Aquí hay un incentivo para cubrirse la boca la próxima vez que estornude: los nuevos videos de alta velocidad capturados por los investigadores del MIT muestran que cuando una persona estornuda, lanzan una capa de líquido que se hincha, luego se rompe en largos filamentos que se desestabilizan, yfinalmente se dispersa como un rocío de gotas, similar a la pintura que se lanza por el aire.
Utilizando dos cámaras de alta velocidad, los investigadores registraron más de 100 estornudos de sujetos humanos sanos y capturaron la fracción de un segundo durante la cual se expulsa fluido de la boca y se lanza al aire. Casi cada estornudo produce la misma pinturapatrón de fragmentación del líquido, con ligeras variaciones: cuanto más elástico sea el líquido, o saliva, más tiempo viajará el líquido antes de romperse en gotas.
Este patrón complejo de ruptura de fluidos va en contra de lo que la mayoría de las personas espera, que es que un estornudo produce un rociado de gotas simple y uniforme.
"Es importante entender cómo se produce el proceso de ruptura o fragmentación de fluidos", dice Lydia Bourouiba, profesora asistente de Esther y Harold E. Edgerton y directora del Laboratorio de Dinámica de Fluidos de Transmisión de Enfermedades en el MIT.la física de la ruptura nos dice en términos de distribución del tamaño de gota y la predicción resultante del rango de contaminación aguas abajo? "
Bourouiba dice que comprender cómo los estornudos dispersan las gotas puede ayudar a los investigadores a mapear la propagación de infecciones a través del medio ambiente, así como a identificar a las personas que pueden ser "súper esparcidoras".
"Esta línea de trabajo nos abre el camino para obtener información sobre la variabilidad entre sujetos humanos y determinar en qué medida el proceso de ruptura del líquido mucosalivario nos brinda información sobre la fisiología interna del huésped", dice Bourouiba.
Bourouiba y sus colegas, incluidos Barry Scharfman, un ex estudiante de posgrado del MIT; Alexandra Techet, profesora asociada de ingeniería mecánica; y John Bush, profesor de matemáticas, han publicado sus hallazgos en la revista Fluidos experimentales .
estallando la burbuja
El trabajo actual se basa en la investigación que Bourouiba y Bush informaron en 2014, en la que mostraron que la tos y los estornudos producen nubes de gas que transportan gotitas infecciosas hasta 200 veces más lejos de lo que hubieran viajado si simplemente fueran gotas desconectadas.
Esta vez, Bourouiba centró las imágenes de alta velocidad en la distribución de gotas producidas por los estornudos, una expulsión más violenta, en comparación con la tos.
Para sus experimentos, los investigadores colocaron a cada uno de los tres sujetos humanos contra un fondo negro y otras configuraciones, y establecieron dos cámaras monocromas de alta velocidad, enfocadas justo en frente de la boca del sujeto. Para inducir estornudos, "hicieron cosquillas" allas narices de los sujetos y luego registraron la mayor cantidad posible de estornudos, una ventana corta de menos de 200 milisegundos.
Después de analizar más de 100 estornudos, los investigadores identificaron un patrón común: inmediatamente después de salir de la boca, el líquido exhalado puede formar una lámina ancha que se hincha con la expulsión simultánea de aire. A medida que viaja por el aire, el globo explotafilamentos delgados que eventualmente se separan en gotas individuales de varios tamaños que finalmente caen al suelo o permanecen suspendidas en la nube turbulenta.
El equipo también observó una variación interesante. Para los sujetos con más saliva elástica, el fluido expulsado tendía a permanecer en forma de filamento por más tiempo, formando perlas a lo largo de los filamentos que finalmente se deslizaron como gotas.
"Lo que vimos fue sorprendente en muchos aspectos", dice Bourouiba. "Esperábamos ver que las gotas salieran completamente formadas del tracto respiratorio. Resulta que ese no es el caso en absoluto. Y esto nos da una buena línea de base para expandirnosnuestra comprensión mecanicista de los vencimientos violentos "
datos fluidos
Bourouiba está instalando un nuevo espacio de laboratorio en el MIT específicamente diseñado para acomodar experimentos paralelos para comprender varios modos de transmisión de enfermedades. Este espacio también incluirá una cámara más pequeña y climatizada en la que podrá visualizar estornudos, tosy otros modos de transmisión de enfermedades, en colaboración con socios médicos.
"Uno de los objetivos importantes que tengo para el laboratorio es combatir el resfriado y la gripe", dice Bourouiba. "A veces los síntomas son difíciles de distinguir. En el próximo año, en diferentes estaciones de resfriados e influenza, estaremos reclutando humanossujetos con quienes podemos trabajar para verlos en infección y en salud "
Bourouiba llamará a voluntarios para el nuevo laboratorio en un futuro próximo.
Ella dice que, en última instancia, los datos concretos sobre las distribuciones de gotas ayudarán a predecir y prevenir mejor la propagación de una enfermedad.
"La forma en que las rutas de transmisión se están cuantificando aún hoy en día todavía se basa en la forma tradicional que ha prevalecido durante cientos de años, que es hablar con las personas para encuestar con quién hablaron, a dónde fueron, etc.", dice Bourouiba."Existen límites claros para la precisión de los datos adquiridos a través de este proceso, y estamos tratando de tener medidas más precisas de contaminación y rangos para el control de enfermedades de raíz y estrategias de prevención en las ciencias físicas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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