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                  噴嚏是怎么傳播新冠病毒?


                  萬眾一心,抗擊疫情 | 警惕!快看一個噴嚏是怎么傳播新型冠狀病毒?


                  2020伊始,突入其來的這場新型冠狀病毒讓我們這個新年過得不太平凡,截至目前,新型冠狀病毒已造成數以萬計民眾受到感染,航班停運,春節復工延遲,對人民群眾和經濟發展造成巨大影響。疫情當前,我們每個人除了認真響應政府號召在家做好自我防護的同時,能否為遏制病毒進一步的擴散提供一些力所能及的幫助?鐘南山院士、李蘭娟院士等諸多醫學專家已經對該病毒的傳播展開了一定研究:新型冠狀病毒傳播有特定的途徑:①飛沫傳播,即吸入空氣中含有病毒的飛沫,通過口腔、眼睛等組織的粘膜受體細胞進入體內,造成感染;②接觸傳播,口腔、眼睛等組織直接接觸含有病毒的物體,或接觸過病毒的手及口腔、眼睛等組織造成的二次感染;③糞-口傳播,目前在人體糞便中發現新型冠狀病毒,有可能通過糞-口途徑傳播。

                  上述的傳播途徑中,①和②都與我們生活中常見的一種現象息息相關——噴嚏。本文借助MSC Cradle流體仿真軟件進行噴嚏現象的力學模擬,并結合文獻[1]中的高速攝影結果,為大家詳細模擬并真實還原了噴嚏是怎樣傳播新型冠狀病毒這一過程,希望能夠引起大家的重視,做好安全防護。

                  新型冠狀病毒的直徑約為0.1μm,但需要附著在唾沫等飛沫上,飛沫直徑需大于2.5μm,而噴嚏中的液體開始狀態是片狀,然后穿刺并形成環狀,最終被氣流拉伸,流體珠破碎為1000~40000粒液滴[1]。下圖1為噴嚏中液體的破碎過程。

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                  圖1 噴嚏中液體的破碎過程

                  參考上述實驗數據,本文模擬中噴嚏粒徑選取3μm和100μm兩種典型粒徑,并采取索特統計分布;同時考慮鼻涕與空氣的相互影響。最終得出人打噴嚏后鼻涕的運動軌跡(視頻1)。

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                  視頻1 打噴嚏后鼻涕的運動軌跡

                  將MSC Cradle(視頻1)的模擬結果與下面高速攝影的實驗結果(圖2和圖3)對比,可以看出模擬結果與實驗結果趨勢一致,流體力學軟件能夠較好的模擬噴嚏現象。


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                  圖2 高速攝影下的噴嚏過程


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                  圖3 高速攝影下的噴嚏顆粒

                  視頻1可看出:噴嚏從鼻腔中噴出,較大粒徑的液滴慣性較大,快速飛離,落地。但是打噴嚏的過程是一個類似空氣射流的過程,空氣射流形成強烈的湍流,湍流有助于形成小粒徑液滴,較小粒徑的顆粒漂浮在空氣中,有助于傳播更遠。

                  結合上述的噴嚏仿真結果可以得出:

                  1. 噴嚏中較小的液體可加大“飛沫傳播”途徑的范圍,已有發表的文獻中可查:噴嚏中的小液滴最遠可以漂移到8米左右,在有風情況下可以漂浮更遠。

                  2. 噴嚏中較大的液滴可噴射到門把手,電梯按鈕等觸手可及的地方,增大“接觸傳播”風險。

                  通過本文的分析我們看到,一個常見的噴嚏現象,對病毒的傳播有重大的影響。所以呼吁大家打噴嚏的時候請捂住口鼻,不讓“液滴”傳播的更遠。同時,在公共場所,請務必全程正確佩戴口罩,有效防止鼻涕中的液滴接觸到我們的口鼻。

                  此時此刻,有許許多多的白衣天使,在闔家歡樂的時候,他們義無反顧地離開家人,是他們用執著和堅守詮釋著“愛的奉獻”,詮釋著“大醫精誠” ,致敬這些白衣天使,敬畏自然,守護生命!讓我們眾志成城一起戰勝這場沒有硝煙的戰爭!沒有人生來就是英雄,總有人用平凡成就偉大,致敬迎難而上的白衣天使,我們一起加油!



                  參考資料:
                  1. https://www.nature.xilesou.top/news/the-snot-spattered-experiments-that-show-how-far-sneezes-really-spread-1.19996
                    文章來源:MSC大中華區Cradle高級工程師吳昌



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