向下咳嗽可减少呼吸道飞沫的传播

2022年1月5日整理发布：华盛顿，2022 年 1 月 4 日——随着许多人在冬季进入室内，呼吸道飞沫是 传播的主要因素，科学界对它们传播背后的动态重新产生了兴趣。在各种场景中对尺寸范围从小于 1 微米到 1,000 微米的粒子的这种行为进行建模被证明具有挑战性。

研究人员描述了人们在上下楼梯时咳嗽产生的飞沫的分散情况。在AIP出版的AIP Advances 中，王宏平和他的团队展示了驱动呼吸道飞沫如何从水隧道内的人体模型上落下的模型，该模型以不同的角度倾斜以模拟人上下楼梯。

“由于尾流的不同，观察到了两种不同的液滴分散模式，”王说。“这些结果表明，我们应该低着头咳嗽，以确保大部分飞沫进入尾流区域。”

这组使用白色树脂的 3D 打印人体模型，每个人体模型都有不同的倾斜角度，代表我们上楼梯时自然的倾斜和我们走下时的后倾。

将每个人体模型放入水隧道后，他们将空心玻璃微球引入隧道。当被激光照射时，玻璃微球提供了一种可视化人体模型背后流动运动的方法。这种流场，通常称为尾流，是使用一种称为粒子图像测速法的技术进行研究的。

在计算机模拟中，低于头部并向地面移动的粒子被每个人体模型的尾迹捕获并向下移动。看起来头顶上方的粒子能够水平移动相对较远的距离，就好像它们是从头顶发射出来的一样。

对于倾斜反映上楼梯的人体模型，粒子集中在肩部下方并以较短的行程向下移动。为了模拟下降，散布在人头上的粒子被携带很长一段距离。

“主要的挑战是如何使用水中的粒子来模拟空气中的液滴，”王说。“最令人惊讶的部分是，由于尾流的感应，高于头部的粒子可以比低于头部的粒子传播更长的距离。”

王想研究真人在实验条件下走路时咳嗽时会发生什么的 3D 效果。

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