李玉國 - 機械工程 在傳染病防控及生物醫學的應用｜科研創新

考完文憑試，很多同學在大學選科時會報讀工程學院的課程，但工程包羅土木工程、計算機科學、電機電子工程及機械工程等不同學系，同學對有關學科是否有深入的理解？就如我們機械工程，大家或會按字面理解為與機械相關，事實上，我們涉獵的層面很廣，我的研究範疇就是機械工程中較冷門的一環，是關於建築環境及室內環境通風，意外地先後在沙士和新冠兩次大疫症期間，為追蹤和控制傳染病傳播出一分力，也令外界更多關注及認識我們香港大學的研究。

助找沙士新冠播毒成因

機械工程在公共衞生的應用，已成為全球一個重要的研究方向，特別是在香港高樓大廈密集的高密度城市環境中，我們部分研究的焦點，就是減低病菌垂直傳播的機會。在爆發疫症的現實環境中，機械工程學者的專業知識亦派上用場，有關建築環境、室內氣流及環境通風等因素的研究及分析，一直協助我們揭發疾病傳播背後的原因，以及制定科學防控措施。

疫情期間的艱難時刻，大家深有感受，這些年來，我有幸在抗疫工作上有小小貢獻。那些深刻的體驗很難忘。2003年沙士爆發期間，我與多位機械工程學者同事，獲邀到疫症重災區作研究及實驗，最終利用先進的計算流體力學模擬和熱流體力學分析，拆解沙士病毒在淘大花園傳播的途徑和原因，以及威爾斯親王醫院8A病房空氣流動對病毒傳播的作用。當年做研究時，我們也有忐忑及恐懼，最希望是能教育公眾，關注通風的重要。

時光匆匆，十多年後新冠疫情爆發，我和研究團隊又到了多人感染疫症的地點考察，意圖找出新冠病毒如何傳播。在第五波疫情中，垂直傳播感染爆發非常普遍，我們的研究重點放到大廈的排污渠管，最後得出的結論是，大廈排污系統及通風不足的污水管，造成的煙囪效應，是引發多宗確診個案的可能原因。

簡單而言，我們研究發現，包括人類唾液及排泄物的污水，先會經過大廈外垂直堆疊的污水渠，才連接到地下的公共排污渠道。在這過程中，污水與排污渠會發生複雜的水動力相互作用，形成細氣溶膠（飛沫水滴）。當污水排走後，這些飛沫水滴卻停留在污水渠內。我們忽略的是，當沒有污水流過的時候，飛沫水滴會隨排污渠內的空氣，因應煙囪效應上升，令病毒可能外泄到室內環境中。

跨學科研究應對新興難題

新冠疫情早期爆發的2020年初，我們與內地的疾控中心及不同大學的專家合作，分別對廣州一家餐館、湖南兩輛巴士及東京的鑽石公主號郵輪等爆發個案，進行流行病學和環境參數研究，我們認定室內空氣不流通、通風不足，是病毒傳播的關鍵因素。到第五波疫情時，大廈排污系統成為我們研究的重點課題。我希望透過研究得出的結論，能喚起社區對排污渠維修的關注。如何重新制定排污系統規格，設計監測有效排污系統，以及構建可行的樓宇設計，將是日後研究的議題，需要工程師及建築師等不同專業的跨學科參與。

談到跨學科合作，是今天做研究及創科業界的潮流，事實確有需要匯聚不同界別的專家，才能有效應對一些新興的難題。過去有關疾病傳播的研究，若非醫學院和工程學院的同事攜手合作，我們亦不能得到具有一定影響力的研究成果。跨學科研究的實踐，令一些傳統的工程學理論，如室內環境通風可以得到更廣泛應用，不再局限於建築工程等項目。工程技術及科技不斷有新發明，我正期待機械工程未來在醫療及生物醫學等領域的突破，在大數據及人工智能協助下，可以預期將有更多追縱及預早發現病症、研發藥物等方面的研究發明，造福人類。

文：香港大學機械工程系建築環境講座教授李玉國

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文章刊於《星島日報》2023年5月22日教育版專欄「大學之道」。

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