Khoa học về ho và hắt hơi

Giống như con người, tiếng ho cũng có hình dạng và kích cỡ. Nó có thể nông hoặc sâu, ngắn hoặc dài. Các nhà khoa học nghiên cứu cách ho và cách hắt hơi của chúng ta đã làm sáng tỏ con đường lan truyền của các loại vi rút ví dụ như vi rút cúm.

Đối với cúm lợn hiện được tuyên bố là đại dịch, các nhân viên y tế nói rằng cách tốt nhất để phòng tránh lây lan vi rút là rửa tay và che miệng khi ho hoặc hắt hơi. Đối với căn bệnh cảm lạnh thông thường cũng được áp dụng cùng lời khuyên như thế.

Ho

Hình ảnh khi một người khỏe mạnh ho. Mỗi tiếng ho đều có chứa các giọt nhỏ, nếu bị ốm, những giọt đó sẽ mang theo vi rút. (Ảnh: Gary S. Settles/ Đại học Penn)

Dõi theo sự phát triển của việc ho, các nhà khoa học sử dụng các cài đặt tỉ mỉ nhằm tiết lộ lượng nước bọt bị đẩy ra ngoài và nó lơ lửng ở những đâu.

Họ đã đề nghị người tham gia ho vào các tấm mặt nạ, sau đó xác định cẩn thận trọng lượng của mặt nạ trước và sau khi ho. Họ cũng minh họa hình ảnh tiếng ho với kỹ thuật chụp ảnh tinh tế và máy laze, sau đó sử dụng máy tính để mô hình hóa sự di chuyển của hàng ngàn phân tử nhỏ.

Các nhà khoa học cũng sử dụng mô hình thân thể người được làm nóng và các máy ho trong phòng chứa đầy giọt dầu ô liua nhỏ hoặc khói sân khấu để theo dõi đường di chuyển của không khí, nơi nó phân tán, và mức độ tiếp xúc của chúng ta đối với tiếng ho của người khác.

Tiếng ho thông thường thường bắt đầu với lần hít sâu, sau đó không khí bị nén trong phổi rồi bị đẩy ra ngoài chỉ trong vài phần của một giây.

Tiếng ho thông thường của con người có thể làm đầy 3/4 của một chai xô đa 2 lít nhưng làm đầy bằng không khí. Luồng khí bắn ra khỏi phổi theo dạng tia kéo dài vài feet. Ho cũng đồng thời đẩy ra hàng ngàn giọt nước bọt nhỏ. Khoảng 3.000 giọt nhỏ bị đẩy ra ngoài trong một lần ho, một số giọt bay ra khỏi miệng với tốc độ lên tới 50 dặm một giờ.

Hắt hơi

Bức ảnh về một người khi hắt hơi mà bạn đang xem không phải trò đùa. Nó tiết lộ hình ảnh các giọt nước bọt và tồn tại đủ lâu trên nắm cửa hay lơ lửng để lây nhiễm sang người khác. Hình ảnh minh họa cho lý do tại sao bạn nên che miệng khi hắt hơi hoặc ho để bảo vệ người khác không tiếp xúc với vi khuẩn. Đó cũng là lý do tại sao bạn cần phải rửa tay thường xuyên khi những người khác không thường xuyên che miệng khi hắt hơi. (Ảnh: CDC/James Gathany)

Hắt hơi thậm chí còn tệ hơn ho. Nó bắt đầu ở cuống họng và đẩy ra nhiều giọt nhỏ hơn – lên tới tận 40.000 giọt – một số bắn ra với tốc độ phản lực, trên 200 dặm một giờ. Đa số các giọt nhỏ đều có đường kính chưa đầy 100 micron – chỉ bằng bề dày của một sợi tóc con người. Nhiều giọt nhỏ đến nỗi không thể quan sát được bằng mắt thường.

Nhà nghiên cứu động lực học chất lưu Bakhtier Farouk thuộc Đại học Drexel tại Philadelphia cho biết: “Điều xảy ra với những giọt nhỏ này còn phụ thuộc vào kích cỡ của chúng”. Bakhtier Farouk hiện đang nghiên cứu phần mềm mô phỏng hình ảnh các giọt nhỏ có kích cỡ hiển vi di chuyển xung quanh căn phòng. 

Phần lớn các giọt nặng hơn và to hơn rơi xuống sàn nhanh chóng dưới tác động của lực hấp dẫn. Các giọt nhỏ hơn và nhẹ hơn (có đường kính chưa đầy 5 micron) ít chịu tác động của trọng lực nên có thể duy trì trạng thái lơ lửng trên không gần như vô định bởi chúng bị đưa đẩy và phân tán bởi các luồng khí trong phòng.

Sự chuyển động trong phòng cũng có thể khiến các giọt nặng hơn trở lại trạng thái lơ lửng sau khi chúng đã rơi xuống mặt đất hoặc các bề mặt khác. Dọn giường trong bệnh viện cũng có thể hất tung các vi rút trên bề mặt ga trải. Mở cửa phòng nhanh chóng thay đổi luồng không khí trong phòng, cuốn theo các vi rút trên sàn. Ngay cả khi đi qua phòng cũng có thể làm lây lan các giọt nước bọt.

Nếu chúng ta ốm, các giọt nhỏ trong tiếng ho có thể chứa tới hai trăm triệu phân tử vi rút riêng lẻ. Con số này biến đổi đáng kể theo tiến trình mắc bệnh bởi hệ miễn dịch có thể tiêu diệt vi rút. Nhìn chung người ốm dễ lây bệnh cho người khác nhất ngay khi những triệu chứng đầu tiên xuất hiện, và khó lây bệnh nhất khi hệ miễn dịch của họ có khả năng tiêu diệt vi rút.

Lơ lửng trong không khí và sẵn sàng lây nhiễm

Một khi đã ở trong không khí, vi rút tồn tại trong các giọt nhỏ có thể sống vài giờ. Ngay cả khi các giọt nhỏ chạm vào một bề mặt nào đó, vi rút vẫn tồn tại và vẫn có thể truyền bệnh nếu những giọt này quay trở lại không khí. Khi giọt nước bọt chạm vào giấy, các phần tử vi rút của nó có thể tồn tại vài giờ. Trên thép hay nhựa, vi rút có thể tồn tại nhiều ngày.

Khi chúng ta hít phải, các giọt nhỏ đó sẽ bám vào các tế bào ở cuống họng nơi mà vi rút sẽ xâm nhập vào các tế bào này và bắt đầu phân chia. Điều này cũng có thể hoặc không thể gây bệnh. Theo Julian Tang – chuyên gia nghiên cứu vi rút tại Singapore, hàng rào phòng thủ tự nhiên của cơ thể được thiết kế để loại bỏ lây nhiễm; việc chúng ta có bị ốm hay không còn phụ thuộc vào lượng vi rút mà chúng ta hít phải và liệu hệ miễn dịch của chúng ta đã từng gặp loại vi rút này trước đây hay chưa.

Khi bị ốm, cơ thể chúng ta bắt đầu đối phó với sự lây nhiễm bằng cách sản sinh ra chất nhầy nhằm loại bỏ vi rút. Một phần nước nhầy được nuốt vào cổ mang theo vi rút xuống dạ dày rồi bị axit tại đó phân hủy. Một số vi rút ở trong họng sẽ bị đẩy ra ngoài khi chúng ta ho. Tiếng ho khi đó lại đẩy ra nước nhầy và vi rút mới ra ngoài, do đó lại bắt đầu một chu trình lây nhiễm mới.