我们知道,通过佩戴口罩,我们可以帮助减少病毒的传播,我们知道并非每种类型的口罩都适用同样擅长阻挡病毒飞沫当我们咳嗽、打喷嚏、说话,甚至只是呼吸时。 但我们如何才能真正确定呢?
除了简单地相信制造商的说法之外,如果您想以某种方式测试不同的口罩以比较他们提供的保护程度在现实世界中,你会怎么做?
杜克大学科学家的新研究表明,设计测试实际上并不需要那么多。 在一个概念验证研究他们拼凑了一个简单、低成本的激光设备,并进行了一项实验,比较了 14 种不同类型的口罩和面罩。
测试过的口罩。 (Fischer 等人,《科学进展》,2020)
首席研究员兼分子成像专家马丁·费舍尔(Martin Fischer)在新闻问答中表示:“根本问题是,特定类型的口罩能否有效防止飞沫扩散。”
这个问题特别相关 ,考虑到很多人已经采取购买布口罩在线,或自己在家制作口罩。
虽然专家们的普遍共识是所有这些宽松的口罩应该都有帮助减少 COVID-19 传播——这就是为什么目前世界上许多地方都强制要求佩戴面罩的原因——迄今为止,大多数口罩测试都是针对外科口罩和口罩等物品进行的。适配N95口罩,而不是宽松的织物口罩或面罩。
费舍尔说:“医务人员通常佩戴医用口罩,并且在临床环境中接受了大量测试。”
“但据我们所知,没有快速、简单且经济高效的方法来证明如此多种其他口罩类型的有效性。”
为了填补这一空白,费舍尔和他的团队设计了一种易于制作、成本低廉的激光实验,可用于测试不同类型的口罩如何阻挡人们说话时从嘴里喷出的微小飞沫。
在实验装置中,透镜将光学激光转变为一片光。 这种光片穿过黑暗的外壳(由纸板和胶带组成),当水滴穿过它时就会显示出来,结果由手机摄像头拍摄。
在实验中,人们会戴着 14 种不同的口罩和遮盖物,对着光片说话,说“大家保持健康”。
“我们证实,当人们说话时,小飞沫会被排出,因此疾病可以通过说话传播,而不需要咳嗽或打喷嚏,”费舍尔说。
“我们还可以看到,一些面罩在阻挡排出颗粒方面比其他面罩表现得更好。”
每个面罩的液滴计数结果。 (Fischer 等人,《科学进展》,2020)
结果显示,佩戴 N95 口罩可阻挡讲话者释放的飞沫量最多,其次是外科口罩,最后是聚丙烯口罩。
然而,各种其他口罩,包括棉质口罩,甚至针织口罩,都显示出阻挡飞沫的能力,带阀门版本的 N95 口罩也是如此,由于其排气阀,它的得分不如贴合的 N95 口罩。
费舍尔说:“这些阀门在吸气时关闭,但在说话时打开,从而排出未经过滤的空气。”
“换句话来说,它们在保护佩戴者免受外部环境影响方面做得很好,但在保护其他人免受佩戴者的影响方面做得很差,而第二个作用是减少 COVID-19 传播的重要作用。”
然而,最令人惊讶的是表底部的结果。 在阻挡飞沫方面,头巾的效果较差,但最糟糕的是戴颈部羊毛,研究人员发现这实际上是更差而不是不戴任何类型的面部遮盖物。
实验装置示意图。 (Fischer 等人,《科学进展》,2020)
这听起来有悖常理,可能需要进一步研究,但研究人员认为颈部羊毛实际上会使水滴在空气中扩散。
“常识告诉我们,穿什么都比什么都不穿好——但这里的情况并非如此,”费舍尔说。
“我们观察到,当演讲者戴上颈绒布时,飞沫的数量会增加。我们相信,我们的绒布材料会将讲话过程中发出的大液滴分解成几个较小的液滴。这可能会使佩戴这种口罩适得其反,因为较小的液滴更容易被气流带走并危及附近的人员。”
当然,研究人员急于强调,研究的重点实际上是他们开发的低成本测试方法,而不是他们自己的测试结果,即哪种口罩最有效和最不有效——因为可以进行同类测试比这里的概念验证研究更稳健、更系统。
也就是说,他们自己的测试确实值得深思,再次强调并不是每个口罩都是平等的,如果你真的想保护其他人并帮助减少冠状病毒的传播,你真的需要考虑你戴的是什么在你的脸上。
研究结果报告于科学进步。