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新型冠狀病毒在飛沫與物體表面存活多久?在不銹鋼、塑膠留最久!?

miss9_96
・2020/03/27 ・1835字 ・閱讀時間約 3 分鐘

新型冠狀病毒 (SARS-CoV-2) 在飛沫(氣溶膠狀態)中可存活超過 3 小時。在塑膠和不鏽鋼表面,則可存活數天之久。1

新型冠狀病毒主要是透過含有病毒的飛沫傳播。因此,病毒在飛沫、以及在日常用品的表面能存活多久?就成了影響傳染力的關鍵。新英格蘭醫學期刊《 New England Journal of Medicine 》日前發佈了一篇研究,測試新型冠狀病毒在飛沫裡、紙板、銅器、塑膠和不鏽鋼表面上存活的時間 1

冠狀病毒在飛沫中可以活多久?

研究選擇了相對濕度為 65% 註1、溫度 21-23 ℃ 的空氣實驗環境;並將含病毒的液體霧化成氣溶膠 (aerosols) 狀態,即飛沫顆粒小於 5 μm 。而病毒濃度的選擇,參考了實際患者的鼻腔和喉嚨檢體數據,選擇和檢體相近的濃度 2, 註2。換言之,實驗模擬帶病毒患者噴出飛沫時,病毒在空氣中的環境。為了參考,團隊也選了 2003 年爆發的 SARS 病毒進行相同實驗為參考。

從結果中可以發現,兩種病毒(SARS 和新型冠狀病毒)在氣溶膠狀態下,即使經過 3 小時,仍可測得活病毒。而兩種病毒在氣溶膠的存活半衰期相差無幾。那麼,問題來了,既然它們在空氣飛沫中的存活力相同,那為什麼這次疫情比 2003 年更嚴重呢?有可能是這支新病毒在日常用品上的存活時間更久嗎?

兩種病毒在氣溶膠狀態下,隨時間狀態的效價變化。效價 (Titer):指每單位體積中,仍有感染力的病毒量,可被理解為「活病毒」的含量。(中文資訊為本文作者加註註3)。圖\van Doremalen, N., et al. (2020)
兩種病毒在氣溶膠狀態下,效價的半衰期。(中文資訊為本文作者加註註3)。圖\van Doremalen, N., et al. (2020)

冠狀病毒在紙板、銅器、不鏽鋼和塑膠表面中可以活多久?

團隊選了 4 種生活裡常見的材料,分別為紙板、銅、塑膠和不鏽鋼 註4,將含病毒的液體滴在材料表面,在不同的時間點量測病毒的效價(有效力)。

結果發現,兩種病毒在 4 種材料表面,以在塑膠和不鏽鋼表面的存活時間最久,直到 72 小時仍可被測得。而在紙板和銅表面,僅經過 24 和 8 小時就無法測到活病毒 註5

兩種病毒在 4 種物質表面,隨時間狀態的效價變化。(中文資訊為本文作者加註)。圖\van Doremalen, N., et al. (2020)
兩種病毒在 4 種物質表面,效價的半衰期。(中文資訊為本文作者加註)。圖\van Doremalen, N., et al. (2020)

兩種冠狀病毒皆能在塑膠和不鏽鋼表面存活數天,間接解釋了某些無法查得感染源之確診者的可能原因。這些無法追出感染源的患者,可能是觸摸了有活病毒的日常用品,因此即便與感染者沒有社會交集,仍可能被感染。

而重要的是,這兩種病毒在 4 種常見物質表面的存活半衰期相差無幾。換言之,兩次疫情的病毒本身的存活能力,沒有太多差異。所以現在疫情比 2003 年嚴重的原因,有可能是本次的病毒引起更多無症狀、輕症的感染者,讓民眾和醫療人員更難察覺,更難預防新一波的傳染,最終導致新一次的全球大瘟疫。

保持冷靜,繼續前進。 Keep Calm and Carry On.

註解

  1. 依據中央氣象局資料,台灣各都市都比此研究的環境更潮濕,各地的相對濕度幾乎都大於 65% ,落在 70-85% 之間。
  2. 此處的病毒量以 RT-PCR 量測的 Ct值 (cycle-threshold)為準,本研究的 Ct值在 20-22 之間。
  3.  TCID50 (50% tissue culture infective dose):中文直譯為半數組織感染劑量,用於病毒感染力強弱的判斷。可被理解為該濃度下,約有半數的細胞被病毒感染。更多詳情可參考 ATCC 說明。
  4. 研究使用四種材料之說明:紙板為實驗室當地購入;銅之純度為 99.9%;塑膠為聚丙烯 (PP; polypropylene);不鏽鋼等級為 AISI 304;空氣環境調整為相對濕度為 40% 、溫度 21-23 ℃ 。
  5. 研究團隊在文中特別說明,儘管在紙板上,相較於 SARS,新型冠狀病毒展現了較長的存活時間(8 vs 24 小時),但此處實驗值變動很大,因此不能斷言在紙板上,新型冠狀病毒有較佳的存活能力。

參考文獻

  1. van Doremalen N, Bushmaker T, Morris DH, Holbrook MG, Gamble A, Williamson BN, Tamin A, Harcourt JL, Thornburg NJ, Gerber SI, Lloyd-Smith JO, de Wit E, Munster VJ. (2020) Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMc2004973
  2. Lirong Zou, Feng Ruan, Mingxing Huang, Lijun Liang, Huitao Huang, Zhongsi Hong, Jianxiang Yu, Min Kang, Yingchao Song, Jinyu Xia, Qianfang Guo, Tie Song, Jianfeng He, Hui-Ling Yen, Malik Peiris, Jie Wu. (2020) SARS-CoV-2 Viral Load in Upper Respiratory Specimens of Infected Patients. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMc2001737

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miss9_96
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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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爸媽的話左耳進右耳出?其實都是噪音惹的禍!——如何找出最佳「訊噪比」?

雅文兒童聽語文教基金會_96
・2021/09/24 ・2843字 ・閱讀時間約 5 分鐘

作者 / 林堂智|雅文基金會聽語科學研究中心 研究助理

從生理結構來看,我們可以利用眼瞼作為視覺訊息接收的開關,閉上眼睛就能眼不見為淨。對於聽覺而言,這樣的按鈕也貌似存在,畢竟當一個人發呆、做白日夢時,即使別人喊破喉嚨,他沒有反應就是沒有反應,這不就是關閉聽覺的表現嗎?這種「你有說,但我沒聽到」的現象,究竟是怎麼發生的?讓我們繼續看下去!

常常把我的話當耳邊風!真是夠了!圖/pixabay

耳朵是無辜的!訊息的選擇大腦說了算

耳朵的主要工作僅止於訊息傳遞,而後續的訊息處理工作其實是由大腦完成的,也就是說,當這個全年無休的聲音接收器孜孜不倦地傳遞訊息,最終在眾多雜訊中,該聚焦處理哪些訊息是由大腦決定。在雜訊中聚焦處理訊息的能力稱作「聽覺注意力」。然而,聽覺注意力卻也容易受到認知負荷量噪音的影響。

在處理訊息的過程中,大腦需要提供燃料(認知資源)給聽覺注意力進行運作,然而資源有限[1],若是接收過多或太複雜的訊息,大腦便有可能因為運轉「過熱」而呈現放空或呆滯的狀態。就好比每台電腦都會有特定進行資料運算的空間,一旦超過負荷就會運轉緩慢或甚至當機。同理,當我們處在一個訊息繁雜的環境下,我們的聽覺注意力便有可能會無所適從,讓訊息接收和判斷更困難。

聽你想聽的,是人之常情

還好就如《人海中注意你的聲音、喧鬧中聽見我的名字:認識雞尾酒會效應[2]一文中,筆者透過雞尾酒會效應[3](Cherry,1953)討論聽覺注意力的展現與運轉機制。當訊息繁雜時,我們的注意力能選擇目標訊號來優先處理,並抑制非目標訊息的干擾。不過,若非目標訊息達到可被察覺的門檻(Threshold)時,我們仍會因此分心而被影響。

好比說,下課時正起勁地和同學聊最新的手遊,即使走廊吵雜,一聽到暗戀女孩的笑聲,耳朵還是會立刻豎起,心裡小鹿亂撞地慌張轉頭尋找她的蹤影。不過,當非目標訊息(aka噪音)太大聲時,還是會讓你「充耳,卻沒辦法聞」,想聽也聽不到。

充耳,卻沒辦法聞 ,想聽也聽不到。圖/Pexels

還是充耳不聞?也許就是噪音惹的禍!

噪音是一種人們不想(需)要(unwanted/undesired)的聲音,它不但會干擾思考、工作與日常,也會為身心理健康帶來負面影響。[4]日常生活中,噪音無處不在,不論是捷運站、學校教室、甚至是家中客廳的噪音皆可能影響語音察覺能力。過去研究顯示,70 dBA 以上的環境噪音(相當於使用吸塵器的音量)對於聽覺注意力有顯著的負面影響。[5] Zhang 等人的研究指出,在學校的環境噪音下(如:操場遊戲聲、電風扇運轉聲、窗外車流聲等),孩子於視覺追蹤作業的反應速度、任務準確性與注意力表現皆較差。[6]尤其在達 75dB SPL 的高強度噪音下,孩子需要耗費更多的認知資源才能維持注意力來接收與處理訊息。Fernandes 等人也發現高強度噪音會讓孩子的閱讀與理解作業表現較差。[7]

找出最好「訊噪比」,讓我們和噪音共處

然而,環境噪音的問題並非無法解決,現今許多科技產品,像是很多老師會佩帶的小蜜蜂麥克風,就能在教學現場克服環境噪音。這類科技產品可以讓目標訊息(老師說話的內容)更大聲,用來蓋過環境噪音,讓學童聽得更清楚。

訊息和噪音音量的比值又稱為訊噪比(Signal-to-Noise Ratio),可用於反映訊號清晰度。訊噪比值越高越有利於聆聽;當訊噪比越低或為負數時,則代表噪音比訊號的音量來得大,不利聆聽,就算想聽也是聽不清楚的。若要有效傳遞聲音訊息,較為理想的狀態是提高目標音量或是降低噪音音量,讓訊噪比維持在利於聆聽的值。

訊噪比值的高低,決定訊號內容的清晰度,也許試著將聲音訊號再放大聲一點或降低噪音的音量,打造利於聆聽的環境。圖/雅文基金會

別一竿子打翻一船人!你懂低訊噪的好嗎? 

雖然訊噪比和聆聽品質有關,但噪音真的只能夠扮演反派角色嗎?其實訊噪比的機制主要圍繞著「遮蔽」(Masking)的概念。當我們感知到噪音多於目標訊息時,則表示噪音已遮蔽目標訊號,可能因此發生訊息缺漏或難以察覺目標訊號的情況。

噪音遮蔽可分為能量遮蔽(energetic masking)與訊息遮蔽(informational masking)。[7] 能量遮蔽指噪音在時間和頻率上與目標音重疊,主要發生在聽覺外周(auditory periphery),例如隔壁鄰居的狗吠聲被豪大雨聲蓋過去了。訊息遮蔽則是噪音與目標音訊息由於其在認知層次上的相似性而在處理的過程中所造成的遮蔽。好比台語使用者聽到「脫口罩」時,因週遭環境語音的干擾,而聽成「脫褲走」的訊息判斷錯誤。[8,9] 

我們也能善用噪音遮蔽的特性改善生活品質。比如說,在日本或誠品書店洗手間常見的「音姬(OTOHIME)」機台會在有人如廁時,自動發出涓涓流水聲,用來遮蔽解放的尷尬聲響。聽覺系統作為全年無休的勞工,即使我們在睡覺,他仍在運作;因此只要有突然的聲音(狗叫聲、汽車引擎聲、打鼾聲等),皆可讓大腦警覺而使你驚醒。此時,頻率平穩一致的白噪音(吹風機、電風扇)和粉紅噪音(下雨聲、營火聲)就十分好用,可以遮蔽影響睡眠的外界聲音變化,達到噪音消除的作用,讓你一夜好眠。

噪音用得恰,如廁不尷尬。圖/tohoint.co.jp

不論處在哪種生活情境,噪音無處不在,且難以殲滅,不過我們可以使用一些策略來改善生活品質。例如:尋找適當的位置(背對噪音源或移駕到安靜角落)讓聆聽更輕鬆,或使用科技產品來降低噪音或提升目標音量,以凸顯目標訊息內容。最後,善用遮蔽效應即可抵銷噪音,提升學習、工作,甚至是休息時的效率與品質[10]

參考資料

  1. Kahneman D. (1973). Attention and Effort. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
  2. 雅文兒童聽語文教基金會(2021)。人海中注意你的聲音、喧鬧中聽見我的名字:認識雞尾酒會效應。泛科學
  3. Cherry, E. C. (1953). Some experiments on the recognition of speech, with one and with two ears. The Journal of the Acoustical Society of America25(5), 975–979.
  4. Fink, D. (2019, December). A new definition of noise: noise is unwanted and/or harmful sound. Noise is the new ‘secondhand smoke’. In Proceedings of Meetings on Acoustics 178ASA (Vol. 39, No. 1, p. 050002). Acoustical Society of America.
  5. Schlittmeier, S. J., Feil, A., Liebl, A., & Hellbrück, J. (2015). The impact of road traffic noise on cognitive performance in attention-based tasks depends on noise level even within moderate-level ranges. Noise & Health, 17(76), 148-157.
  6. Zhang, Z., Zhang, Y., & Kang, J. (2018). An Experimental Study on the Influence of Environmental Noise on Students’ Attention. In The 11th EuroNoise Conference, Crete.
  7. Fernandes, R. A., Vidor, D. C. G. M., & Oliveira, A. A. D. (2019). The effect of noise on attention and performance in reading and writing tasks. In CoDAS 31(4). Sociedade Brasileira de Fonoaudiologia.
  8. Yang, Z.-G., Song, Y.-W., Zhang T.-T., Li, L. (2014). The subcomponents of informational masking: Evidence from behavioral and neural imaging studies. Advances in Psychological Science, 22(3), 400-408.
  9. 徐灿、杨小虎、汪玉霞、张辉、丁红卫、刘畅(2018)。 语音型噪音对二语者汉语元音声调感知的影响。心理與行為研究16(1):22-30。
  10. Lu, S. Y., Huang, Y. H., & Lin, K. Y. (2020). Spectral content (colour) of noise exposure affects work efficiency. Noise & Health22(104), 19-27.

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雅文兒童聽語文教基金會_96
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雅文基金會提供聽損兒早期療育服務,近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育,並普及聽力保健知識,期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子,替聽損者營造更加友善的環境。
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