那么大约三秒钟内,他的咳嗽就会到达你身上,而且还在移动。即使你在2.5米外的地方,咳嗽中的气流仍能以每秒200毫米的速度移动。该研究的作者Savory还称,每种病毒都不相同,目前没有真正合理的理由说两米是安全的,但它比一米或更近的距离要好得多,显然,离得越远,风险就会越小。

此外,Savory正在将他的研究成果转移到COVID-19上,其研究小组与舒利希医学院的Eric Arts和化学和生化工程系的Franco Berruti达成合作,进一步探究新冠病毒液滴引发感染的具体剂量,研究其在空气中的路径,并分析不同的材料表面,以验证其在不同温度和湿度条件下的生存能力等。

参考资料:

[1]'Cough chamber' shows six feet not farenough

[2]Experimental Measurements Of Far FieldCough Airflows Produced By Healthy And Influenza-Infected Subjects


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