潜在“超级传播者”可能有哪些生理特征?

四种喷嚏类型。

美国中佛罗里达大学(University of Central Florida)的一项新研究表明,某些生理特征可能会让人成为COVID-19等病毒的“超级传播者”。

在一篇发表于《流体物理学》杂志的论文中,该校机械和航空航天工程系的研究人员使用计算机模型确定了生理特征与喷嚏飞沫在空中的传播距离及停留时间之间的联系。

他们发现,人类的一些面部特征(比如处于堵塞状态的鼻腔或者健全的牙齿)会增加患病者的病毒传播力。

接触携带传染性病毒的呼吸道飞沫是人们感染COVID-19病毒的主要途径,这些飞沫会在感染者打喷嚏或咳嗽时进入空气中。

机械工程系的助理教授Michael Kinzel表示,了解影响飞沫传播距离的因素可以启发具体控制措施。“这是首个探索飞沫传播距离潜在‘原因’的研究。”

Kinzel说,“数据表明一些人体生理特征确实会影响飞沫传播,比如,与鼻部气流相关的复杂管道系统的确会对嘴部喷射的飞沫造成阻碍,防止它们向远处扩散。”

举例来说,在鼻部通气顺利时,喷嚏飞沫的传播速度和距离均会下降。这是因为鼻腔为喷嚏提供了除口部以外的出口。一旦鼻塞,喷嚏飞沫不得不从口部“发射”,速度也随之增加。同样地,牙齿也有类似作用。“牙齿使喷嚏气流变窄,速度加快而且更不稳定。”Kinzel说,“实际上,它们似乎推动了病毒的传播。”

研究人员利用3D模型和数值仿真技术制作了四种鼻部、牙齿条件相异的模型:有牙且鼻部通气;没牙且鼻部通气;没牙且鼻塞以及有牙且鼻塞。

在模拟喷嚏过程后,研究人员发现鼻塞且有牙的模型的喷嚏飞沫传播距离比没牙且鼻部通气模型远60%。

此外,研究者还模拟了三种类型的唾液:稀唾液、中等浓度唾液和粘稠唾液。他们发现,稀唾液者的喷嚏飞沫颗粒较小,因此在空气中的传播距离和停留时间均高于另外两种情况。例如,打喷嚏三秒后,粘稠唾液会落向地面,危险性随之降低,而稀唾液仍漂浮在空气中,带来潜在的疾病传播风险。

“该研究表明,病毒接触程度高度依赖于流体动力学,而后者会受到人类生理特征的影响。” 机械和航空航天工程系副教授Kareem Ahmed说,“这些特征或许是驱动新冠肺炎大流行中超级传播事件发生的潜在因素。”

下一步,研究人员希望将这项工作推进到临床研究中。