Als de richtlijnen van de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention (CDC) niet voldoende zijn om u ervan te overtuigen dat gezichtsschermen alleen niet mogen worden gebruikt om de verspreiding van COVID-19 te stoppen, dan zal misschien een nieuwe visualisatiestudie dat doen.

Om het publiek bewust te maken van de effectiviteit van alleen gezichtsschermen en gezichtsmaskers met uitademventielen, onderzoekers van het College of Engineering and Computer Science van de Florida Atlantic University gebruikten kwalitatieve visualisaties om te testen hoe gezichtsschermen en maskers met kleppen de verspreiding van druppeltjes ter grootte van een aerosol belemmeren. Wijdverbreid openbaar gebruik van deze alternatieven voor gewone maskers zou mogelijk een negatief effect kunnen hebben op de mitigatie-inspanningen.

Voor de studie, net gepubliceerd in het tijdschrift Fysica van vloeistoffen , onderzoekers gebruikten stroomvisualisatie in een laboratoriumomgeving met behulp van een laserlichtvel en een mengsel van gedestilleerd water en glycerine om de synthetische mist te genereren die de inhoud van een hoeststraal vormde. Ze visualiseerden druppeltjes die uit de mond van een mannequin kwamen terwijl ze hoesten en niezen simuleerden. Door een plastic gelaatsscherm en een N95-geclassificeerd gezichtsmasker met een klep te plaatsen, ze konden de paden van druppeltjes in kaart brengen en demonstreren hoe ze presteerden.

De resultaten van het onderzoek tonen aan dat hoewel gezichtsschermen de aanvankelijke voorwaartse beweging van de jet blokkeren, de uitgestoten druppels bewegen relatief gemakkelijk rond het vizier en verspreiden zich over een groot gebied, afhankelijk van lichte omgevingsverstoringen. Visualisaties voor het gezichtsmasker uitgerust met een uitademingspoort geven aan dat een groot aantal druppels ongefilterd door de uitademklep gaan, wat de effectiviteit ervan als broncontrole aanzienlijk vermindert.

"Uit dit laatste onderzoek we hebben kunnen waarnemen dat gezichtsschermen de aanvankelijke voorwaartse beweging van de uitgeademde jet kunnen blokkeren, echter, vernevelde druppels die met de straal worden uitgestoten, kunnen relatief gemakkelijk rond het vizier bewegen, " zei Manhar Dhanak, doctoraat, afdelingsvoorzitter, professor, en directeur van SeaTech, die samen met Siddhartha Verma het artikel schreef, doctoraat, hoofdauteur en een assistent-professor; en John Frankenfeld, een technisch professional, allemaal binnen FAU's Department of Ocean and Mechanical Engineering. "Overuren, deze druppeltjes kunnen zich over een groot gebied in zowel laterale als longitudinale richtingen verspreiden, zij het met afnemende druppelconcentratie."

Om de prestaties van het gelaatsscherm te demonstreren, onderzoekers gebruikten een horizontaal laservel naast een verticaal laservel om te laten zien hoe de druppels het horizontale vlak kruisen. De onderzoekers observeerden niet alleen de voorwaartse verspreiding van de druppeltjes, ze ontdekten dat druppeltjes zich ook in de omgekeerde richting verspreiden. Opmerkelijk, gezichtsschermen belemmeren tot op zekere hoogte de voorwaartse beweging van de uitgeademde druppeltjes, en maskers met ventielen doen dat in nog mindere mate. Echter, eenmaal in het milieu terechtgekomen, de druppeltjes ter grootte van een aërosol worden wijd verspreid, afhankelijk van de lichtverstoringen.

Net als het N-95-geclassificeerde gezichtsmasker dat in dit onderzoek werd gebruikt, andere soorten maskers, zoals bepaalde op stof gebaseerde maskers die in de handel verkrijgbaar zijn, zijn ook uitgerust met één tot twee uitademingspoorten, aan weerszijden van het gezichtsmasker. Het gezichtsmasker met N95-classificatie met de uitademklep die in dit onderzoek werd gebruikt, had een kleine hoeveelheid uitgeademde druppeltjes die ontsnapten uit de opening tussen de bovenkant van het masker en de neusrug. Bovendien, de uitademingspoort verminderde de effectiviteit van het masker als broncontrole aanzienlijk, aangezien een groot aantal druppels ongefilterd en ongehinderd door de klep ging.

"Er is een toenemende trend dat mensen gewone stoffen of chirurgische maskers vervangen door doorzichtige plastic gelaatsschermen en maskers gebruiken die zijn uitgerust met uitademventielen, " zei Verma. "Een drijvende factor voor deze toegenomen acceptatie is een beter comfort in vergelijking met gewone maskers. Echter, gelaatsschermen hebben merkbare openingen langs de onderkant en de zijkanten, en maskers met uitademingspoorten zijn voorzien van een eenrichtingsklep die de luchtstroom beperkt bij het inademen, maar laat een vrije uitstroom van lucht toe. De ingeademde lucht wordt gefilterd door het maskermateriaal, maar de uitgeademde adem gaat ongefilterd door de klep."

De onderzoekers zeggen dat de belangrijkste conclusie van deze laatste studie illustreert dat gezichtsschermen en maskers met uitademventielen mogelijk niet zo effectief zijn als gewone gezichtsmaskers bij het beperken van de verspreiding van vernevelde druppels. Ondanks het verhoogde comfort dat deze alternatieven bieden, ze zeggen dat het misschien beter is om goed geconstrueerde, hoogwaardige stoffen of chirurgische maskers met een eenvoudig ontwerp, in plaats van gelaatsschermen en maskers die zijn uitgerust met uitademventielen. Brede publieke acceptatie van de alternatieven, in plaats van gewone maskers, zou mogelijk een negatief effect kunnen hebben op de lopende inspanningen ter beperking van COVID-19.

"Het onderzoek van de professoren Dhanak en Verma naar het belang van goede gezichtsbedekkingen om de verspreiding van COVID-19 te stoppen, heeft de wereld letterlijk verlicht, " zei Stella Batalama, doctoraat, decaan van FAU's College of Engineering and Computer Science. "Terwijl de brede acceptatie van de behoefte aan gezichtsbedekking gestaag is toegenomen, er is een toenemende trend van mensen die gewone stoffen of chirurgische maskers vervangen door doorzichtige plastic gezichtsschermen, en met maskers uitgerust met uitademventielen. Dit laatste onderzoek levert belangrijk bewijs om de CDC-richtlijnen verder te ondersteunen en het publiek te informeren om betere selecties te maken bij hun keuze voor gezichtsbedekkingen in hun voordeel en voor de openbare veiligheid."