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三层口罩对大飞沫最有效

冲击掩模表面的液滴记录在每秒20,000帧。这些时间序列图像在单层,双层掩模上的液滴冲击显示单层掩模的雾化液滴的总数计数与双层掩模相比,单层掩模显着更高,同时只有一个液滴通过三层掩模穿透。信用:Basu等人,科学推进,3月5日2021年

如果你要购买保护自己和他人免受COVID-19侵袭的口罩,请确保是三层口罩。你可能已经听说过这个建议,但研究人员现在发现了一个额外的原因,为什么三层口罩比单层或双层口罩更安全。

虽然这一建议最初是基于研究表明,三层口罩可以防止小颗粒通过口罩的毛孔,但研究人员现在表明,三层口罩也可以最有效地阻止咳嗽或打喷嚏时的大飞沫变成更小的飞沫。这些大的咳嗽飞沫可以穿过单层和双层口罩,雾化成小得多的飞沫,这一点尤其重要,因为这些小飞沫(通常称为气溶胶)能够在空气中停留更长的时间。研究人员研究了一层、两层和三层的医用口罩,以证明这一行为。

研究人员报告了他们的结果科学的进步3月5日

该团队指出,单层和双层掩模确实提供了阻止原始液滴的一些液体体积的保护,并且显着优于无掩模。他们希望制造商可以使用它们对理想面罩孔径,材料厚度和分层的发现来生产最有效的面罩设计。

图像

病毒载量被困在面罩层内的示意图。飞沫和病毒没有按比例绘制。Basu等人,《科学进展》,2021年3月5日

使用液滴发电机和高速时间流逝摄像头,来自加州大学圣地亚哥的工程师团队,印度科学学院和多伦多大学发现,违反了含有病毒模拟颗粒(VEPS)的大型呼吸液滴当它们击中单层掩码时雾化,许多VEPS都通过该图层。想象一下它像水滴一样破碎成较小的液滴,因为它被筛分通过筛子挤压。对于620微米液滴 - 来自咳嗽或喷嚏的大液滴的大小 - 单层外科掩模仅限制液滴体积的约30%;双层掩模更好地执行,限制液滴体积的约91%;虽然三层掩模可忽略不计,但几乎零液滴喷射。这见O也说明了这项研究。

“虽然预计大型固体颗粒在500 - 600微米范围内应该停止由单层面具平均30微米的孔隙大小,我们表明,液体滴情况并非如此,”阿布萨哈说,加州大学圣地亚哥分校的机械和航空航天工程教授,论文的合著者。“如果这些较大的呼吸道飞沫有足够的速度,就像咳嗽或打喷嚏时发生的那样,当它们落在这种材料的单层上时,它就会分散,并通过口罩上较小的毛孔被挤压。”

这是一个问题。液滴物理模型表明,虽然这些大水滴预计将下降到地面重力很快,现在小,50 - 80微米大小的液滴通过第一和第二图层的蒙版将在空中徘徊,在那里他们可以传播到人更大的距离。

该工程师团队还包括多伦多大学的Swetaprovo Chaudhuri教授和印度科学研究所的Saptarshi Basu教授,他们精通这种类型的实验和分析,尽管他们习惯于研究空气动力学和液滴的物理应用,包括推进系统,燃烧,或热喷雾。去年新冠肺炎疫情爆发后,他们将注意力转向了呼吸液滴物理学,并从那时起一直在研究呼吸液滴这些飞沫的运输及其在传播Covid-19型疾病中的作用

“我们在实验室里做了很多液滴撞击实验,”Saha说。“在这项研究中,使用了一种特殊的发生器来产生相对快速移动的液滴。然后,液滴被允许降落在一片口罩材料上——这可能是单层、双层或三层,取决于我们测试的是哪一层。同时,我们用高速摄像机观察液滴发生了什么。”

使用液滴发生器,他们能够改变液滴的大小和速度,以了解这如何影响粒子的流动。

接下来,该团队计划研究不同口罩材料的作用,以及潮湿或湿口罩对粒子摩擦的影响。


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