研究:潮濕的口罩仍能阻止呼吸道飛沫的滲透
一個國際研究小組在研究了不同層次的口罩在阻止呼吸道飛沫逃離口罩方面的有效性之後,現將注意力轉向模擬飛沫跟潮濕口罩接觸時的情況。 他們的結果顯示,潮濕的口罩仍能有效地阻止這些飛沫逃離口罩並被霧化為更小的、更容易傳播的氣溶膠顆粒。
這項研究只調查了潮濕口罩對飛沫滲透的影響;研究人員指出,人們應該遵循公共衛生指導,在口罩潮濕的情況下更換口罩,因為潮濕的口罩更難呼吸、過濾吸入的空氣的效率更低,並且跟乾燥的口罩相比,口罩邊緣的通風量更大。
“雖然對各種幹式口罩的功效進行了探討,但對濕式口罩還缺乏全面的調查。 然而消費者長期佩戴口罩,在這期間,由於呼吸、咳嗽、打噴嚏等釋放的呼吸道飛沫,口罩基體變得潮濕,”來自加州大學聖地牙哥分校、印度科學研究所和多倫多大學的工程師團隊在研究論文中寫道。 研究人員於12月7日將他們的發現發表在《Physical Review Fluids》上。
他們發現,也許跟直覺相反,潮濕的口罩實際上使這些呼吸道飛沫更難穿透並逃離口罩並分裂成更小的氣溶膠顆粒。 研究表明,這些更小的顆粒比落在地上的大飛沫更有可能通過在空氣中徘徊更長時間來傳播SARS-CoV-2病毒。 在對為什麼會發生這種情況的物理學建模時,研究人員發現像普通外科口罩這樣的疏水口罩跟像布質口罩這樣的親水口罩存在著兩種非常不同的機制。
為了準確研究濕性如何影響液滴滲透,研究人員使用注射泵產生了類比呼吸液滴,該泵緩慢地將液體通過針頭推到三種口罩材料之一上:一個外科口罩和兩個不同厚度的布質口罩。 研究人員用一台高速攝像機記錄了液滴撞擊口罩時發生的情況,該攝像機以每秒4000幀的速度捕捉撞擊並在口罩變得潮濕時繼續研究。
他們發現,跟乾燥時相比,咳嗽或打噴嚏時產生的飛沫必須以更高的速度通過口罩被推動。 在吸收率低的疏水性口罩上如外科口罩,呼吸道飛沫在口罩表面形成小珠子,這為受影響的飛沫提供額外的阻力進而防止可能的穿透。
親水布面罩則沒有表現出這種珠狀物;相反,布吸收液體,隨著面罩吸收更多的體積,濕潤的區域也在擴散。 這些布面罩的多孔基質被液體填滿,因此飛沫需要置換更大體積的液體才能穿透面罩。 由於這種額外的阻力,穿透力會變弱。
“總之,我們表明濕式口罩能比乾式口罩更好地限制彈道呼吸飛沫,”論文第一作者、加州大學聖地牙哥分校雅各布工程學院機械工程博士生Sombuddha Bagchi說道。
論文共同作者、加州大學聖地牙哥分校機械和航空航太工程系教授Abhishek Saha補充稱:”然而,我們還需要注意濕式口罩的側漏和透氣性,我們的研究中沒有調查這些問題。 ”