非常小的呼出液滴，即所谓的气溶胶颗粒，在冠状病毒等病原体的空气传播中起着重要作用。流体力学领域的研究人员使用一个模型来研究在说话或唱歌时，小液滴是如何在喉部形成的。该小组现在在最新一期的《流体物理学》上报告了其结果。这些发现现在可以帮助制定有针对性的措施来阻止感染链。
“每个人不仅会传播气体，还会通过呼出的空气传播雾化颗粒。感染风险增加与咳嗽、唱歌或大声说话之间的联系表明，在这些活动中，颗粒的排放频率更高，”RüdigerSchwarze教授说，TUBergakademieFreiberg(德国)流体力学专家。
该团队现在首次使用人类声带模型研究了这些粒子是如何在喉部产生的。“为了保护，声带上覆盖着一层薄薄的凝胶状液体，称为粘液。说话时，它们被喉部肌肉内收，并被呼出的气流诱导振荡。根据振荡频率和气流，不同的声音是生产出来的，”第一作者LisaFritzsche解释说，她开发了用于实验的模型。该模型由有机玻璃制成，人造声带由硅胶制成。
为了获得硅胶声带的逼真特性，它们在弗莱贝格皮革和塑料薄膜研究所(FILKFreibergInstitute)进行了表面改性。该模型展示了粘液如何在振动的声带之间形成液体薄膜。然后呼出的空气使薄膜膨胀，形成气泡。当这个气泡破裂时，会形成大量的小液滴，随气流被输送到口腔中，然后以气溶胶的形式呼出。
使用高分辨率相机和特殊的光学装置，研究人员能够测量声带的不同振荡如何影响气溶胶颗粒的尺寸分布。
“如果高音调是由快速振荡产生的，则主要是较小的气溶胶颗粒，大约一粒灰尘的大小，会被释放出来。然而，呼出更多的空气，声音更大，会增加较大的气溶胶颗粒的比例，大约是一粒灰尘的大小一粒沙子，”LisaFritzsche总结道。
针对性措施打断传染链的依据
结果表明哪些机制导致了声带处气溶胶的形成，以及语音音量和音调如何影响液滴大小。“我们现在需要进一步研究的是粘液的特性，以及这些特性与呼出气溶胶颗粒大小的关系，”RüdigerSchwarze教授说。
例如，如果将来感染者的粘液可以特别受到药物的影响，接触者感染的风险就会降低。在进一步的研究中，该团队还希望更详细地研究气溶胶在咽部的进一步路径。