疫情发生后，从奉天（今沈阳）派来两名西医前来处置，但是他们能够调动和支配的人手只有五位同来的护士。而到达哈尔滨的第三天，伍连德得知傅家甸一名与当地人通婚的日本女人死于瘟疫，他决定解剖她的尸体。然而当时中国官民的观念中，解剖尸体是对死者的大不敬，不但社会风俗不容，当时的法律也是不被允许的。所以伍连德只能秘密进行。这一次尸体解剖，是中国第一例有记载的病理解剖。图为防疫总局官员合影。
更为艰苦的是，当时没有实验室，伍连德和助手只好在当地总商会借了一个房间做血液化验。在伍连德带来的贝克显微镜下，可以清楚地看到了一种椭圆形的疫菌——正是鼠疫。伍连德立即向大清外务部发去电文，报告此事，并且提出初步的防疫措施：控制铁路、公路交通，以防瘟疫蔓延；隔离疫区傅家甸；向关内征聘医生等。图为防疫总局医生合影。华人们都不同于官员，没有发辫。
伍连德发现，这一次疫情与以往人们对鼠疫的认知有很多冲突。初到哈尔滨时，一位姚姓中国医生向他报告了他的观察：傅家甸民居低矮肮脏，冬天门窗紧闭空气不流通，室内一人染病很快即感染全家——他认为这种病是在人与人之间通过飞沫和呼吸传播的急性肺部炎症。图为防疫总办谭观察与驻哈尔滨防疫陆军官员合影。
在伍连德到达哈尔滨前，日本南满铁路当局派了一名日本医生前来调查病因，他一到哈尔滨，就立即雇人捉老鼠，希望在老鼠身上发现鼠疫杆菌。但一连解剖了几百只，却没有发现一例带鼠疫菌的。基于种种事例，伍连德大胆提出，在傅家甸流行的鼠疫无需通过动物媒介，而可以通过呼吸之间的飞沫传染，他将此命名为“肺鼠疫”。 图为医生宿舍。
为了防止飞沫传染，伍连德设计了一种极其简单的双层纱布囊口罩，即用两层纱布，内置一块吸水药棉，戴上它就可以隔离病患，成本费仅需当时国币两分半钱。后来，在奉天（今沈阳）召开的万国鼠疫研究会上，各国一致赞成采用这种口罩。至今，医务人员仍在使用这种口罩，并称之“伍氏口罩”。图为检验解剖老鼠实验室。
之前，在伍连德与助手林家瑞到达哈尔滨的第二天，当地哈尔滨铁路交涉局总办于驷兴（后因防疫不力，被撤职）向他介绍情况时提及，这场瘟疫的最初感染者均是在满洲里一带草原猎捕旱獭的关内移民，这是伍连德在疫区第一次获得有关旱獭的信息。《盛京时报》在追述疫情源头时曾这样描述：“山东直隶两省无业游民相率猎满洲里山中，而山谷流血，原野厌肉，其狼藉实不堪形状。”图为傅家甸疫毙多人的天主堂。
哈尔滨的鼠疫被控制以后，1911年7月，伍连德与扎博罗特内等人组成的中俄联合考察队，到满洲里与西伯利亚及蒙古交界地一带，实地考察旱獭的情况。伍连德根据这次田野考察之后完成的《旱獭（蒙古土拨鼠）与鼠疫关系的调查》，1913发表在著名的英国医学期刊《柳叶刀》上。图为天主堂内疫毙二百五十人的病房。
1923年6月2日，伍连德再次赴中俄边境考察。这一次他幸运地捕获到了染疫的旱獭以及病疫而死的旱獭，获得珍贵的实验动物及标本。回国后，伍连德在哈尔滨滨江医院实验室进行“旱獭疫菌吸入性实验”，证明了旱獭之间可以不经过跳蚤，而是通过空气传播鼠疫杆菌；反过来也证明，人与人之间可以直接传播病菌。因为伍连德在这方面的贡献，1935年他被推举为诺贝尔医学奖候选人，成为第一位获此殊荣的华人。图为天主堂内污秽的房屋。
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