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面具的科学,由机械工程师在他的实验室测试2年后解释

随着CDC改变其准则来推荐更多重型面具,这位科学家解释了布料面罩,外科口罩和N95S质量差异的背后 - 以及如何使它们成为最有效的。

面具的科学,由机械工程师在他的实验室测试2年后解释
[照片:罗斯玛丽卡尔弗/盖蒂图像,蓝色星球工作室/ iStock /盖蒂图像加,新忠/盖蒂图片]

疾病控制和预防中心(CDC)已经在过去两年中多次改变了对掩模和呼吸器的次数,并在2022年1月14日给出了最新的更新。更新说明布面罩提供最少的保护与冠状病毒相比,与外科口罩或N95式面具相比。Christian L'Orange是一名机械工程师谁一直在大流行开始以来对科罗拉多州的态度进行测试。他解释了新的CDC指导方针和科学对一个好面具的科学。

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1.在CDC指南中发生了什么变化?

CDC目前推荐你“穿着最容易的保护面具,你会一直穿着。”那么这个问题,那么,是什么类型的面具为你提供了最佳保护 - 通过过滤你呼吸的空气 - 对于那些周围的空气,通过过滤你呼吸的空气?

CDC的更新指南明确铺设了保护层次结构:“松散编织的布料产品提供最少的保护,分层精细编织的产品提供更多的保护,配件良好的一次性外科口罩和KN95s提供更多的保护,良好的Niosh批准的呼吸器(包括N95s)提供最高水平的保护。“

从性能角度来看,N95和KN95面具是最佳选择。尽管供应链限制导致CDC推荐人们在大流行早期不穿N95s,今天他们很容易获得,如果您想要最多的保护,应该是您的首选。

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新指南的最大变化与布罩有关。以前来自CDC的指导已经说过一些布掩模可以提供可接受的保护水平。新的指导仍然承认布料面具可以提供少量的保护,但将它们放在束的底部。

N95面具由缠结的微小塑料纤维网制成,在捕获粒子时非常有效。[照片:Alexander Klepnev /Wiki Commons.]

2. N95,外科手术和布罩材料有什么区别?

面罩的有效性 - 掩模提供了多少保护佩戴者 - 是两个主要元素的组合。首先,材料捕获颗粒的能力。第二个因素是从掩模周围泄漏出来的吸入或呼出的空气的分数 - 基本上,掩模拟合的方式是多么好。

大多数掩模材料可以被认为是小纤维的缠结的净。当它们物理触摸其中一个纤维时,通过掩模穿过掩模的颗粒。N95S,KN95S和外科口罩目的是有效地从空气中除去颗粒。它们的纤维通常由熔体熔化塑料制成,通常是聚丙烯,并且股线通常小于直径四千英寸(10微米),或大约三分之一的人头发的宽度。这些小纤维在掩模内产生大量的表面积,用于过滤和收集颗粒。尽管N95,KN95和外科口罩中使用的材料的具体结构和厚度可以变化,但是使用的过滤介质通常非常相似。

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这些纤维非常紧密地包装在一起,因此粒子必须导航粒子非常小。这导致高概率,因为它们最初触摸掩模时,颗粒将最终触摸和粘附到纤维上。这些聚丙烯材料也经常有一个静电这有助于吸引和捕获颗粒。

布面罩通常由常规编织材料制成,例如棉或聚酯。纤维通常大而少于密集包装在一起,意味着粒子可以容易通过材料。添加更多层可以提供帮助,但堆叠图层有一个回报递减,和布面膜的性能,甚至有多层,仍然通常与手术面具或N95的匹配。

[照片:蓝色行星工作室/ iStock / Getty Images Plus]

3.口罩有多少物质?

适合玻璃面罩的效果是其他主要组成部分。即使掩模中使用的材料是完美的,它也从通过它的空气中取下所有粒子,只有在不会泄漏时才能提供保护。

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当你呼吸进出时,空气将始终采取最小阻力的路径。如果面具和某人的脸部之间存在任何差距,每次呼吸都会通过这些差距渗出,并且面具将会渗出提供相对较少的保护

许多布罩设计根本不贴好。它们不足以推动面部,有间隙甚至没有与面部接触的间隙,并且不可能将它们紧密地抵抗皮肤以形成体面的密封。

但泄漏是所有面具的关注。虽然外科口罩中使用的材料非常有效,但它们通常呈束并折叠在两侧。这些间隙为空气和颗粒泄漏提供了一条简单的路线。打结和塞起手术口罩或穿着手术面具穿着遮阳面罩既可以显着减少泄漏

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N95面罩也不会对这个问题免疫;如果鼻夹不能牢固地推动脸部,则面膜漏水。是什么让n95s独特的是具体要求N95认证过程确保面罩可以形成良好的印章。

4. omicron有什么不同?

对于鸟类而言,椭圆形函数的机制可能与任何其他变体都不是不同的。差异是omicron变体更容易传输比以前的变种。这种高水平的传染病使得佩戴优质的面具,并正确穿着它们,以限制捕捉或传播冠状病毒的机会,这更为重要。

不幸的是,为一个好面具制作的属性是让口罩不舒服并且不是非常时尚的东西。如果你的布面罩是舒适和光明的,感觉就像你什么都没有,那么让你和他人免受冠状病毒的安全性并没有做太多。通过高质量,拟合N95或KN95提供的保护是最好的。外科口罩在过滤颗粒时可以非常有效,但是让它们正确适应可以棘手,并使他们将为您提供的全面保护。如果您有其他选项,布面罩应该是最后选择。

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基督徒l'橙色是机械工程助理研究教授科罗拉多州立大学。

本文已重新发布对话在创造性的公共许可下。阅读来源文章

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