讓世衛組織改變對疾病傳播看法的呼吸暖體假人
Nielsen 教授：帶大家認識呼吸暖體假人，我作為研究者最重要的工具之一。
一種特殊的測量工具，在新冠疫情期間，可以呼吸的暖體假人在感染風險研究方面發揮了至關重要的作用。
32年前，暖體假人出現在我的研究計畫中。它們有嘴巴、鼻子和肺。暖體假人給我和我的同事們提供了一個獨特的機會，讓我們了解空氣在我們每個人之間是如何流動的。
我利用呼吸暖體假人研究了從二手菸（被動吸菸）、疾病傳播（COVID-19），以及空氣品質以及房間內最佳氣候等各種問題。
暖體假人的呼吸功能，使複雜的數據視覺化，讓我們這些室內氣候研究人員在COVID-19疫情期間擁有了強大的發言權。
從商店櫥窗裡的人體模型到研究會議上的演示
作為人體的實驗模型，它可以測量體溫，並描述身體平均溫度和局部溫度的冷熱感覺。
例如，睡袋製造商可以透過在假人模型上進行測試來開發最舒適的產品，或開發工作服、運動服、制服等等。
我與奧爾堡大學的同事們一起進一步發展了Thomas Lund Madsen 的假人模型。因為我們需要一個能夠「呼吸」的發燒假人模型。
1992年，我們的夢想成真了！奧爾堡大學從丹麥PT-teknik公司購買了一個新研發的暖體假人模型。當時的暖體模型一般將原本為服飾店的模型改裝，並用於研究用途。
有了從丹麥PT Teknik公司購買的暖體假人，我們為這個模型連接了一個人工肺，進行全新的實驗。我們給她取名為Comfortina，因為室內氣候研究通常關注的是創造舒適的房間環境。
Comfortina為我們帶來了哪些機會？
加入了肺部，我們可以研究人體產生的空氣和能量流動；例如呼吸、熱量釋放、空氣流動，以及這些氣流如何與房間內的其他氣流相互作用；例如，來自通風或晾曬的空氣、來自熱源或冷表面的空氣、來自陽光照曬等等。
Comfortina的一個早期優點是，我們可以測量她暴露在污染空氣中的程度。房間內可能存在不同的溫度層。根據污染源的位置，空氣會形成高濃度或低濃度的污染層。這種分層會影響假人模型肺部受污染的程度。
首批研究成果發表於1994年重要的室內氣候會議之一—Roomvent。
這是呼吸暖體假人成名後的最初15分鐘，但絕非最後15分鐘。
二手菸暴露研究
起初，丹麥PT Teknik 生產的Comfortina 呼吸暖體假人用於二手菸相關研究。
2007年，公共場所室內吸菸未被禁止之前，人們對減少吸入二手菸的後果非常感興趣。為了研究二手煙，我們需要另一個人體模型，才可以研究兩個人之間所謂的氣溶膠動力學。也就是說，繪製人與人之間的空氣顆粒物的分佈圖，在本研究中為煙霧顆粒物。
我的同事Erik Bjørn開發了一個奧爾堡大學人體模型（AAU人體模型），它可以最佳地產生和測量人體周圍的氣流。然而，它不像Comfortina那樣有頭髮和衣服。透過兩個人體模型（一個吸煙者，一個不吸煙者），我們現在能夠確定，如果人們之間的距離較短，被動吸煙會產生顯著的影響。如果人們所處的房間通風不良，二手菸的影響仍然會存在。
關於二手菸的研究結果應被證明是進一步了解SARS和COVID-19等流行病的重要一步。
用於二手菸和空⽓傳播感染的研究項⽬中的丹麥PT Teknik 呼吸暖體假⼈Comfortina 和AAU⼈體模型
2002年非典肺炎SARS 疫情的爆發，呼吸暖體假人成為研究人與人之間空氣傳播的重要工具，但這些測量結果影響最大的地方是在新冠疫情期間。
當時我和36位國際研究人員組成研究小組，希望說服世衛組織接受新冠病毒也是透過空氣傳播的。最初，人們認為新冠病毒是透過人們彼此靠近時透過飛沫傳播以及透過相互接觸和觸摸帶有病毒的表面傳播的。
然而，某些疾病過程表明，感染可能會透過空氣傳播。在這裡，呼吸暖體假人模型成為了關鍵角色，因為它們可以測量和直觀地看到相互傳染的效果。
如圖2清楚顯示，空氣中的病毒顆粒/氣溶膠在靠近感染者的地方濃度很高，而在很遠的地方病毒會被稀釋到較低的水平。通風越好，病毒稀釋得越快。
圖2：此圖顯示了空氣中的小顆粒或液滴 (氣溶膠) 在傳染病人周圍的分佈情況的測量結果。接近呼氣時濃度最高，而遠距離處它會被稀釋到較低水平。這種流動和稀釋是由於人(呼吸暖體假人) 的存在和房間通風的結果：通風越多，空氣中較遠距離的空氣傳播顆粒就越少。這些結果有助於了解病毒所表現出的感染動態。並且讓人們認識到這種流行病是透過空氣傳播的。
經過一年的堅持。我們成功改變了世衛組織應對新冠肺炎疫情的指導方針。注意通風也成為一項建議，許多人在疫情期間開始打開窗戶，保持空氣流通。
如果人戴著口罩，圖2所示的流動模式會顯著改變。口罩的作用不只是捕捉病毒，還能起到防護作用。
它還可以透過偏轉感染者的呼氣來提供保護，這樣他們前面的人就不會在呼吸的空氣中吸入大量病毒。
大飛沫從嘴裡能飛多遠?
飛沫感染是新冠疫情期間的熱門話題。這時呼吸暖體假人也開始發揮作用研究一滴帶有新冠病毒的飛沫能漂浮多遠？
在實驗中，我們通常使用示蹤氣體或煙霧來標記空氣中的小顆粒，例如氣溶膠、病毒或細菌。然而呼吸暖體假人也可以用於大顆粒實驗，即飛沫感染實驗。
例如，可以在實驗中使用尺寸在10至30 μm 之間的校準灰塵(俗稱「亞利桑那道路灰塵」)。
此類實驗表明，30 μm大小的顆粒也可以在房間內空氣中傳播，因為它們會因通風和人體釋放的熱量而保持漂浮。
如今，具有呼吸功能的暖體假人在感染傳播研究中發揮著至關重要的作用，它們也用於訂立通風系統合適尺寸的規則。
研究表明，混合通風（即在空氣排出房間之前對其進行混合的通風）是短距離內最有效的抗病毒方法。
而置換通風會使房間內的空氣分層，因此更難稀釋感染者附近的病毒顆粒。另一方面，在某些情況下，當距離感染者一公尺或更遠時，它與混合通風一樣有效，甚至更好。
但仍需開發更多具有呼吸功能的暖體假人。
目前的研究工作都是基於完全相同的假人進行的，但在研究短距離感染傳播時，人體身高差異、口鼻細節差異都會發揮作用。此外，不同的人類活動、大聲和輕聲的說話等也必須考慮。
另外，行為和文化習慣的差異也會影響空氣傳播的強度。但這是另一個議題，呼吸暖體假人作為測量工具有不足之處。
理寶科技有限公司為丹麥PT TEKNIK指定代理
丹麥PT Teknik 呼吸暖體假人的發展歷程：
1984年，Peter Trans先生為丹麥技術大學(Technical University of Denmark, DTU)設計新型暖體假人的加熱和控制系統，參與了大量的研究項目，並做了大量的設計改進。
除了標準的發燒功能外，陸續還開發了出汗暖體假人、呼吸暖體假人和咳嗽假人，提供不同性別和尺寸選擇，以擴大暖體假人的應用範圍，並實現更真實的熱舒適模擬。
1996年Brohus第一次使用呼吸暖體假人評估室內空氣品質熱舒適。呼吸暖體假人的外形結構與一般暖體假人相似，除了具有形態結構外殼、表層皮膚、加熱元件及感測器外，還配備呼吸模擬系統，即人工肺，可由封閉氣缸或結構緊湊的真空泵實現，通過活塞的往復運動或真空泵的正反轉模擬呼吸過程，用於控制假人呼吸頻率、肺通氣量。
人工肺的輸出波形依賴系統的控製程序，目前部分呼吸機產生呼吸方波，但研究發現，人的呼吸波形接近正弦訊號。因此，為更精確地模擬人體呼吸，在吸人暴露實驗中，通常會採用輸出正弦訊號的人工肺。呼吸暖體假人可透過口腔或鼻子進行呼吸，在確保口腔和鼻子的幾何形狀與真人一致時，可較真實地模擬真人的呼出氣流。
丹麥PT TEKNIK 呼吸暖體假人也能模擬正玹訊號的呼吸波形並且建立呼出氣體的溫濕度特性，也可以選配咳嗽功能。
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