国家标准与技术研究所 马特·斯塔曼测试了不同的面罩
信用:NIST 根据疾病控制和预防中心的建议，许多人在公共场合戴口罩来减缓新冠肺炎病毒的传播
然而，带呼气阀的口罩并不能减缓疾病的传播，现在，来自国家标准与技术研究所(NIST)的新视频展示了原因
这些视频显示了通过有和没有呼气阀的面罩的气流模式，是由NIST研究工程师马修·斯塔曼特斯制作的
这些视频和一篇附带的研究文章一起发表在《流体物理学》杂志上
“当你把视频并排比较时，差别是惊人的，”斯塔默特斯说
“这些视频展示了阀门是如何让空气不经过滤就离开面罩的，这违背了面罩的目的
" 呼气阀使面罩更容易呼吸，也更舒适，当面罩用于保护佩戴者时，呼气阀是合适的
例如，带阀门的口罩可以保护建筑工地的工人免受灰尘的侵害，或者保护医院工作人员免受病人感染
然而，疾控中心推荐的减缓冠状病毒传播的口罩主要是为了保护佩戴者以外的人
他们通过捕捉呼出的可能含有病毒的飞沫来减缓疾病的传播
疾控中心称，即使没有症状的人也应该戴口罩，因为有可能被感染，但不会表现出症状
这个视频是使用纹影成像系统制作的，显示了佩戴N95面罩时的气流动力学，该面罩有呼气阀(左)和没有呼气阀
这种阀门的设计是为了让空气未经过滤就排出
疾控中心表示，带瓣膜的口罩不会减缓冠状病毒的传播，因此不应该佩戴
信用:马修·斯塔默特斯/NIST
“我不戴面具来保护自己
我戴它是为了保护我的邻居，因为我可能没有症状，甚至在不知道的情况下传播病毒，”斯塔默特斯说
“但如果我戴着一个带阀门的面具，我就帮不上忙了
" Staymates是流动可视化技术方面的专家，这使他能够在摄像机上捕捉空气的运动
他通常的研究涉及新技术，通过嗅出空气中爆炸物和毒品的痕迹，来检测机场和航运设施中的爆炸物和毒品
他最近将自己的专长转向口罩，以帮助开发衡量和改善口罩性能的新方法
Staymates使用不同的流动可视化技术创建了两个视频
第一个视频是使用所谓的纹影成像系统创建的，它使空气密度的差异在相机上显示为阴影和光线的模式
使用纹影成像系统，呼出的气体变得可见，因为它比周围的空气更温暖，因此密度更小
这个视频只显示了空气本身的运动，并没有显示空气中呼出的水滴的运动
在左边，斯塔曼特斯戴着一个带阀门的N95呼吸面罩，这样呼出的空气就可以未经过滤地进入环境
在右边，没有阀门，空气通过面罩，面罩过滤掉大部分水滴
该视频采用光散射技术制作，展示了佩戴带呼气阀(左)和不带呼气阀(中)的N95口罩时的气流动力学
疾控中心表示，带瓣膜的口罩不会减缓冠状病毒的传播，因此不应该佩戴
信用:马修·斯塔默特斯/NIST
Staymates使用光散射技术制作了第二个视频
在第二个视频中，斯塔曼特斯制作了一个装置，它以与休息的成年人相同的速度和节奏发射空气，然后将该装置连接到人体模型上
作为呼出液滴的替代品，空气中携带的水滴大小不等，这是人们在呼气、说话和咳嗽时呼出的典型水滴
人体模型后面的高强度发光二极管照亮空气中的水滴，使它们散射光线，并在摄像机上明亮地显示出来
与纹影视频相反，这个视频显示了空气中水滴的运动
在左边，水滴未经过滤就通过N95口罩的阀门逸出
在中间，没有阀门，也看不到呼吸，因为面罩过滤掉了水滴
在右边，没有戴面具
人体模型和机械呼吸装置的使用，使得镫骨肌能够在保持呼吸速率、气压和其他变量不变的情况下观察气流模式
这段幕后视频展示了马特·斯塔曼特斯安装了他用来展示口罩如何阻止新冠肺炎病毒传播的设备
信用:NIST 此外，光散射产生的视频可以通过计算机进行分析，而纹影图像则不能
Staymates编写了计算视频中亮像素数量的计算机代码，并利用该代码来估计空气中有多少水滴
这不是对水滴数量的真实测量，因为二维视频无法捕捉到整个三维空间中发生的事情
然而，所得的数字提供了可以分析的趋势，以更好地理解不同类型面罩的气流动力学
这个研究项目只研究了一种带瓣面罩；不同类型的带阀面罩会有不同的表现
此外，不紧密贴合的面罩会让一些空气从面罩周围逸出，而不是过滤掉
这也会损害面罩的性能
但是阀门的主要作用在这些视频中是可见的
Staymates希望这些视频能帮助人们一目了然地理解，为什么旨在减缓新冠肺炎病毒传播的口罩不应该带有瓣膜
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