中佛罗里达大学的一项新研究发现了一些生理特征,这些特征可能使人们成为COVID-19等病毒的超级传播者.

在这个月发表在杂志上的一项研究中 物理的流体加州大学旧金山分校的研究人员说 机械与航空航天工程系 使用计算机生成的模型来数值模拟不同类型的人打喷嚏的情况,并确定人的生理特征与他们的喷嚏飞沫在空气中传播和停留的距离之间的联系.

他们发现人们的特征, 比如一个塞住的鼻子或者一副完整的牙齿, 是否可以通过影响飞沫在打喷嚏时飞行的距离来增加病毒传播的可能性.

根据美国.S. 疾病控制和预防中心, 人们被导致COVID-19的病毒感染的主要方式是接触呼吸道飞沫, 比如喷嚏和咳嗽,这些都携带了传染性病毒.

更多地了解影响这些飞沫传播距离的因素,可以为控制飞沫传播的努力提供信息, Michael Kinzel说, 他是加州大学旧金山分校机械工程系的助理教授,也是这项研究的合著者.

“这是第一项旨在理解打喷嚏移动多远的潜在‘为什么’的研究,Kinzel说. “十大靠谱网赌表明,人体有影响者, 例如,一个复杂的管道系统与鼻腔气流有关,它实际上干扰了从你的嘴喷射,并阻止它将飞沫分散到很远的地方.”

例如, 当人们有一个清晰的鼻子, 比如把它吹进纸巾里, 喷嚏飞沫传播的速度和距离减小, 根据这项研究.

这是因为一个干净的鼻子提供了一个除嘴以外的途径,让喷嚏离开. 但当人们的鼻子堵塞时, 打喷嚏能出口的区域是受限的, 从而使打喷嚏时从口中喷出的飞沫速度加快.

同样,牙齿也限制了喷嚏的出口区域,导致飞沫的速度增加.

金泽尔说:“牙齿在射流中产生变窄效应,使其更强、更湍流。. “它们实际上似乎在驱动变速器. 所以,如果你看到一个人没有牙齿,你可以预期他们的喷嚏会产生更弱的气流.”

进行这项研究, the researchers used 3D modeling and numerical simulations to recreate four mouth and nose types: a person with teeth and a clear nose; a person with no teeth and a clear nose; a person with no teeth and a congested nose; and a person with teeth and a congested nose.

当他们在不同的模型中模拟打喷嚏时, 他们发现,当一个人鼻塞和牙齿不充血时,排出的飞沫的喷射距离比不充血时高出约60%.

结果表明,当一个人保持清醒的时候, 比如把它吹进纸巾里, 他们可以减少细菌传播的距离.

研究人员还模拟了三种唾液:薄的、中等的和厚的.

他们发现,唾液越薄,喷嚏中的飞沫就越小, 是什么产生了一种喷雾,并在空气中停留的时间超过了中等厚度的唾液.

例如, 打喷嚏后三秒钟, 当厚厚的唾液到达地面,从而减少它的威胁, 较薄的唾液仍然漂浮在空气中,作为潜在的疾病传播者.

这项工作与研究人员创建一个 COVID-19止咳糖 这将使人们的唾液更厚,以减少打喷嚏或咳嗽时飞沫的传播距离, 从而降低疾病传播的可能性.

这些发现对暴露距离的变异性产生了新的见解,并指出生理因素如何影响传播率, 卡里姆艾哈迈德说, 他是加州大学旧金山分校机械与航空航天工程系的副教授,也是这项研究的合著者.

“研究结果表明,暴露水平在很大程度上取决于流体动力学,而流体动力学会因人体的若干特征而变化,艾哈迈德说:“. “这些特征可能是推动COVID-19大流行超级传播事件的潜在因素.”

研究人员表示,他们希望下一步将工作转向临床研究,将他们的模拟结果与来自不同背景的真人的结果进行比较.

该研究的共同作者是Douglas Fontes,他是一名博士后研究员 佛罗里达太空研究所 也是这项研究的主要作者, 和乔纳森·雷耶斯, 加州大学旧金山分校机械与航天工程系博士后.

Fontes说,为了推进这项研究的发现, 这个研究小组想要研究气体流动之间的相互作用, 呼吸道活动时上呼吸道内的粘液膜和组织结构.

“数值模型和实验技术应该一起工作,以提供在这些事件中上呼吸道内部主要破裂的准确预测,”他说.

“这项研究可能会为减少病原体传播的更准确的安全措施和解决方案提供信息, 提供更好的条件来处理常见疾病或未来的流行病,”他说.

这项研究由美国国家科学基金会资助.

Kinzel在宾夕法尼亚州立大学获得航空航天工程博士学位,并于2018年加入UCF. 此外,他还是UCF机械和航空航天工程系的成员, 是UCF的一部分 工程与计算机科学学院他还与UCF合作 先进透平机械与能源研究中心.

艾哈迈德是加州大学旧金山分校机械与航空航天工程系的副教授, 高级涡轮机械和能源研究中心的教员, 以及佛罗里达先进航空推进中心. 他曾在普拉特担任高级航空/热力工程师超过3年 & 从事先进发动机项目和技术的惠特尼军用发动机. 他还曾担任Old Dominion University和Florida State University的教员. 在佛罗里达大学, 他领导着推进和能源领域的研究,并将其应用于发电和燃气涡轮发动机, propulsion-jet引擎, 超音速和消防安全, 超新星科学和COVID-19传播控制相关研究. 他在纽约州立大学布法罗分校(State University of New York at Buffalo)获得机械工程博士学位. 他是美国航空航天学会的副研究员,也是美国航空航天学会的院士.S. 空军研究实验室和海军研究办公室研究员.