研究:潮湿的口罩仍能阻止呼吸道飞沫的渗透

2021年11月29日 13:57 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

一个国际研究小组在研究了不同层次的口罩在阻止呼吸道飞沫逃离口罩方面的有效性之后,现将注意力转向模拟飞沫跟潮湿口罩接触时的情况。他们的结果显示,潮湿的口罩仍能有效地阻止这些飞沫逃离口罩并被雾化为更小的、更容易传播的气溶胶颗粒。

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这项研究只调查了潮湿口罩对飞沫渗透的影响;研究人员指出,人们应该遵循公共卫生指导,在口罩潮湿的情况下更换口罩,因为潮湿的口罩更难呼吸、过滤吸入的空气的效率更低,并且跟干燥的口罩相比,口罩边缘的通风量更大。

“虽然对各种干式口罩的功效进行了探讨,但对湿式口罩还缺乏全面的调查。然而使用者长期佩戴口罩,在这期间,由于呼吸、咳嗽、打喷嚏等释放的呼吸道飞沫,口罩基体变得潮湿,”来自加州大学圣地亚哥分校、印度科学研究所和多伦多大学的工程师团队在研究论文中写道。研究人员于12月7日将他们的发现发表在《Physical Review Fluids》上。

他们发现,也许跟直觉相反,潮湿的口罩实际上使这些呼吸道飞沫更难穿透并逃离口罩并分裂成更小的气溶胶颗粒。研究表明,这些更小的颗粒比落在地上的大飞沫更有可能通过在空气中徘徊更长时间来传播SARS-CoV-2病毒。在对为什么会发生这种情况的物理学建模时,研究人员发现像普通外科口罩这样的疏水口罩跟像布质口罩这样的亲水口罩存在着两种非常不同的机制。

为了准确研究湿性如何影响液滴渗透,研究人员使用注射泵产生了模拟呼吸液滴,该泵缓慢地将液体通过针头推到三种口罩材料之一上:一个外科口罩和两个不同厚度的布质口罩。研究人员用一台高速摄像机记录了液滴撞击口罩时发生的情况,该摄像机以每秒4000帧的速度捕捉撞击并在口罩变得潮湿时继续研究。

他们发现,跟干燥时相比,咳嗽或打喷嚏时产生的飞沫必须以更高的速度通过口罩被推动。在吸收率低的疏水性口罩上如外科口罩,呼吸道飞沫在口罩表面形成小珠子,这为受影响的飞沫提供额外的阻力进而防止可能的穿透。

亲水布面罩则没有表现出这种珠状物;相反,布吸收液体,随着面罩吸收更多的体积,湿润的区域也在扩散。这些布面罩的多孔基质被液体填满,因此飞沫需要置换更大体积的液体才能穿透面罩。由于这种额外的阻力,穿透力会变弱。

“总之,我们表明湿式口罩能比干式口罩更好地限制弹道呼吸飞沫,”论文第一作者、加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院机械工程博士生Sombuddha Bagchi说道。

论文共同作者、加州大学圣地亚哥分校机械和航空航天工程系教授Abhishek Saha补充称:“然而,我们还需要注意湿式口罩的侧漏和透气性,我们的研究中没有调查这些问题。”

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