科學測試：不同材質口罩的作用

圖片來源：CC0 公共域
研究人員測試了從T恤、襪子，到牛仔褲和真空袋的幾乎所有材料，以確定哪種口罩材料能最有效地阻擋可能含有導致新冠肺炎COVID-19的SARS-CoV-2等病毒的超細顆粒。
來自英國劍橋大學（University of Cambridge）和美國西北大學（Northwestern University）的研究人員測試了不同織物，在模擬咳嗽或沉重呼吸的高速氣流下，濾過模擬大多數病毒的0.02到0.1微米顆粒時的有效性。他們還測試了N95和外科口罩，這兩種口罩在醫療保健中更常用。
以前的研究隻是在穿戴者正常呼吸，顆粒以較低速度呼出時，研究少量織物材料的有效性。本研究測試了更多的織物材料，並以更高的（濾過）速度測試它們，為織物口罩的有效性提供了更有力的證據。
研究結果發表在《BMJ Open》（BMJ Open）雜誌上，結果表明大多數用於非臨床口罩的織物在過濾超細顆粒方麵是有效的。盡管在某些方麵，可重複使用的HEPA真空袋實際上超過了N95的性能，但N95口罩仍是非常有效的。
至於自製口罩，由多層織物製成的口罩更有效，而同時添加了通常用於加固衣領內襯的材料的口罩，顯示出性能的大幅提高。 然而，這種性能的提高也使它們的通氣性比N95口罩更差。
研究人員還研究了不同織物在潮濕時和經過正常洗滌幹燥周期後的性能。他們發現，這些織物在潮濕時也很有效，並且在一個洗滌幹燥周期後仍能正常工作；盡管先前的研究表明，重複洗滌會使織物纖維降解。研究人員提醒說，口罩不應該無限期地重複使用。


圖片來源：Pixabay
論文的第一作者、劍橋大學工程係的Eugenia O'Kelly說：“自從COVID-19大流行以來，織物口罩已經成為我們新的生活必需品。在流感大流行的早期階段，當N95口罩供應非常短缺時，許多裁縫和製造商開始自己生產織物口罩，以滿足供不應求的情況，或者提供更實惠的選擇。”
雖然有許多線上資源指導人們自己製作口罩，但幾乎沒有科學證據證明什麽材料最適合做口罩。
O'Kelly說：“最初PPE和其他材質口罩的性能令人擔憂。作為一名工程師，我想更多地了解他們，我想知道不同材料在不同條件下的有效性，以及什麽才是最合適有效的材料。”


圖片來源：Pixabay
在本研究中，O'Kelly和同事們建立了一個由管狀物組成的裝置，中間有一個織物樣品。在儀器的一端產生霧化顆粒，並在它們以類似咳嗽的速度通過織物樣品的前後測量顆粒濃度水平。
研究人員還根據用戶的定性描述，測試了每種織物在呼吸阻力方麵的表現。O'Kelly說：“一種能很好地阻擋粒子，但會限製呼吸的口罩不是一種有效的口罩。 例如，牛仔布在阻擋粒子方麵是相當有效的，但很難呼吸，所以用一條舊牛仔褲做口罩可能不是個好主意。N95口罩比任何具有類似濾過效率的織物組合更容易呼吸。”
為了準備這項研究，研究人員谘詢了線上縫紉社區，以了解他們用什麽類型的織物來製作口罩。由於當時N95口罩嚴重短缺，一些裁縫報告說，他們正在試驗在口罩中插入帶有HEPA過濾器的真空袋。
研究人員發現，一次性和可重複使用的真空袋都能有效阻擋顆粒，但要注意的是，一次性真空袋不適合作口罩，因為它們在切割時會破裂，並且其材料可能含有不安全的吸入成分。
O' Kelly說：“材料阻擋顆粒的能力與材料的其他性質之間需要正確地平衡——我們希望這些材料能夠有效地過濾微粒，但我們也需要知道，它們不會讓使用者有吸入可能有害的纖維或皮棉的危險。”
研究人員提醒說，他們的研究有幾個局限性：即他們沒有研究口罩的適配度在顆粒過濾中的作用。在另一個相關的項目中，O'Kelly一直在研究如何提高口罩在醫療環境中的適合度。此外，許多病毒攜帶在液滴中，這些液滴比目前研究中觀察到的要大。
但O'Kelly表示，研究結果可能有助於裁縫和製造商選擇何種織物適合於製作口罩。 “我們已經表明，在N95口罩無法使用的緊急情況下，例如在這種大流行的早期，織物口罩在過濾可能含有病毒的顆粒時是有效的，即使在高速下也是如此。”
撰文：Sarah Collins
翻譯：胡舒昶
審校：巢栩嘉
引進來源：medicalxpress
引進鏈接：https://medicalxpress.com/news/2020-10-effectiveness-mask-materials.html


關注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書籍】，了解最新科普書籍
回複【團體定製】，了解最新團體定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習觀鳥相關科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情