In de bijgewerkte richtlijnen van begin 2022 zeiden de Amerikaanse centra voor ziektebestrijding en -preventie dat los geweven stoffen maskers de minste bescherming bieden tegen COVID-19, en N95- en KN95-maskers de meeste bescherming. Toch is er na meer dan twee jaar sinds het begin van de pandemie geen volledig begrip van de maskerkenmerken voor de meest optimale bescherming.

In Fysica van vloeistoffen , gebruiken onderzoekers van Florida State University en Johns Hopkins University principale componentenanalyse (PCA) samen met simulatiemodellen voor vloeistofdynamica om het cruciale belang van een goede pasvorm voor alle soorten maskers te laten zien en hoe gezichtsvorm de meest ideale pasvorm beïnvloedt.

De studie suggereert dat dubbele maskering met slecht passende maskers de maskerefficiëntie mogelijk niet significant verbetert en een vals gevoel van veiligheid geeft.

Meer lagen betekenen een minder poreuze gezichtsbedekking, wat leidt tot meer stroming die uit de omtrekopeningen (zijkanten, boven- en onderkant) wordt gedwongen in maskers met een minder goede pasvorm. Dubbele lagen verhogen de filterefficiëntie alleen bij een goede pasvorm van het masker, maar kunnen ook leiden tot ademhalingsmoeilijkheden.

De onderzoekers modelleerden een matige hoeststraal uit een mond van een volwassen man die een stoffen masker over de neus en mond droeg met elastische banden om de oren. Ze berekenden de maximale volumestroomsnelheden door de voorkant van het masker en perifere openingen bij verschillende materiaalporositeitsniveaus.

Voor een meer realistische 3D-gezichtsvorm en -grootte gebruikten de onderzoekers PCA die 100 volwassen mannelijke en 100 volwassen vrouwelijke hoofden integreerde die waren opgehaald uit hoofdscangegevens aan de Universiteit van Basel in Zwitserland. PCA condenseert grote sets variabelen terwijl de meeste informatie behouden blijft.

Hun model liet zien hoe de lichte asymmetrie die typisch is voor alle gezichtsstructuren, de juiste pasvorm van het masker kan beïnvloeden. Zo kan een masker aan de linkerkant van het gezicht strakker zitten dan aan de rechterkant.

"Asymmetrie van het gezicht is bijna onmerkbaar voor het oog, maar wordt duidelijk gemaakt door de hoeststroom door het masker", zegt co-auteur Tomas Solano van de Florida State University. "Voor dit specifieke geval is de enige ongefilterde lekkage die wordt waargenomen via de bovenkant. Voor verschillende gezichtsvormen is lekkage via de onderkant en zijkanten van het masker echter ook mogelijk."

Het maken van "designermaskers" die zijn aangepast aan het gezicht van elke persoon, is op grote schaal niet praktisch. Toch kunnen op PCA gebaseerde simulaties worden gebruikt om betere maskers voor verschillende populaties te ontwerpen door algemene verschillen tussen mannelijke en vrouwelijke of kinder- versus oudere gezichtsstructuren en de bijbehorende luchtstroom door maskers aan het licht te brengen. + Verder verkennen

Gezichtsmaskers blokkeren uitgeademde deeltjes, ondanks lekkage aan de randen