研究称脸型影响口罩贴合度 戴双层口罩可能不会显著提高效率

2022年05月19日 09:57 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

美国疾病控制与预防中心(CDC)在2022年初的一份更新指南中说,松散的布制口罩在防止COVID-19传播的作用最小,而N95和KN95口罩的保护作用最大。尽管如此,在该大流行病开始两年多后,人们仍未充分了解口罩的特点,以获得最理想的保护。在AIP出版社出版的《流体物理学》中,佛罗里达州立大学和约翰斯·霍普金斯大学的研究人员使用主成分分析(PCA)以及流体动力学模拟模型,显示了所有类型口罩的正确贴合的至关重要性,以及脸型如何影响最理想的贴合。

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该研究表明,戴两层不合适的口罩可能不会显著提高口罩的效率,而且会产生一种“虚假的安全感”。

更多的层意味着口罩的多孔性较差,导致更多的气流从口罩的周边空隙(侧面、顶部和底部)被迫流出,而口罩的安全性较差。双层口罩只有在良好的口罩贴合度下才能提高过滤效率,但也可能导致呼吸困难。

研究人员模拟了从一个成年男性的嘴里喷出的中度咳嗽气流,他戴着布口罩,耳朵上缠着弹性带。他们计算了在不同材料孔隙率水平下通过口罩前端和周边间隙的最大体积流速。

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为了获得更真实的三维脸部形状和尺寸,研究人员使用了PCA,它整合了从瑞士巴塞尔大学的头部扫描数据中检索到的100个成年男性和100个成年女性的头部数据。PCA浓缩了大量的变量集,同时保留了大部分的信息。

他们的模型显示了所有面部结构中典型的轻微不对称性是如何影响正确的口罩贴合度的。例如,口罩在面部左侧的贴合度可能比在右侧的贴合度更高。

“面部的不对称性对眼睛来说几乎是不可察觉的,但通过口罩的咳嗽气流就很明显,”共同作者、佛罗里达州立大学的 Tomas Solano 说。“对于这种特殊情况,观察到的唯一未经过滤的泄漏是通过顶部。然而,对于不同的脸型,通过口罩的底部和侧面的泄漏也是可能的。”

创建为每个人的脸定制的“设计师口罩”在规模上是不实际的。尽管如此,基于PCA的模拟仍可用于为不同人群设计更好的口罩,揭示男性和女性或儿童和老年人面部结构的一般差异以及通过口罩的相关气流。

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