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Apr. 23 2020

打噴嚏噴出的病毒飛得比你想像中更遠!

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  • 透過這張上色的高速攝影照片,可以發現噴嚏主要有兩種飛沫,一種是陣雨狀的大飛沫(綠色),噴射軌跡可達距離打噴嚏者(黃色)2公尺遠之處,另一種則是懸浮在潮溼熱氣之中的小飛沫(紅色),呈雲霧狀。帶有病原體的飛沫在空氣中懸浮的時間可能不只幾秒鐘,而是幾分鐘,飛沫的飛行距離更可長達8公尺。IMAGE BY LYDIA BOUROUIBA, MIT

  • 以每秒1000張的高速攝影拍到的噴嚏照片,時間依序為:a) 0.006秒,b) 0.029秒,c) 0.106秒,d) 0.161秒,e) 0.222秒,f) 0.341秒。 IMAGES BY LYDIA BOUROUIBA, MIT

  • 高速攝影拍到打噴嚏之後,會有像瀑布一樣的大飛沫噴出(左圖),還有雲霧狀的小飛沫(右圖),能將病原體傳播得更遠。 IMAGE BY LYDIA BOUROUIBA, MIT

研究人員從高速攝影的影像中發現,打噴嚏時噴出的唾液和黏液飛行距離比目前建議的社交距離還長,而小飛沫在空氣中能夠停留的時間也比預期的更久。

透過這張上色的高速攝影照片,可以發現噴嚏主要有兩種飛沫,一種是陣雨狀的大飛沫(綠色),噴射軌跡可達距離打噴嚏者(黃色)2公尺遠之處,另一種則是懸浮在潮溼熱氣之中的小飛沫(紅色),呈雲霧狀。帶有病原體的飛沫在空氣中懸浮的時間可能不只幾秒鐘,而是幾分鐘,飛沫的飛行距離更可長達8公尺。IMAGE BY LYDIA BOUROUIBA, MIT

透過這張上色的高速攝影照片,可以發現噴嚏主要有兩種飛沫,一種是陣雨狀的大飛沫(綠色),噴射軌跡可達距離打噴嚏者(黃色)2公尺遠之處,另一種則是懸浮在潮溼熱氣之中的小飛沫(紅色),呈雲霧狀。帶有病原體的飛沫在空氣中懸浮的時間可能不只幾秒鐘,而是幾分鐘,飛沫的飛行距離更可長達8公尺。IMAGE BY LYDIA BOUROUIBA, MIT

最近很多人聽到噴嚏聲或咳嗽聲就緊張,但莉迪雅.布魯伊巴(Lydia Bourouiba)的研究結果更是讓人不敢掉以輕心。

布魯伊巴是美國麻省理工學院的流體動力學學者,近年著重於運用高速攝影機和照明設備分析人體產生的飛沫如何散播病原體,包括新型冠狀病毒在內。她與研究同仁將實驗室中拍攝的影像放慢到每秒2000個影格,發現含有黏液和唾液的薄霧從口中噴出的速度接近每小時160公里,可以飛行8公尺之遠。打出噴嚏後,含有飛沫的氣霧可在空氣中停留數分鐘,實際時間依飛沫大小而定。

以每秒1000張的高速攝影拍到的噴嚏照片,時間依序為:a) 0.006秒,b) 0.029秒,c) 0.106秒,d) 0.161秒,e) 0.222秒,f) 0.341秒。 IMAGES BY LYDIA BOUROUIBA, MIT

以每秒1000張的高速攝影拍到的噴嚏照片,時間依序為:a) 0.006秒,b) 0.029秒,c) 0.106秒,d) 0.161秒,e) 0.222秒,f) 0.341秒。 IMAGES BY LYDIA BOUROUIBA, MIT

掌握這些氣霧飛沫傳播及消散的方式,對於防範COVID-19(又稱武漢肺炎、新冠肺炎)等呼吸道傳染病非常重要,但我們對其散播的方式仍然不夠了解。布魯伊巴的研究結果,突顯出科學界一直以來對於新型冠狀病毒如何透過空氣傳播的爭議,也顯示病毒藉由空氣傳染的可能性或許比人們先前以為的更高。

布魯伊巴表示,美國疾病管制與預防中心(CDC)建議人際之間保持至少1.8公尺的距離,但此項建議並未考量到流體動力學的影響,因此這樣的距離可能還不夠安全;她和研究同仁就曾記錄到一粒噴嚏飛沫飛了CDC安全距離的四倍之遠。雖然打噴嚏不是COVID-19的常見症狀之一,但無症狀患者若有季節性過敏或偶爾會打噴嚏,仍有可能透過噴嚏傳染病毒。

「這會影響到一個空間中適合容納的人數,」布魯伊巴表示:「也牽涉到如何安排團隊工作和會議,尤其是在空氣不流通的環境下。」

飛沫有大有小

感染呼吸道系統的病毒,會藉由唾液和黏液組成的飛沫從人體排出。數十年來,科學家將飛沫分為兩種,分別是大於5至10微米的大飛沫,以及被稱為氣膠(aerosol)的小飛沫。

飛沫愈大,噴出後就愈有可能快掉落到地面或附近的物體上。如果有人觸碰到這些飛沫之後又去觸摸臉部,就有可能感染到病毒,這也正是要大家勤洗手的原因。不過,小飛沫的傳染方式就不是這麼容易預測了。小飛沫雖然在環境條件符合時很快就會蒸發,但卻能傳播更長的距離。

CDC和世界衛生組織(WHO)等機構根據疾病主要是透過大飛沫或小飛沫傳染,將疾病加以分類,而目前認為COVID-19主要是透過大的呼吸道飛沫傳播。

高速攝影拍到打噴嚏之後,會有像瀑布一樣的大飛沫噴出(左圖),還有雲霧狀的小飛沫(右圖),能將病原體傳播得更遠。 IMAGE BY LYDIA BOUROUIBA, MIT

高速攝影拍到打噴嚏之後,會有像瀑布一樣的大飛沫噴出(左圖),還有雲霧狀的小飛沫(右圖),能將病原體傳播得更遠。 IMAGE BY LYDIA BOUROUIBA, MIT

但根據布魯伊巴的研究,這樣的二分法或許過於武斷。據她的研究顯示,打一次噴嚏會從鼻子噴出各種大小的飛沫,傳播距離可達7至8公尺。飛沫蒸發之前的留存時間會因許多條件而異,包括溼度和溫度。氣膠通常比較快乾燥,但在溫暖潮溼的噴嚏飛霧中,含有病毒的小飛沫可以留存好幾分鐘。

目前專家仍不確定多少病毒量足以致病,內布拉斯加大學醫學中心的約書亞.桑塔皮亞(Joshua Santarpia)表示:「我們還不知道感染劑量是多少,所以接觸多少飛沫粒子會讓人染病現在還很難說。」根據流感研究,並非所有傳染途徑的致病率都相同,而大飛沫因為夾帶的病毒量較多,傳染力也較高。

「目前還不確定COVID-19是否能透過氣膠傳染。」香港大學流行病學家班.考林(Ben Cowling,港譯高本恩)表示。在4月初於《自然醫學》(Nature Medicine)刊出的研究論文中,考林與研究小組發現流感病毒可以透過氣膠傳染,而他懷疑新型冠狀病毒也可能在近距離內藉由空氣傳播。

「流感在很多方面是相似的,」馬里蘭大學氣膠傳染專家唐納德.米爾頓(Donald Milton)表示:「人類已經研究流感一個世紀,但關於傳染途徑還是沒有共識,因為很難有定論。」

打噴嚏及咳嗽時務必掩住口鼻

我們對於新型冠狀病毒如何透過空氣傳播的了解,大多來自從COVID-19感染者待過的空間中取得的樣本,但這類研究有不確定之處。

「從空氣中收集病毒相當困難,因為使用濾網收集到的細小飛沫通常會乾掉,」米爾頓說道,「這樣只能看出空氣中曾經有RNA,但無法確定是否仍然具有傳染力。」

           醫療專家認為,跑步或騎腳踏車等會讓呼吸變喘的活動不太可能會提高傳染率,但《新英格蘭醫學期刊》(New England Journal of Medicine)在4月15日刊登的一篇研究發現,大聲說話時噴出的呼吸道飛沫能飛到將近1公尺之外。

           口罩有助降低病毒擴散,最有效的方式是由病毒感染者配戴口罩,而且使用方式必須正確,才能有效保護他人。雖然WHO表示,目前尚無證據顯示健康的人配戴口罩可以防止感染呼吸道傳染病。但無症狀的COVID-19患者仍有傳染能力,因此CDC建議一般大眾配戴布口罩。

由於布魯伊巴的研究結果顯示呼吸道飛沫噴出的飛行距離可能相當遠,在打噴嚏或咳嗽時遮住口鼻,仍是有效防疫的重要守則之一。

 

延伸閱讀:野生動物觀光因COVID-19停罷,盜獵的威脅卻仍揮之不去 / COVID-19對全球食品業的衝擊 麵粉大缺貨 牛奶、啤酒、茶葉過剩成廚餘

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