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  • 人在措辞时,飞沫是怎样流传的?

    本文来自微信民众号:道理(ID:principia1687),作者:糖兽,题图来自:视觉中国

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    残虐环球近一年的COVID-19的个中一种流传体式格局,就是经由历程措辞时喷出的飞沫举行流传,但在口中发作飞沫的确实机制尚不清晰。近来,一项新的研讨初次展现了在一样平常措辞时,口腔内的液滴是怎样发作的。

    10月2日,法国蒙彼利埃大学的Manouk Abkarian和普林斯顿大学的Howard Stone将他们的研讨结果宣布在了《流体物理批评》上。在这项研讨中,他们应用高速成像手艺,初次直观地捕获到了人们在措辞时发作飞沫,并将这些飞沫喷向氛围中的画面。

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    本年4月,Abkarian和Stone撰写了一份提案,他们从流体力学角度剖析了措辞在无病症流传中所饰演的角色。无病症流传指的是病毒由那些不咳嗽、不打喷嚏、没有显著感染病症,但与别人坚持了一般交换的人举行流传的状况。

    为了举行试验,他们获得普林斯顿大学的允许,进入学校的试验室举行这项紧要的研讨工作。他们在严格地恪守了“平安社交间隔”的状况下举行了研讨。大部分试验是在Abkarian本身身上举行的。

    人在措辞时,飞沫是怎样流传的?插图

    研讨人员用激光照耀唾液滴,从左侧发出的激光被扩大成一个从左到右的“薄片”,大约有一米高。研讨人员站在激光平面的前面或旁边,措辞或呼吸时所发作的液滴会穿激光平面,发作可被纪录的闪光。| 图片泉源:Manouk Abkarian / princeton.edu

    在试验中,Abkarian在一个充溢了雾气的房间里,他对着一张“激光平面”措辞,发出种种差别的音节。激光平面是一个由激光组成的又平又薄的平面。任何脱离Abkarian嘴巴的颗粒,都可以在穿过这个激光平面时,在光的散射效应下被显现出来。

    接着,他用高速摄像机捕获到了这类散射,从而可以对每个音节所发作的液滴历程举行纪录。这台高速摄像机被聚焦并放大在措辞者的嘴部,它能在强光照下以每秒5000帧的分辨率摄像纪录细节。

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    这类毫秒级的逐帧画面清晰地显现了,当我们张嘴预备措辞时,最早会在嘴唇间隙上发作一层薄薄的光滑的唾液膜;当嘴唇离开时,这层液体会在垂直方向被拉成一层薄膜;仅在一毫秒以内,这层薄膜就会变得不稳定,它会扩大成一毫米的宽度,然后分裂成许多细丝。这些细丝很薄,很快就延伸到几厘米长,末了变成液滴,以飞沫的情势被气流带出措辞者的嘴巴。

    在这个历程当中,唾液的一种被称为“黏弹性”的特性饰演了至关主要的角色。当来自肺部的向外气流经由嘴唇时,这些细丝会因而获得拉伸。然后在外表张力的作用下,被拉伸的细丝分裂成一系列极小的液滴,飘散在空中。全部历程发作所延续的时候异常短。


    发“Pa”这个音节时嘴唇边所发作的唾沫液滴。| 视频泉源:M. Abkarian and H. A. Stone / physics.aps.org

    在发出“p”和“t”这类须要将嘴唇碰在一起才发出的爆破音时,这些液滴可以最有用地发作。别的,“t”和“d”这类须要舌头碰触上牙的音节,也会以较大速率发作大批液滴,由于在发出这两个音节时,在嘴唇之间或舌头和上颚之间的狭小且充溢唾液的空间里会发作一股氛围。

    相比之下,如m一类主要经由历程鼻子运送氛围的音节(比方“妈妈”),发作的飞沫就很少。元音音节所发作的飞沫也异常少。 


    发“Ma”这个音节时嘴唇边所发作的唾沫液滴。| 视频泉源:M. Abkarian and H. A. Stone / physics.aps.org

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    在这项研讨之前,人们曾广泛假定液滴的构成有两种体式格局:一种是发作自肺部深处的薄膜碎裂,另一种是气流将液滴从上气道(包含咽喉和口腔)的被唾液包裹的外表剪切下来。如今,除了Stone和Abkarian清晰纪录的机制以外,我们还尚没法推断其他那些机制是不是也在发挥着作用。

    在剖析了唾液的物理特性及其与嘴唇之间的相互作用后。研讨人员以为,佩带口罩是一种有用阻挠一部分飞沫排挤的手腕;别的,运用润唇膏这一简朴步伐,能损坏嘴唇上细丝的构成,可将措辞时的飞沫发作量下降至1/4。

    值得一提的是,Stone和Abkarian以为,那些措辞时会发作许多唾沫的人,并不肯定就是COVID-19或其他唾液流传疾病的超等流传者。这是由于,任何飞沫的传染性都可能取决于它所含的病毒数目,而一个能发作大批飞沫的COVID-19感染者,并不意味着其唾液或呼吸道中的病毒含量就很高。

    他们推想,COVID-19的超等流传者多是一些唾液具有较强黏弹性的人,这可以优化措辞时所发作的飞沫量。另外,他们还进一步地在思索,病毒是不是也会引发了唾液发作流变性转变,从而加强病毒的流传。可以更好、更深层地相识这些细小液滴的构成和流传,对当前的COVID-19疫情,以及将来疫情迸发的防备,具有主要参考意义。

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    研讨人员愿望,待本地的疫情趋于稳定时,他们可以约请更多的人来介入这项研讨,以证明他们所纪录的液滴发作机制是人类言语的一个广泛特性。他们还感兴趣与研讨言语之间的差别,由于在差别言语的发音中,差别音节所涌现的频次也有所差别。比方在有的言语具有更多爆破音,这可能会比说那些有着更多元音的言语的人发作更多液滴。

    研讨人员以为,想要从各个层面相识COVID-19究竟是怎样流传的,另有大批的研讨须要举行。他们愿望这项研讨关于抗击如今仍在残虐的流行病能起到肯定协助作用。

    参考泉源:

    https://www.princeton.edu/news/2020/10/12/how-exactly-do-we-spread-droplets-we-talk-engineers-found-out

    https://physics.aps.org/articles/v13/157

    本文来自微信民众号:道理(ID:principia1687),作者:糖兽

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