У дослідженні, опублікованому в журналі, з'ясували, що краплі слини, які вилітають з рота при гучній промові, висять у повітрі ще протягом 8-14 хвилин. За кожну секунду мови людина створює в середньому дві з половиною тисячі крапель діаметром 10-20 мікрометрів. З урахуванням середнього вірусного навантаження при COVID-19 близько 40 відсотків цих крапель містять вірусні частинки і можуть заражати оточуючих хворого людей.
Давно відомо, що респіраторні віруси можуть передаватися через частинки слини при кашлі, чханні або навіть нормальному мовленні. Коли ми говоримо, кожну секунду в повітря вилітають тисячі крапель слини розміром від одного до 500 мікрометрів. У цих краплях можуть перебувати частинки різних вірусів і бактерій, у тому числі коронавірусу SARS-CoV-2. Однак роль маленьких крапель, які утворюються під час промови, в передачі вірусу вивчена слабо.
Швидкість осідання краплі на поверхню залежить від її розміру і вмісту нелетючих речовин (наприклад, білків, цукрів, ДНК). На повітрі вода швидко випаровується з краплі, і та починає падати повільніше: якщо частинка розміром 50 мікрометрів висохне до 10 мікрометрів, швидкість її падіння знизиться з семи до 0,35 сантиметрів на секунду. Чим крапля менша і чим більша в ній вміст нелетучих речовин, тим довше вона залишиться в повітрі.
На ймовірність передачі інфекції повітряно-крапельним шляхом впливає також і кількість вірусних частинок, які опиняться в краплі. У цьому випадку залежність від розміру зворотна: чим крапля більша, тим більше в ній вірусу і тим вища ймовірність зараження. Середнє вірусне навантаження одного мілілітра слини хворого на COVID-19 становить 7 мільйонів частинок. Ймовірність того, що в краплі діаметром 50 мікрометрів міститься хоча б одна вірусна частинка - 37 відсотків; для частинок діаметром 10 мікрометрів ймовірність знижується до 0,37 відсотків.
Філіп Анфінруд (Philip Anfinrud) з Національних інститутів охорони здоров'я США і його колеги візуалізували краплі за допомогою плоского променя лазера завтовшки 1 міліметр і висотою 15 сантиметрів. Через вузьку щілину промінь потрапляв у темну коробку висотою 60 сантиметрів, в якій вентилятор рівномірно розподіляв частинки в повітрі. Один з дослідників протягом 25 секунд голосно повторював у коробку «stay healthy» (будьте здорові). Цю фразу вибрали, так як при вимові звуку - частинки слини виділяються особливо активно. Через 10 секунд після закінчення промови вентилятор відключали. Розподіл частинок, які з'явилися в повітрі, записували на відео протягом 80 хвилин; за кількістю крапель у пласкому промені вираховували загальне число частинок в обсязі камери.
У початковий момент часу після відключення вентилятора у вікні спостереження (30 квадратних сантиметрів) літало в середньому дев'ять крапель. Значить, у всьому обсязі камери перебувало понад 60 тисяч частинок, а при виголошенні фрази кожну секунду викидалося близько двох з половиною тисяч крапель. Найяскравіші і, відповідно, великі частинки повністю осідали протягом восьми хвилин. Краплі поменше літали в повітрі протягом 14 хвилин.
За часом осідання крапель автори роботи розрахували середню швидкість падіння яскравої частинки - 0,06 сантиметрів на секунду. Ця швидкість осідання відповідає частинкам розміром близько чотирьох мікрометрів. Вода випаровується з краплі в перші секунди, а початковий діаметр крапель дорівнював 12-21 мікрометрам. Якщо вірусне навантаження слини хворого на COVID-19 становить 7 мільйонів частинок, то за одну секунду гучної мови людина виділяє щонайменше тисячу вірусовмісних крапель, які продовжують перебувати в повітрі не менше восьми хвилин.
Нещодавно ми писали про американську фізику, яка продемонструвала, що при чханні краплі рідини розлітаються на 7-8 метрів. Це відкриття є підставою для перегляду сучасних медичних рекомендацій, які засновані на дослідженнях 1930-х років.