Mechanistische Verständnis von niesen kann helfen, die Karte Ausbreitung von Infektionen

Hier einige Anreiz, bedecken Sie Ihren Mund, wenn Sie das nächste mal niesen: New high-speed-videos MIT-Forscher zeigen, wie eine person niest, Sie starten ein Blatt von der Flüssigkeit, die Luftballons, dann bricht in langen Filamenten, zu destabilisieren und schließlich verteilt sich wie ein spray von Tröpfchen, ähnlich zu malen, schleuderte durch die Luft.

Mit zwei high-speed-Kameras erfassten die Forscher mehr als 100 niest von gesunden Probanden und eroberte den Bruchteil einer Sekunde, während die Flüssigkeit wird schnell aus dem Mund und schleuderte Sie durch die Luft. Fast jedes niesen erzeugt die gleiche Farbe wie Muster von Flüssigkeit Fragmentierung, mit leichten Variationen: je elastischer Die Flüssigkeit oder Speichel, je länger die Flüssigkeit reiste bevor er in Tröpfchen.

Dieses komplexe Muster der Flüssigkeit Trennung im Widerspruch zu dem, was die meisten Menschen erwarten, ist, dass ein niesen erzeugt eine einfache und einheitliche spray von Tröpfchen.

„Es ist wichtig zu verstehen, wie der Prozess der fluid-Trennung, oder eine Flüssigkeit, Fragmentierung, passiert“, sagt Lydia Bourouiba, die Esther and Harold E. Edgerton Assistant Professor und Leiter des Fluid-Dynamik der Übertragung von Krankheiten-Labor am MIT. „Was ist die Physik, das Aufbrechen der uns sagt in Bezug auf die Tropfengröße-Verteilung und die daraus resultierende Vorhersage der downstream-Bereich der Kontamination?“

Bourouiba sagt, zu verstehen, wie niesen verteilt die Tröpfchen können helfen, Forscher Karte der Ausbreitung von Infektionen durch die Umwelt, als auch Personen identifizieren, die möglicherweise „super-Spreader.“

„Diese Linie der Arbeit eröffnet den Weg für uns zu gewinnen, Einsichten in die Variabilität zwischen menschlichen Themen und zu ermitteln, inwieweit die Trennung Prozess des mucosalivary Flüssigkeit gibt uns Informationen über die innere Physiologie der Wirt,“ Bourouiba sagt.

Bourouiba und Ihre Kollegen, darunter Barry Scharfman, ein ehemaliger MIT-student; Alexandra Techet, associate professor of mechanical engineering; und John Bush, professor der Mathematik, veröffentlichte Ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Experimental Flüssigkeiten.

Platzt die Blase

Die aktuelle Arbeit baut auf Forschung Bourouiba und Bush berichtet, im Jahr 2014, in dem Sie zeigten, dass Husten und niesen produzieren Wolken aus gas, die infektiösen Tröpfchen bis zu 200 mal weiter als hätten Sie gereist, wenn Sie wurden einfach getrennt Tropfen.

Dieses mal herum, Bourouiba konzentriert sich die high-speed-imaging, die auf der Verteilung von Tröpfchen aus niesen — ein gewalttätiger Vertreibung, verglichen mit Husten.

Für Ihre Experimente, die Forscher positioniert, jeweils drei Probanden vor einem schwarzen hintergrund und andere Einstellungen, und zwei high-speed Monochrom-Kameras konzentriert sich vor einem Gegenstand in den Mund. Induzieren niesen, Sie „kitzelte“ die Themen‘ Nasen und dann aufgezeichnet, wie viel der niesen Veranstaltung, wie Sie konnte — ein kurzes Zeitfenster von unter 200 Millisekunden.

Nach der Analyse von mehr als 100 niest, haben die Forscher identifiziert, die ein gemeinsames Muster: Unmittelbar nach beenden der Mund, der ausgeatmeten Flüssigkeit kann in form einer breiten Platte, die Ballons mit der gleichzeitigen Ausweisung der air. Als es reist durch die Luft, der Ballon platzt, in dünne Filamente, die schließlich trennen in einzelne Tröpfchen verschiedener Größe, die letztlich auf den Boden fallen oder bleiben in der Schwebe in der turbulenten Wolke.

Das team beobachtet auch eine interessante Variante. Für Patienten mit mehr elastisch Speichel, die vertrieben fluid tendenziell Aufenthalt in filament-form länger und bildet Perlen, die entlang der Filamente, die schließlich rutschte aus Tröpfchen.

„Was wir sahen, war überraschend in vielerlei Hinsicht,“ Bourouiba sagt. „Wir erwarten, um zu sehen Tröpfchen kommen voll gebildet aus den Atemwegen. Es stellt sich heraus, dass das gar nicht der Fall. Und dies gibt uns eine gute baseline für die Erweiterung unserer mechanistischen Verständnis von gewaltsamen Abläufe.“

Fluid data

Bourouiba ist derzeit die Einrichtung eines neuen Labor-Raum am MIT speziell für parallele Experimente zu verstehen, verschiedene Modi der übertragung von Krankheiten. Dieser Raum wird auch eine kleinere, Klima-kontrollierten Kammer, in der Sie in der Lage sein zu visualisieren, niesen, Husten, und anderen Modi der übertragung von Krankheiten, die in Zusammenarbeit mit medizinischen Partnern.

„Eines der wichtigsten Ziele habe ich für das Labor ist der Umgang mit Kälte und der Grippe,“ Bourouiba sagt. „Manchmal sind die Symptome schwer zu unterscheiden. Im kommenden Jahr, an verschiedenen kalt-und Grippe-Saisons, werden wir die Rekrutierung von Probanden, denen wir mit arbeiten können, sehen Sie in der Infektion und in der Gesundheit.“

Bourouiba werden Aufruf für freiwillige, die das neue Labor in der nahen Zukunft.

Sie sagt, dass letztendlich die harten Daten auf das droplet-Distributionen helfen, besser vorherzusagen und zu verhindern, eine Krankheit zu verbreiten.

„Die Art, wie die übertragungswege sind quantifiziert noch heute verlassen sich immer noch auf die traditionelle Art und Weise, die sich durchgesetzt hat für Hunderte von Jahren, die Menschen zu reden, Umfrage, die Sie Sprachen, wo sind Sie geblieben, et cetera,“ Bourouiba sagt. „Es gibt klare Grenzen für die Genauigkeit der erfassten Daten über diesen Prozess, und wir versuchen, genauere Maßnahmen der Verschmutzung und der reicht, um root disease control and prevention strategies in physical sciences.“

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