李玉国 - 机械工程 在传染病防控及生物医学的应用｜科研创新

考完文凭试，很多同学在大学选科时会报读工程学院的课程，但工程包罗土木工程、计算机科学、电机电子工程及机械工程等不同学系，同学对有关学科是否有深入的理解？就如我们机械工程，大家或会按字面理解为与机械相关，事实上，我们涉猎的层面很广，我的研究范畴就是机械工程中较冷门的一环，是关于建筑环境及室内环境通风，意外地先后在沙士和新冠两次大疫症期间，为追踪和控制传染病传播出一分力，也令外界更多关注及认识我们香港大学的研究。

助找沙士新冠播毒成因

机械工程在公共衞生的应用，已成为全球一个重要的研究方向，特别是在香港高楼大厦密集的高密度城市环境中，我们部分研究的焦点，就是减低病菌垂直传播的机会。在爆发疫症的现实环境中，机械工程学者的专业知识亦派上用场，有关建筑环境、室内气流及环境通风等因素的研究及分析，一直协助我们揭发疾病传播背后的原因，以及制定科学防控措施。

疫情期间的艰难时刻，大家深有感受，这些年来，我有幸在抗疫工作上有小小贡献。那些深刻的体验很难忘。2003年沙士爆发期间，我与多位机械工程学者同事，获邀到疫症重灾区作研究及实验，最终利用先进的计算流体力学模拟和热流体力学分析，拆解沙士病毒在淘大花园传播的途径和原因，以及威尔斯亲王医院8A病房空气流动对病毒传播的作用。当年做研究时，我们也有忐忑及恐惧，最希望是能教育公众，关注通风的重要。

时光匆匆，十多年后新冠疫情爆发，我和研究团队又到了多人感染疫症的地点考察，意图找出新冠病毒如何传播。在第五波疫情中，垂直传播感染爆发非常普遍，我们的研究重点放到大厦的排污渠管，最后得出的结论是，大厦排污系统及通风不足的污水管，造成的烟囱效应，是引发多宗确诊个案的可能原因。

简单而言，我们研究发现，包括人类唾液及排泄物的污水，先会经过大厦外垂直堆叠的污水渠，才连接到地下的公共排污渠道。在这过程中，污水与排污渠会发生复杂的水动力相互作用，形成细气溶胶（飞沫水滴）。当污水排走后，这些飞沫水滴却停留在污水渠内。我们忽略的是，当没有污水流过的时候，飞沫水滴会随排污渠内的空气，因应烟囱效应上升，令病毒可能外泄到室内环境中。

跨学科研究应对新兴难题

新冠疫情早期爆发的2020年初，我们与内地的疾控中心及不同大学的专家合作，分别对广州一家餐馆、湖南两辆巴士及东京的钻石公主号邮轮等爆发个案，进行流行病学和环境参数研究，我们认定室内空气不流通、通风不足，是病毒传播的关键因素。到第五波疫情时，大厦排污系统成为我们研究的重点课题。我希望透过研究得出的结论，能唤起社区对排污渠维修的关注。如何重新制定排污系统规格，设计监测有效排污系统，以及构建可行的楼宇设计，将是日后研究的议题，需要工程师及建筑师等不同专业的跨学科参与。

谈到跨学科合作，是今天做研究及创科业界的潮流，事实确有需要汇聚不同界别的专家，才能有效应对一些新兴的难题。过去有关疾病传播的研究，若非医学院和工程学院的同事携手合作，我们亦不能得到具有一定影响力的研究成果。跨学科研究的实践，令一些传统的工程学理论，如室内环境通风可以得到更广泛应用，不再局限于建筑工程等项目。工程技术及科技不断有新发明，我正期待机械工程未来在医疗及生物医学等领域的突破，在大数据及人工智能协助下，可以预期将有更多追纵及预早发现病症、研发药物等方面的研究发明，造福人类。

文：香港大学机械工程系建筑环境讲座教授李玉国

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文章刊于《星岛日报》2023年5月22日教育版专栏「大学之道」。

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