飞沫能阻止而不是传播疾病吗？
美国疾病控制与预防中心的澳门威尼斯人注册网站研究人员量化了飞沫形成如何损害微生物，减少疾病传播
帕特里克·l·肯尼迪
它发生在一瞬间。当你咳出呼吸道里的一缕液体时，它会分解成微小的液滴，直径只有一微米。其中一些液滴或气溶胶可能会在空气中悬浮几分钟甚至几小时。其中一些可能含有致病微生物——导致疾病的细菌或病毒。
如果你能减慢液滴形成的那一刻呢？这就是工程学院和疾病控制中心的澳门威尼斯人注册网站研究人员在最近发表在《物理评论流体》上的一项澳门威尼斯人注册网站研究中所做的，该澳门威尼斯人注册网站研究是澳门威尼斯人注册气溶胶形成过程中释放的暴力的、看不见的力量。他们的发现与COVID-19等呼吸道疾病的传播有关。
“这些液滴确实含有生物生命，”该澳门威尼斯人注册网站研究的主要作者、机械工程博士后奥利弗·麦克雷（Oliver McRae）解释说，“为了传播疾病，生命必须能够在整个搅动和搅动的过程中存活下来。”
当液滴从液体线上脱落，旋转到空气中，有人可能会吸入它们时，就会发生这种搅拌。但是，矛盾的是，同样的搅动过程给气溶胶传播的微生物提供了传播的机会，也可以在它们获得传播机会之前给它们施加压力并杀死它们。
“想象一下，一桶水里有一条鱼，”麦克雷说。“现在你把水搅得越来越快了。在某种程度上，这种鱼不太可能存活。这就是我们在液滴中所拥有的，尽管规模要小得多。”
McRae和副教授James C. Bird在波士顿大学流体实验室澳门威尼斯人注册网站研究了液滴的形成过程。他们在空中拍摄了极其精细的水线，并用每秒35万帧的高速摄像机记录下了这一运动。
当他们回放微秒级的图像时，麦克雷和伯德目睹了“掐断”的动态，当液滴从线上断裂时。液滴的运动证实了澳门威尼斯人注册网站研究人员通过计算机模拟计算出的压力源，这些压力源可能会对微生物造成严重破坏。
计算机模拟表明，压力源对液滴尺寸高度敏感：液滴尺寸越小，压力源越大。麦克雷说：“液滴大小每减小一个数量级，压力源就会增加2.5个数量级。”
之前的一些澳门威尼斯人注册网站研究将流体动力搅动作为微生物传播的一个因素，但麦克雷和伯德的澳门威尼斯人注册网站研究是第一次将其量化，它增加了科学界对疾病传播方式的了解。麦克雷和伯德与疾病控制与预防中心的一位同事合作完成了这项澳门威尼斯人注册网站研究。
虽然搅拌并不能杀死所有的微生物，但这项澳门威尼斯人注册网站研究提出了一种诱人的可能性，即可以故意使用搅拌来抑制微生物的传播。麦克雷说，早期的澳门威尼斯人注册网站研究表明，盐水喷雾会增加液滴的表面张力，从而使搅拌更强烈。麦克雷分别于2019年和2016年获得英国工程学院机械工程博士和硕士学位，并于2012年获得艺术与科学学院生物学学士学位，他计划进一步开展这项澳门威尼斯人注册网站研究。
麦克雷说：“如果你能降低气溶胶中活病原体的数量，那么你就能降低感染负荷，减少传播的可能性。”
麦克雷说：“我喜欢这份工作的原因是，我可以把本科和澳门威尼斯人注册网站研究生的训练结合起来。”“我对有可能帮助人们减少传播和感染感到非常兴奋。”
除了《物理评论流体》外，麦克雷的论文还将出现在美国物理学会的新冠病毒相关澳门威尼斯人注册网站研究特别集中。