物理科技生物学-PHYICA

面罩结构,用于抑制咳嗽、打喷嚏飞沫深山奈诀的材料

物理学 2022-02-12 23:59:09

佛罗里达大西洋大学 使用缝合的绗缝棉口罩,水滴移动2

5英寸

学分:佛罗里达大西洋大学工程和计算机科学学院 目前,还没有关于最有效的口罩材料和设计的具体指南,以最大限度地减少咳嗽或打喷嚏时飞沫的传播,从而减少新冠肺炎病毒的传播

虽然之前已经有关于医用口罩性能的研究,但是关于绝大多数公众使用的布基口罩的数据很少

佛罗里达大西洋大学工程和计算机科学学院的研究刚刚发表在《流体物理学》杂志上,该研究通过模拟咳嗽和打喷嚏的可视化演示了一种评估口罩阻挡水滴效果的方法

建议使用口罩或其他面部覆盖物的理由是为了减少通过呼吸道飞沫从感染者传播到健康人的交叉感染风险

研究人员在实验室环境中使用了流动可视化技术,使用激光片和蒸馏水及甘油的混合物来产生合成雾,这种合成雾构成了咳嗽喷射流的内容物

他们在模拟咳嗽和打喷嚏的时候,看到了人体模型嘴里喷出的飞沫

他们测试了普通大众容易获得的口罩,这些口罩不会减少医疗工作者医用口罩和呼吸器的供应

他们测试了一种单层头巾式的覆盖物,一种自制的面具,它是用每英寸70根线的双层棉花绗缝织物缝合而成的,还有一种在大多数药店都能买到的非无菌锥形面具

通过在人体模型上放置这些不同的面具,他们能够描绘出水滴的路径,并展示它们的不同表现

用一块折叠的棉布手帕,水滴移动了1英尺3英寸

学分:佛罗里达大西洋大学工程和计算机科学学院 结果显示,松散折叠的面罩和头巾式覆盖物为最小的雾化呼吸液滴提供了最小的阻挡能力

带有多层绗缝面料的合身的自制口罩,以及现成的锥形口罩,被证明是减少飞沫扩散的最有效方法

这些面罩能够显著减小呼吸射流的速度和范围,尽管通过面罩材料和沿边缘的小间隙会有一些泄漏

重要的是,未被发现的模拟咳嗽能够比目前推荐的6英尺距离准则传播得更远

没有面罩,水滴行进超过8英尺;带着头巾,他们行进了3英尺7英寸;他们拿着一块折叠的棉布手帕,行进了1英尺3英寸;带着缝制的绗缝棉面具,他们旅行了2

5寸;使用锥形面罩,水滴移动了大约8英寸

悉达多·维尔马博士说:“除了提供防护设备有效性的初步指标,我们研究中使用的视觉材料还可以帮助向公众传达社交距离指导方针和口罩使用建议背后的基本原理。”

D

,主要作者和助理教授,与曼哈·达纳克博士共同撰写了这篇论文

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,系主任,教授,SeaTech总监;和约翰·弗雷肯菲尔德,技术副专业人员,都在FAU海洋和机械工程系

“促进对有效预防措施的广泛认识在这个时候是至关重要的,因为我们观察到许多州,特别是佛罗里达州的新冠肺炎感染病例大幅上升

" 使用锥形面罩,水滴移动了大约8英寸

学分:佛罗里达大西洋大学工程和计算机科学学院 当人体模型没有安装面具时,他们投射的水滴比美国疾病控制和预防中心目前推荐的6英尺距离准则要远得多

研究人员观察到水滴在大约50秒内移动到12英尺

此外,示踪液滴在静止环境中悬浮在半空中长达三分钟

这些观察,结合最近的其他研究,表明当前的社会距离指南可能需要更新,以说明基于气溶胶的病原体传播

达纳克说:“我们发现,尽管观察到无阻碍的湍流射流行进了12英尺,但大部分喷射出的液滴都在此时落到了地面。”

“重要的是,水滴的数量和浓度都会随着距离的增加而减少,这是社交距离背后的基本原理

" 导致新冠肺炎病的病原体主要存在于呼吸道飞沫中,这些飞沫是被感染者在咳嗽、打喷嚏甚至说话和呼吸时排出的

除了新冠肺炎,呼吸道飞沫也是各种其他病毒和细菌疾病的主要传播途径,如普通感冒、流感、结核病、非典(严重急性呼吸系统综合症)和中东呼吸系统综合症(中东呼吸系统综合症)等

这些病原体被包裹在呼吸道飞沫中,飞沫可能落在健康个体身上并导致直接传播,或者落在无生命的物体上,当健康个体与飞沫接触时,会导致感染

“我们的研究人员已经展示了口罩如何能够显著降低呼吸液滴和气流的速度和范围

此外,他们还发现了模拟咳嗽的传播距离比目前推荐的6英尺距离准则要远得多

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FAU工程和计算机科学学院院长

“他们的研究概述了使用容易获得的材料进行简单可视化实验的程序,这可能有助于医疗保健专业人员、医学研究人员和制造商定性地评估面罩和其他个人防护设备的有效性

"

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