Onderzoeker Ryan Corey hoorde onlangs van een vriend die lesgeeft op een school waar sommige leerlingen gehoorverlies hebben. De vriend wilde weten of hij ideeën had om haar te helpen communiceren met deze studenten terwijl ze een masker droeg om de verspreiding van COVID-19 te vertragen. Corey, die ook gehoorverlies heeft, wist niet wat ze haar moest zeggen. Dus, hij ging naar het Illinois Augmented Listening Laboratory om naar oplossingen te zoeken.

Corey, een postdoctoraal onderzoeker op het gebied van elektrotechniek en computertechniek onder professor Andrew Singer aan de Urbana-Champaign van de Universiteit van Illinois, leidt een team dat de verwerking van audiosignalen bestudeert, vooral voor luisterapparaten zoals hoortoestellen. De resultaten van de nieuwe studie van het team waarin de akoestische effecten van gezichtsmaskers op spraak worden geëvalueerd, zijn gepubliceerd in: The Journal of the Acoustical Society of America .

"Eerder onderzoek naar dit onderwerp heeft zich gericht op medische maskers die in zorginstellingen worden gedragen, " zei Corey, "Maar niemand heeft gekeken naar de akoestische effecten die worden veroorzaakt door verschillende soorten stoffen maskers, dus daar heb ik onze studie op gericht."

Het team testte medische maskers, beschikbare chirurgische maskers, maskers met doorzichtige plastic vensters rond de mond, en zelfgemaakte en in de winkel gekochte stoffen maskers gemaakt van verschillende stofsoorten en aantallen lagen.

De onderzoekers gebruikten een speciale luidspreker, op maat gemaakt door Uriah Jones, afgestudeerd industrieel en bedrijfsingenieur, en gevormd als een menselijk hoofd, zodat geluid straalt zoals het uit een menselijke mond zou komen.

"We hebben de verschillende maskers op de kopvormige luidspreker geplaatst en bij elke test hetzelfde geluid afgespeeld, "Zei Corey. "We hebben de luidspreker ook op een draaitafel geplaatst om een ​​directionele component aan onze gegevens toe te voegen."

Het team verzamelde gegevens van een menselijke spreker met een masker, ook.

"Het gebruik van een echte persoon maakt de geluiden minder herhaalbaar omdat we niet elke keer hetzelfde op dezelfde manier kunnen zeggen. het laat ons wel rekening houden met de echte vorm van het hoofd en de echte bewegingen van de lippen, Corey zei. "Ook al zijn deze twee datasets een beetje verschillend, ze laten allebei zien welke geluidsfrequenties het meest worden beïnvloed door het dragen van maskers en welke maskers de sterkste effecten hebben."

Uit hun gegevens bleek dat alle maskers de stilte dempen, hoogfrequent geluid dat wordt gegenereerd wanneer een persoon medeklinkers uitspreekt. "Die geluiden zijn al een uitdaging voor mensen met gehoorverlies, met of zonder maskers, en wordt zelfs een uitdaging voor mensen zonder gehoorverlies als je een masker in de mix gooit."

Maskers blokkeren ook visuele signalen zoals gezichtsuitdrukking en lipbewegingen, dus spraaklezen is niet langer een optie bij het dragen van de meeste maskers. Bijna iedereen gebruikt spraaklezen tot op zekere hoogte, met of zonder gehoorverlies, zei Corey.

"Daarom hebben we de doorzichtige maskers getest die erg populair zijn geworden, "zei hij. "Helaas, de wisselwerking is dat je er doorheen kunt kijken, maar ze blokkeren het meeste geluid van alle maskers die we hebben getest."

Uit het onderzoek bleek dat chirurgische wegwerpmaskers de beste akoestische prestaties bieden van alle geteste, zei Corey. Los geweven maskers van 100% katoen presteren ook goed, maar zoals blijkt uit een studie van andere Illinois-onderzoekers, ze zijn mogelijk niet zo effectief als chirurgische maskers bij het blokkeren van ademhalingsdruppels. Die studie toonde aan dat strak geweven katoen en gemengde stoffen meer druppels kunnen blokkeren, maar Corey's team ontdekte dat ze ook meer geluid blokkeren. Op basis van het druppelonderzoek Corey suggereerde dat meerlagige maskers gemaakt van los geweven katoen een redelijk compromis kunnen bieden tussen druppelblokkerende efficiëntie en akoestische prestaties.

Het goede nieuws is dat de meeste maskers het geluid niet volledig blokkeren, ze buigen het eenvoudig weg van de mond. Dit detail betekent dat eenvoudige versterkingsapparatuur gemaskeerde spraak voor iedereen toegankelijker kan maken. Vooral, de reversmicrofoons die al in veel klaslokalen en collegezalen worden gebruikt, worden slechts licht aangetast door gezichtsmaskers. Veel hoortoestellen ondersteunen externe microfoonaccessoires die ook in de buurt van de revers worden gedragen.

"De meeste mensen lopen niet rond met reversmicrofoons en versterkingssystemen terwijl ze een masker dragen, maar het kan helpen in instellingen waar het zinvol is, zoals klaslokalen en vergaderingen, ' zei Corey.