醫院病房內呼出飛沫核形成與空氣傳播機理

《醫院病房內呼出飛沫核形成與空氣傳播機理》是依託香港大學深圳研究院，由李玉國擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：醫院病房內呼出飛沫核形成與空氣傳播機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李玉國
• 依託單位：香港大學深圳研究院

項目摘要

呼出飛沫與飛沫核在人際間傳播是呼吸道疾病傳染的重要環節之一。已有文獻對真實飛沫蒸發和飛沫核形成過程考慮不足，對人體微環境影響的研究不夠細緻。本項目從三個尺度出發探索病房內呼出飛沫人際間空氣路徑暴露過程，對醫院疾病傳染控制具有重要意義。首先將呼出飛沫(1-100微米)組分簡化為含懸浮球狀小顆粒的NaCl溶液, 並將現有飛沫蒸發二階段數學模型發展為多階段模型，以更準確預測咳嗽等呼出飛沫在乾、濕空氣中的蒸發和擴散。其次通過全尺度實驗研究不同通風條件下單個躺臥暖體假人呼吸流和熱羽流的特徵 (0.1-1m)，以及兩個暖體假人之間的飛沫傳播；數值模擬研究病房環境中(1-10m)飛沫初始粒徑、空氣濕度、人體間距、通風設定、姿勢、呼吸同步性等因素對兩人或多人之間飛沫核暴露的影響。最後實驗結合數值模擬研究不同通風條件下門的開關和人體走動對不同負壓隔離病房之間以及同一六人病房中(1-10m)飛沫核傳播的影響。

結題摘要

呼出飛沫與飛沫核在人際間傳播是呼吸道疾病傳染的重要環節之一。通過理論，實驗和計算機模擬研究，我們發現飛沫核在濕潤空氣中的平衡尺寸比在乾燥環境中大。呼出的飛沫在 乾燥環境中可能傳播地更遠。空氣傳播在乾燥空氣中有更大的風險。這與 觀測到的相對濕度或絕對濕度的重要性，以及某些呼吸道疾病，例如流感的季節性相符 合。在正常的鼻呼吸下，人體呼出的絕大部分 氣流將會離開呼吸區而不會被人體重新吸入.咳嗽氣流能夠導致呼吸飛沫大範圍的擴散。小尺寸飛沫能夠 跟隨氣流傳播很遠的距離，而相對大尺寸的飛沫較快沉降。蒸發和湍流中的速度脈動對 增加飛沫的傳播範圍和傳播距離都發揮了重要作用。與源病人的近距離接觸中的疾病傳播中，除了直接大飛沫沉降在他人 的身體表面而導致的間接接觸傳播，還包括大飛沫和短距離的空氣傳播。研究發現，如果易 感者與源病人之間相距1.5米以內，那么與由源病人產生的飛沫核的空氣接觸的機會將大 幅增加，即臨近效應。大飛沫和短距 離空氣傳播的機理並不相同，並且他們各自的控制方法也不同。現有的對於飛沫的預防 措施以及稀釋通風並不能有效地阻止短距離空氣傳播，因此需要新的手段加以控制. 此次研究表明，在移除污染物方面，屋頂排風口的設計比地面排風口設計有更好的效果 。真人走動產生的擾動促進了空氣混合，並且身後的空氣也隨人往前流動。人體附近的 流場受人運動的影響，但房間中的濃度場很少受影響。我們還將我們的研究延伸到社區建築空氣通風控制的影響，以及飛沫沉澱等。