Om riktlinjerna från United States Centers for Disease Control and Prevention (CDC) inte räcker för att övertyga dig om att enbart ansiktsskydd inte bör användas för att stoppa spridningen av covid-19, då kanske en ny visualiseringsstudie gör det.

För att öka allmänhetens medvetenhet om effektiviteten av enbart ansiktsskydd samt ansiktsmasker med utandningsventiler, forskare från Florida Atlantic Universitys College of Engineering and Computer Science använde kvalitativa visualiseringar för att testa hur ansiktsskydd och masker med ventiler fungerar för att hindra spridningen av aerosolstora droppar. En utbredd allmän användning av dessa alternativ till vanliga masker kan potentiellt ha en negativ effekt på begränsningsinsatser.

För studien, precis publicerat i tidskriften Vätskors fysik , 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. Genom att placera ett ansiktsskydd av plast och en N95-klassad ansiktsmask med en ventil, de kunde kartlägga dropparnas vägar och visa hur de presterade.

Resultaten av studien visar att även om ansiktsskydd blockerar strålens första framåtrörelse, de utstötta dropparna rör sig relativt lätt runt visiret och sprids ut över ett stort område beroende på ljusa omgivningsstörningar. Visualiseringar för ansiktsmasken utrustad med en utandningsport indikerar att ett stort antal droppar passerar genom utandningsventilen ofiltrerad, vilket avsevärt minskar dess effektivitet som ett medel för källkontroll.

"Från denna senaste studie, vi kunde observera att ansiktsskydd kan blockera den initiala framåtrörelsen av den utandningsstrålen, dock, aerosoliserade droppar som skjuts ut med strålen kan röra sig runt visiret relativt lätt, sa Manhar Dhanak, Ph.D., avdelningsordförande, professor, och direktör för SeaTech, som skrev tidningen tillsammans med Siddhartha Verma, Ph.D., huvudförfattare och en biträdande professor; och John Frankenfeld, en teknisk expert, allt inom FAU:s institution för hav och maskinteknik. "Över tid, dessa droppar kan spridas över ett brett område i både laterala och längsgående riktningar, om än med minskande droppkoncentration."

För att demonstrera ansiktsskyddets prestanda, forskare använde ett horisontellt laserark förutom ett vertikalt laserark som avslöjar hur dropparna korsar horisontalplanet. Inte bara observerade forskarna spridning framåt av dropparna, de fann att droppar också spred sig i motsatt riktning. I synnerhet, ansiktsskydd i viss utsträckning hindrar de utandade dropparnas rörelse framåt, och masker med ventiler gör det i ännu mindre utsträckning. Dock, när den väl har släppts ut i miljön, de aerosolstora dropparna sprids brett beroende på ljusa omgivningsstörningar.

Liksom den N-95-klassade ansiktsmasken som användes i denna studie, andra typer av masker såsom vissa tygbaserade masker som finns kommersiellt är också utrustade med en till två utandningsöppningar, placerad på vardera sidan av ansiktsmasken. Den N95-klassade ansiktsmasken med utandningsventilen som användes i denna studie hade en liten mängd utandningsdroppar som flydde från gapet mellan maskens överkant och näsryggen. Dessutom, utandningsporten minskade avsevärt maskens effektivitet som ett sätt att kontrollera källkällor, eftersom ett stort antal droppar passerade genom ventilen ofiltrerat och obehindrat.

"Det finns en ökande trend att människor ersätter vanliga tyg- eller kirurgiska masker med genomskinliga ansiktsskydd av plast samt använder masker som är utrustade med utandningsventiler, ", sa Verma. "En drivande faktor för denna ökade användning är bättre komfort jämfört med vanliga masker. Dock, ansiktsskydd har märkbara luckor längs botten och sidorna, och masker med utandningsportar inkluderar en envägsventil som begränsar luftflödet vid inandning, men tillåter fritt utflöde av luft. Inandningsluften filtreras genom maskmaterialet, men utandningen passerar ofiltrerad genom ventilen."

Forskarna säger att nyckeln från denna senaste studie visar att ansiktsskydd och masker med utandningsventiler kanske inte är lika effektiva som vanliga ansiktsmasker för att begränsa spridningen av aerosoliserade droppar. Trots den ökade komforten som dessa alternativ erbjuder, de säger att det kan vara att föredra att använda välkonstruerade, högkvalitativa tyg- eller kirurgiska masker som har en enkel design, istället för ansiktsskydd och masker utrustade med utandningsventiler. Utbredd allmän antagande av alternativen, i stället för vanliga masker, kan potentiellt ha en negativ effekt på pågående åtgärder mot covid-19.

"Forskningen utförd av professorerna Dhanak och Verma om vikten av ordentliga ansiktsskydd för att stoppa spridningen av covid-19 har bokstavligen upplyst världen, sa Stella Batalama, Ph.D., dekanus för FAU:s College of Engineering and Computer Science. "Medan den breda acceptansen för behovet av ansiktsskydd har ökat stadigt, det finns en ökande trend av människor som ersätter vanliga tyg- eller kirurgiska masker med genomskinliga ansiktsskydd av plast, och med masker utrustade med utandningsventiler. Den här senaste forskningen ger viktiga bevis för att ytterligare stödja CDC:s riktlinjer och informera allmänheten att göra bättre val i sitt val av ansiktsskydd för deras fördel och för allmän säkerhet."