Η δυναμική που αναπτύσσεται όταν βήχουμε μελετήθηκε από Κινέζους μηχανικούς, δείχνοντας ότι δημιουργούνται δίνες και ανάλογα με την κλίση του σώματος τα σταγονίδια από το στόμα μας κινούνται οριζόντια ή προς τα κάτω
Με το χειμώνα να μας κλείνει ολοένα και περισσότερο σε κλειστούς χώρους και την Όμικρον να εξαπλώνεται, οι επιστήμονες επανέρχονται στη μελέτη της δυναμικής με την οποία τα σταγονίδια του αναπνευστικού μας διαχέονται στο χώρο. Όμως η δημιουργία ενός μοντέλου που θα προβλέπει τη συμπεριφορά σωματιδίων μεγέθους από 1 μικρόμετρο μέχρι 1.000 μικρομέτρων, αποδεικνύεται ιδιαίτερα προκλητική. Οι ερευνητές παρομοιάζουν τη διασπορά των σταγονιδίων από βήχα, με ανθρώπους που ανεβοκατεβαίνουν σκάλες.
Στο AIP Advances, ο Hongping Wang και η ομάδα του από το Ινστιτούτο Μηχανικής και τη Σχολή Μηχανικών του Πανεπιστημίου της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών στο Πεκίνο, παρουσιάζουν μοντέλα που δείχνουν πώς κινούνται τα αναπνευστικά σταγονίδια από μια κούκλα μέσα σε μια σήραγγα νερού. Η σήραγγα έπαιρνε διάφορες κλίσεις, μιμούμενη ένα άτομο που ανεβοκατέβαινε σκάλες.
«Παρατηρούνται δύο διαφορετικά μοτίβα διασποράς σταγονιδίων, λόγω των διαφορετικών ροών», είπε ο Wang, συμπληρώνοντας πως «τα αποτελέσματα δείχνουν ότι πρέπει να βήχουμε με το κεφάλι προς τα κάτω για να διασφαλίσουμε ότι τα περισσότερα από τα σταγονίδια εισέρχονται στην περιοχή της απορροής».
Οι κούκλες, προϊόντα τρισδιάστατης εκτύπωσης με λευκή ρητίνη, είχαν η κάθε μία διαφορετική γωνία κλίσης ανάλογη με τη φυσική μας κλίση όταν ανεβαίνουμε ή κατεβαίνουμε σκάλες.
Οι ερευνητές, εκτός από την κούκλα τοποθέτησαν στη σήραγγα νερού και γυάλινα μικροσφαιρίδια.
Όταν φωτίζονταν από λέιζερ, τα μικροσφαιρίδια έδιναν τη δυνατότητα να οπτικοποιηθεί η ροή της κίνησης στο νερό πίσω από τις κούκλες. Αυτό το πεδίο ροής, μελετήθηκε χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται ταχύτητα μέτρησης εικόνας σωματιδίων.
Σε προσομοιώσεις υπολογιστή, τα σωματίδια που ήταν χαμηλότερα από το κεφάλι και κινούνταν προς το έδαφος «πιάνονταν» στη ροή του νερού γύρω από κάθε κούκλα και μετακινούνταν ακόμη πιο κάτω. Όσο για τα σωματίδια πάνω από το κεφάλι, αυτά μπορούσαν να μετακινούνται οριζόντια και σε σχετικά μεγάλες αποστάσεις, σαν να εκπέμπονταν από την κορυφή του κεφαλιού.
Στις κούκλες με κλίση ανόδου στη σκάλα, τα σωματίδια συγκεντρώνονταν κάτω από τον ώμο και συνέχιζαν να κινούνται προς τα κάτω σε μια μικρή απόσταση.
Στην προσομοίωση της κατάβασης, τα σωματίδια που διασκορπίζονταν πάνω από το κεφάλι, μεταφέρονταν σε μεγάλη απόσταση.
«Η μεγαλύτερη πρόκληση είναι πώς να χρησιμοποιήσουμε τα σωματίδια στο νερό για να προσομοιώσουμε τα σταγονίδια στον αέρα. Το πιο εκπληκτικό ήταν ότι τα σωματίδια υψηλότερα από το κεφάλι μπορούν να διανύσουν πολύ μεγαλύτερη απόσταση από τα σωματίδια χαμηλότερα από το κεφάλι, λόγω της επαγωγής της απορροής», κατέληξε ο Wang.
Τώρα, ο ερευνητές προγραμματίζουν να μελετήσουν τη συμπεριφορά των σωματιδίων όταν οι άνθρωποι βήχουν ενόσω περπατούν, τρισδιάστατα και σε πειραματικές συνθήκες.
