เปลี่ยนเส้นใยธรรมชาติและใยสังเคราะห์ให้เป็นผ้า

การศึกษานี้ศึกษาเฉพาะผลกระทบของหน้ากากแบบเปียกต่อการซึมผ่านของหยด นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าผู้คนควรปฏิบัติตามคำแนะนำของสาธารณสุขในการเปลี่ยนหน้ากากหากหน้ากากเปียก เนื่องจากหน้ากากแบบเปียกจะหายใจผ่านได้ยาก กรองอากาศที่สูดเข้าไปมีประสิทธิภาพน้อยกว่า และระบายอากาศบริเวณขอบหน้ากากได้มากกว่าหน้ากากแบบแห้ง "ในขณะที่มีการสำรวจประสิทธิภาพของมาสก์หน้าแห้งแบบต่างๆ นั้น ยังขาดการตรวจสอบอย่างละเอียดเกี่ยวกับมาสก์แบบเปียก อย่างไรก็ตาม ผู้ใช้สวมมาสก์เป็นเวลานาน และในช่วงเวลานี้ เมทริกซ์ของมาสก์จะเปียกเนื่องจากละอองในทางเดินหายใจที่ปล่อยออกมาจากการหายใจ ไอ จาม เป็นต้น" ทีมวิศวกรจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งอินเดีย และมหาวิทยาลัยโตรอนโต กล่าว นักวิจัยได้นำเสนอผลการวิจัยของพวกเขาในวันที่ 21 พฤศจิกายนในการประชุมประจำปีครั้งที่ 74 ของ American Physical Society ของแผนก APS of Fluid Dynamics เอกสารฉบับเดียวกันนี้จะเผยแพร่ในPhysical Review Fluidsในวันที่ 7 ธันวาคม พวกเขาพบว่า บางทีในทางตรงข้าม หน้ากากแบบเปียกทำให้ละอองในระบบทางเดินหายใจเหล่านี้ทะลุผ่านและออกจากหน้ากากได้ยากขึ้น แตกเป็นละอองเล็กๆ การวิจัยแสดงให้เห็นว่าอนุภาคขนาดเล็กเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะแพร่กระจายไวรัส SARS-CoV-2 โดยลอยอยู่ในอากาศนานกว่าละอองขนาดใหญ่ที่ตกลงสู่พื้น ในการสร้างแบบจำลองทางฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังว่าทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น พวกเขาค้นพบว่ามีกลไกที่แตกต่างกันสองแบบสำหรับหน้ากากที่ไม่ชอบน้ำ เช่น หน้ากากอนามัยทั่วไป เทียบกับหน้ากากที่ชอบน้ำ เช่น ชนิดผ้า เพื่อศึกษาว่าความเปียกชื้นส่งผลต่อการซึมผ่านของหยดอย่างไร นักวิจัยสร้างละอองในทางเดินหายใจจำลองโดยใช้ปั๊มหลอดฉีดยา ซึ่งค่อยๆ ดันของเหลวผ่านเข็มและลงบนวัสดุหน้ากากหนึ่งในสามประเภท ได้แก่ หน้ากากอนามัย และหน้ากาก ผ้า 2 ชิ้นที่มีความหนาต่างกัน นักวิจัยได้บันทึกสิ่งที่เกิดขึ้นขณะที่ละอองกระทบหน้ากากโดยใช้กล้องความเร็วสูงจับภาพผลกระทบที่ 4,000 เฟรมต่อวินาที และทำการศึกษาต่อไปเมื่อหน้ากากเปียกชื้น พวกเขาพบว่าละอองจากการไอหรือจามต้องเดินทางด้วยความเร็วที่สูงกว่าจึงจะถูกผลักผ่านหน้ากากเมื่อเปียก เมื่อเทียบกับตอนที่แห้ง สำหรับหน้ากากที่ไม่ชอบน้ำซึ่งมีความสามารถในการดูดซับต่ำ เช่น หน้ากากอนามัย ละอองในระบบทางเดินหายใจจะก่อตัวเป็นเม็ดเล็กๆ บนพื้นผิวของหน้ากาก ทำให้มีความต้านทานเพิ่มเติมสำหรับละอองที่กระทบต่อการซึมผ่านที่อาจเกิดขึ้น หน้ากากผ้าที่ชอบน้ำไม่แสดงลูกปัดนี้ ผ้าจะดูดซับของเหลวแทน โดยพื้นที่เปียกจะกระจายออกเมื่อหน้ากากดูดซับปริมาณมากขึ้น เมทริกซ์ที่มีรูพรุนของหน้ากากผ้าเหล่านี้จะเต็มไปด้วยของเหลว ดังนั้น หยดจึงจำเป็นต้องแทนที่ของเหลวในปริมาณที่มากขึ้นเพื่อให้ซึมเข้าสู่หน้ากาก เนื่องจากการต้านทานเพิ่มเติมนี้ การเจาะจึงอ่อนแอลง "โดยสรุป เราแสดงให้เห็นว่าหน้ากากแบบเปียกสามารถจำกัดละอองในระบบทางเดินหายใจได้ดีกว่าหน้ากากแบบแห้ง" Sombuddha Bagchi ผู้เขียนบทความฉบับแรกและนักศึกษาปริญญาเอกด้านวิศวกรรมเครื่องกลจาก Jacobs School of Engineering ที่ UC San Diego กล่าว "อย่างไรก็ตาม เราต้องให้ความสนใจกับการรั่วซึมด้านข้างและการระบายอากาศของหน้ากากแบบเปียก ซึ่งไม่ได้ตรวจสอบในการศึกษาของเรา" Abhishek Saha ผู้เขียนร่วมและศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและการบินและอวกาศแห่ง UC San Diego กล่าวเสริม ทีมวิศวกร ซึ่งรวมถึงศาสตราจารย์ Swetaprovo Chaudhuri จากมหาวิทยาลัยโตรอนโต และ Saptarshi Basu จากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งอินเดีย มีความเชี่ยวชาญในการทดลองและการวิเคราะห์ประเภทนี้ แม้ว่าพวกเขาจะเคยชินกับการศึกษาเกี่ยวกับอากาศพลศาสตร์และฟิสิกส์ ของละอองสำหรับการใช้งานรวมถึงระบบขับเคลื่อน การเผาไหม้ หรือสเปรย์ระบายความร้อน พวกเขาหันมาสนใจฟิสิกส์ของละอองในระบบทางเดินหายใจเมื่อปีที่แล้วเมื่อการระบาดของโควิด-19 เริ่มขึ้น และตั้งแต่นั้นมา ก็ได้ศึกษาการขนส่งละอองระบบทางเดินหายใจเหล่านี้และบทบาทในการแพร่เชื้อประเภทโควิด-19 ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2564 ทีมเดียวกันนี้ตีพิมพ์บทความในScience Advancesซึ่งให้รายละเอียดเกี่ยวกับประสิทธิภาพของหน้ากากแบบแห้ง 1, 2 และ 3 ชั้นในการหยุดละอองในทางเดินหายใจไม่ให้ทะลุผ่านหน้ากาก โดยใช้วิธีการที่คล้ายคลึงกันกับการทดลองหน้ากากเปียกนี้ พวกเขาแสดงให้เห็นว่าหน้ากากอนามัยแบบสามชั้นมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการหยุดละอองน้ำขนาดใหญ่จากการไอหรือจามจากการทำให้เป็นละอองฝอยเป็นละอองขนาดเล็ก ละอองไอขนาดใหญ่เหล่านี้สามารถทะลุผ่านหน้ากากชั้นเดียวและสองชั้น และแตกตัวเป็นละอองที่มีขนาดเล็กกว่ามาก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากละอองลอยขนาดเล็กเหล่านี้สามารถคงอยู่ในอากาศได้เป็นระยะเวลานาน