普林斯顿大学工程团队使用国家科学基金会快速拨款调查COVID-19无症状传播，测试预防策略

美国国家科学基金会(National Science Foundation)的一项资助将支持普林斯顿大学(Princeton)的研究人员，研究COVID-19如何通过呼吸和说话等日常社交互动，由没有症状的人传播。

霍华德的石头

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David Kelly Crow

由69年毕业的唐纳德·r·迪克森(Donald R. Dixon)教授霍华德·斯通(Howard Stone)和伊丽莎白·w·迪克森(Elizabeth W. Dixon)担任机械和航天工程教授的研究人员将在模拟人类呼吸和说话的过程中，研究流体力学如何影响气溶胶颗粒的传输。他们的发现将有助于解释没有症状的个体之间的相互作用如何有助于COVID-19和其他病毒感染的传播。普林斯顿大学的另一个研究小组最近发现，这种现象可能有助于病原体的长期生存。这项研究可以为减轻这种无症状传播提供干预措施。

斯通的提案通过国家科学基金会的快速反应研究(Rapid)项目获得了资助，该项目为应对紧急情况和意外事件的科学努力提供支持。普林斯顿大学其他通过该项目获得covid -19相关研究支持的教员包括工程学教授凯尔·贾米森和h·文森特·普尔;以及心理学和公共事务副教授阿林·科曼。

“这种关于咳嗽和打喷嚏的研究已经持续了几十年，”斯通说，他是机械和航天工程系的系主任。“我们对另一个问题产生了兴趣:呼吸和说话所创造的环境中有什么因素会将病毒传播给他人?”我们想要量化和定性地描述在社会互动过程中人类头部周围流动的流体力学和运输特征。”

斯通和他的团队正在使用数值模拟来描述人们呼吸和说话时头部周围的空气流动模式。他们还计划利用3d打印的球形塑料“头”进行实验室实验，模拟两个人的互动，并测量在模拟说话、放松呼气和吸气的条件下，气溶胶颗粒如何从“发射器”传递到“接收器”。研究人员将测试不同类型的口罩如何影响气溶胶的传输。

社会距离准则要求人们保持6英尺的距离，这部分是基于对咳嗽和打喷嚏的研究，但病毒通过呼吸、说话、大笑或唱歌传播的距离还没有得到很好的研究，斯通说。他的长期合作伙伴马努克阿伯卡里安(Manouk Abkarian)今年春天从法国蒙佩利埃大学(University of Montpellier)回到普林斯顿大学休假，从3月开始，两人开始在日常对话中讨论这个问题。

阿伯卡里安说:“人们已经研究了很多人是如何用肺、喉咙和嘴巴发出声音的，但是当你说话的时候，嘴巴周围的流体力学还没有得到很好的研究。”“我们真的很想了解它们是如何控制病原体从口腔中传播的。”

斯通和阿伯卡里安正在与蒙彼利埃大学(University of Montpellier)的研究员西蒙·门德斯(Simon Mendez)合作，门德斯正在进行计算流体动力学模拟，以补充该团队在普林斯顿大学的最初研究步骤。

斯通的研究考察了流体运动在各种环境下的基本问题，包括用于各种应用的微流控设备，用于更安全的水力压裂的泡沫，以及控制细菌生物膜的技术。为了在模拟对话中研究潜在的病毒传播，Stone的复杂流体小组将运用他们在高速成像和粒子图像测速方面的专业知识，这是一种使用可追踪粒子来测量流动速度和方向的方法。未来的研究可能还会考虑空气流通对这些流动的影响，以帮助制定公共空间的预防策略。

另一个有趣的问题是谈话者的相对定位。例如，在咖啡馆吃饭的两个人通常面对面坐着，“但由于你的呼吸方式，坐在彼此旁边可能会有好处，”斯通说。“我们不知道这个问题的答案。在科学文献中有很多对咳嗽和打喷嚏的关注，有很好的理由。但这些并不是唯一要问的问题。”