Ansigtsskærme, masker med ventiler ineffektive mod spredning af COVID-19:undersøgelse

Hvis retningslinjerne fra USA's Centers for Disease Control and Prevention (CDC) ikke er nok til at overbevise dig om, at ansigtsskærme alene ikke bør bruges til at stoppe spredningen af ​​COVID-19, så vil måske en ny visualiseringsundersøgelse.

For at øge offentlighedens bevidsthed om effektiviteten af ​​ansigtsskærme alene såvel som ansigtsmasker med udåndingsventiler, forskere fra Florida Atlantic University's College of Engineering and Computer Science brugte kvalitative visualiseringer til at teste, hvordan ansigtsskærme og masker med ventiler præsterer i at forhindre spredningen af ​​dråber på størrelse med aerosol. Udbredt offentlig brug af disse alternativer til almindelige masker kan potentielt have en negativ effekt på afhjælpningsindsatsen.

Til studiet, netop offentliggjort i tidsskriftet Fysik af væsker , forskere anvendte flowvisualisering i laboratoriemiljøer ved hjælp af et laserlysark og en blanding af destilleret vand og glycerin til at generere den syntetiske tåge, der udgjorde indholdet af en hostestråle. De visualiserede dråber drevet ud af en mannequins mund, mens de simulerede hoste og nysen. Ved at placere en plastik ansigtsskærm og en N95-klassificeret ansigtsmaske med en ventil, de var i stand til at kortlægge dråbernes veje og demonstrere, hvordan de klarede sig.

Resultaterne af undersøgelsen viser, at selvom ansigtsskærme blokerer den første fremadgående bevægelse af strålen, de udstødte dråber bevæger sig relativt let rundt i visiret og spredes ud over et stort område afhængigt af lette omgivende forstyrrelser. Visualiseringer af ansigtsmasken udstyret med en udåndingsport indikerer, at et stort antal dråber passerer gennem udåndingsventilen ufiltreret, hvilket væsentligt reducerer dets effektivitet som et middel til kildekontrol.

"Fra denne seneste undersøgelse, vi var i stand til at observere, at ansigtsskærme er i stand til at blokere den indledende fremadgående bevægelse af den udåndede stråle, imidlertid, aerosoliserede dråber, der udstødes med strålen, er i stand til at bevæge sig rundt i visiret med relativ lethed, " sagde Manhar Dhanak, Ph.D., afdelingsformand, professor, og direktør for SeaTech, som var medforfatter til avisen sammen med Siddhartha Verma, Ph.D., hovedforfatter og en adjunkt; og John Frankenfeld, en teknisk professionel, alt sammen inden for FAU's Institut for Hav- og Maskinteknik. "Over tid, disse dråber kan spredes over et bredt område i både laterale og langsgående retninger, dog med faldende dråbekoncentration."

For at demonstrere ydeevnen af ​​ansigtsskærmen, forskere brugte et vandret laserark ud over et vertikalt laserark, der afslører, hvordan dråberne krydser det vandrette plan. Forskerne observerede ikke kun fremadgående spredning af dråberne, de fandt ud af, at dråber også spredte sig i den modsatte retning. Især ansigtsskærme hæmmer fremadgående bevægelse af de udåndede dråber til en vis grad, og masker med ventiler gør det i endnu mindre grad. Imidlertid, når de først er frigivet til miljøet, dråberne på størrelse med aerosol spredes bredt afhængigt af lysomgivelsesforstyrrelser.

Ligesom den N-95-klassificerede ansigtsmaske, der blev brugt i denne undersøgelse, andre typer masker, såsom visse stofbaserede masker, der er kommercielt tilgængelige, er også udstyret med en til to udåndingsporte, placeret på hver side af ansigtsmasken. Den N95-klassificerede ansigtsmaske med udåndingsventilen, der blev brugt i denne undersøgelse, havde en lille mængde udåndede dråber, der undslap fra mellemrummet mellem toppen af ​​masken og næseryggen. I øvrigt, udåndingsporten reducerede markant effektiviteten af ​​masken som et middel til kildekontrol, da et stort antal dråber passerede gennem ventilen ufiltreret og uhindret.

"Der er en stigende tendens til, at folk erstatter almindelige stof- eller kirurgiske masker med klare plastik ansigtsskærme samt bruger masker, der er udstyret med udåndingsventiler, " sagde Verma. "En drivende faktor for denne øgede anvendelse er bedre komfort sammenlignet med almindelige masker. Imidlertid, ansigtsskærme har mærkbare huller langs bunden og siderne, og masker med udåndingsporte inkluderer en envejsventil, som begrænser luftstrømmen ved indånding, men tillader fri udstrømning af luft. Den indåndede luft bliver filtreret gennem maskematerialet, men den udåndede ånde passerer ufiltreret gennem ventilen."

Forskerne siger, at nøglen fra denne seneste undersøgelse illustrerer, at ansigtsskærme og masker med udåndingsventiler måske ikke er så effektive som almindelige ansigtsmasker til at begrænse spredningen af ​​aerosoliserede dråber. På trods af den øgede komfort, som disse alternativer tilbyder, de siger, at det kan være at foretrække at bruge velkonstruerede, højkvalitets klud eller kirurgiske masker, der er af et almindeligt design, i stedet for ansigtsskærme og masker udstyret med udåndingsventiler. Udbredt offentlig vedtagelse af alternativerne, i stedet for almindelige masker, potentielt kan have en negativ effekt på den igangværende afbødningsindsats mod COVID-19.

"Den forskning udført af professorerne Dhanak og Verma om vigtigheden af ​​ordentlige ansigtsbeklædninger for at stoppe spredningen af ​​COVID-19 har bogstaveligt talt oplyst verden, " sagde Stella Batalama, Ph.D., dekan for FAU's Ingeniør- og Datalogihøjskole. "Mens den brede accept af behovet for ansigtsbeklædning er steget støt, der er en stigende tendens til, at folk erstatter almindelige klude eller kirurgiske masker med klare plastik ansigtsskærme, og med masker udstyret med udåndingsventiler. Denne seneste forskning giver vigtige beviser for yderligere at understøtte CDC-retningslinjer og informere offentligheden om at foretage bedre valg i deres valg af ansigtsbeklædning til deres fordel og for den offentlige sikkerhed."