För närvarande, Det finns inga specifika riktlinjer för de mest effektiva materialen och designerna för ansiktsmasker för att minimera spridningen av droppar från hosta eller nysningar för att lindra överföringen av covid-19. Även om det har gjorts tidigare studier om hur masker av medicinsk kvalitet fungerar, uppgifter om tygbaserade beläggningar som används av den stora majoriteten av allmänheten är sparsamma.

Forskning från Florida Atlantic University's College of Engineering and Computer Science, precis publicerat i tidskriften Vätskors fysik , demonstrerar genom visualisering av emulerad hosta och nysningar, en metod för att bedöma effektiviteten av ansiktsmasker för att blockera droppar. Skälet bakom rekommendationen för användning av masker eller andra ansiktsskydd är att minska risken för korsinfektion via överföring av luftvägsdroppar från infekterade till friska individer.

Forskare använde flödesvisualisering i en laboratoriemiljö med hjälp av ett laserljusark och en blandning av destillerat vatten och glycerin för att generera den syntetiska dimman som utgjorde innehållet i en hoststråle. De visualiserade droppar som drevs ut från en skyltdockas mun samtidigt som de simulerade hosta och nysningar. De testade masker som är lätt tillgängliga för allmänheten, som inte drar sig undan utbudet av medicinska masker och respiratorer för vårdpersonal. De testade ett ettskikts bandana-stiltäcke, en hemmagjord mask som syddes med två lager av bomullsquilttyg bestående av 70 trådar per tum, och en icke-steril konliknande mask som finns på de flesta apotek. Genom att placera dessa olika masker på skyltdockan, de kunde kartlägga dropparnas vägar och visa hur olika de presterar.

Resultaten visade att löst vikta ansiktsmasker och överdrag i bandana-stil ger minimal stoppförmåga för de minsta aerosoliserade andningsdropparna. Välpassade hemgjorda masker med flera lager quilttyg, och koniska masker från hyllan, visade sig vara den mest effektiva för att minska droppspridningen. Dessa masker kunde minska hastigheten och räckvidden för andningsstrålarna avsevärt, om än med visst läckage genom maskmaterialet och från små springor längs kanterna.

Viktigt, avtäckta emulerad hosta kunde resa märkbart längre än den för närvarande rekommenderade 6-fots distansriktlinjen. Utan mask, droppar reste mer än 8 fot; med en bandana, de reste 3 fot, 7 tum; med en vikt bomullsnäsduk, de reste 1 fot, 3 tum; med den sydda quiltade bomullsmasken, de reste 2,5 tum; och med masken i konstil, dropparna färdades omkring 8 tum.

"Förutom att ge en första indikation på effektiviteten av skyddsutrustning, de bilder som används i vår studie kan hjälpa till att förmedla till allmänheten logiken bakom riktlinjer för social distansering och rekommendationer för användning av ansiktsmasker, sa Siddhartha Verma, Ph.D., huvudförfattare och en biträdande professor som skrev artikeln tillsammans med Manhar Dhanak, Ph.D., avdelningsordförande, professor, och direktör för SeaTech; och John Frakenfeld, teknisk paraprofessionell, allt inom FAU:s institution för hav och maskinteknik. "Att främja en bred medvetenhet om effektiva förebyggande åtgärder är avgörande vid denna tidpunkt eftersom vi observerar betydande toppar i fall av covid-19-infektioner i många stater, särskilt Florida."

När skyltdockan inte var försedd med en mask, de projicerade droppar mycket längre än de 6-fots avståndsriktlinjer som för närvarande rekommenderas av United States Centers for Disease Control and Prevention. Forskarna observerade droppar som rörde sig upp till 12 fot inom cirka 50 sekunder. Dessutom, spårämnesdropparna förblev svävande i luften i upp till tre minuter i den stilla miljön. Dessa observationer, i kombination med andra nya studier, föreslår att nuvarande riktlinjer för social distansering kan behöva uppdateras för att ta hänsyn till aerosolbaserad överföring av patogener.

"Vi fann att även om de obehindrade turbulenta jetstrålarna observerades färdas upp till 12 fot, en stor majoritet av de utsprutade dropparna föll till marken vid det här laget, " sa Dhanak. "Viktigt, både antalet och koncentrationen av dropparna kommer att minska med ökande avstånd, vilket är den grundläggande motiveringen bakom social distansering."

Patogenen som är ansvarig för covid-19 finns främst i luftvägsdroppar som stöts ut av infekterade individer under hosta, nysning, eller till och med prata och andas. Förutom covid-19, andningsdroppar är också det primära överföringsmedlet för olika andra virala och bakteriella sjukdomar, som förkylning, influensa, tuberkulos, SARS (Svere Acute Respiratory Syndrome), och MERS (Mellanösterns respiratoriska syndrom), för att nämna några. Dessa patogener är inkapslade i luftvägsdroppar, som kan landa på friska individer och resultera i direkt överföring, eller på livlösa föremål, vilket kan leda till infektion när en frisk individ kommer i kontakt med dem.

"Våra forskare har visat hur masker kan avsevärt minska hastigheten och räckvidden för andningsdropparna och strålarna. Dessutom, de har avslöjat hur emulerad hosta kan resa märkbart längre än den för närvarande rekommenderade riktlinjen för avstånd på sex fot, sa Stella Batalama, Ph.D., dekanus för FAU:s College of Engineering and Computer Science. "Deras forskning beskriver proceduren för att sätta upp enkla visualiseringsexperiment med lättillgängliga material, som kan hjälpa vårdpersonal, medicinska forskare, och tillverkare för att bedöma effektiviteten av ansiktsmasker och annan personlig skyddsutrustning kvalitativt."