Опубликовано : Сен 04, 2020

Исследователи изменили дизайн маски для лица, чтобы повысить комфорт и защиту.

Исследователи модернизируют лицевую маску, чтобы повысить комфорт и защиту
Профессор Технологического института Джорджии Сундаресан Джаяраман и главный научный сотрудник Сунгми Парк носят прототипы своей переработанной маски для лица. Предоставлено: Кристофер Мур, Технологический институт Джорджии.

Представьте себе маску многоразового использования, которая защищает носителей и окружающих от SARS-CoV-2, достаточно удобна, чтобы носить ее весь день, и остается на месте без частой корректировки. Основываясь на многолетнем опыте работы с фильтрацией и текстильными материалами, исследователи Технологического института Джорджии разработали новую маску, предназначенную именно для этого, и предоставляют планы, чтобы отдельные лица и производители могли ее сделать.

Модульная маска Georgia Tech сочетает в себе барьерный фильтрующий материал и эластичную ткань, которая удерживает ее на месте. Прототипы, изготовленные для испытаний, используют застежки-крючки на затылке, чтобы маски не снимались, и включают карман для дополнительного фильтра для повышения защиты. После 20 стирок прототипы не усадились и не потеряли форму.

«Если мы хотим возродить экономику и попросить людей вернуться к работе, нам нужна маска, которая будет удобной и эффективной», — сказал Сундаресан Джаяраман, профессор Колон из Школы материаловедения и инженерии Технологического института Джорджии. «Мы использовали научный подход к разработке лучшей маски, и мы очень заинтересованы в том, чтобы сделать это, чтобы люди могли использовать ее, чтобы защитить себя и других от вреда».

Основным недостатком существующих многоразовых тканевых масок является то, что они — в отличие от респираторов N95, которые подходят для индивидуальных пользователей — пропускают воздух по краям, минуя свой механизм фильтрации. Это потенциально позволяет вирусным частицам, как крупным каплям, так и более мелким аэрозолям, попадать в воздух, вдыхаемый пользователями, и позволяет частицам от инфицированных людей выходить из маски.

Проблема утечки проявляется в жалобах на запотевание очков, когда выдыхаемый воздух просачивается вокруг носа, что снижает вероятность их ношения людьми. Проблема с подгонкой также проявляется в постоянных корректировках, вносимых пользователями, которые потенциально могут загрязнить себя всякий раз, когда они касаются масок после прикосновения к другим поверхностям.

Чтобы решить проблему утечки, Джаяраман и главный научный сотрудник Сунгми Пак создали маску из двух частей, которая крепится за головой, как многие респираторы N95. Передняя часть — барьерный компонент — содержит фильтрующий материал и имеет такую ​​форму, чтобы плотно прилегать, оставляя пространство перед носом и ртом, чтобы избежать ограничений дыхания и позволить неограниченную речь. Сделанный из материала, впитывающего влагу, который используется в спортивной одежде, он включает в себя карман, в который можно вставить фильтр, чтобы повысить эффективность фильтрации и тем самым повысить защиту. Моющийся тканевый фильтр изготовлен из смеси спандекса и полиэстера.

Вторая часть маски сделана из эластичного материала. Растягивающаяся часть, в которой есть отверстия для ушей, помогающие расположить маску, удерживает переднюю часть на месте и крепится с помощью обычных крючков и петель — механизма, который веками использовался в одежде.

«Мы хотим, чтобы люди могли каждый раз носить маску в нужном месте», — сказал Джаяраман. «Если вы не установите его правильно и легко, вам придется продолжать возиться с ним. Мы постоянно видим это по телевидению, когда люди поправляют маски и позволяют им опускаться ниже носа».

Помимо контроля утечки воздуха, создание лучшей маски предполагает компромисс между эффективностью фильтрации и тем, насколько хорошо пользователи могут дышать. Если маска затрудняет дыхание, пользователи просто не будут ее использовать, что снизит соблюдение требований к маскировке.

Исследователи изменяют дизайн лицевой маски, чтобы повысить комфорт и защиту
На этом манекене смоделированы детали модернизированной маски для лица, разработанной в Технологическом институте Джорджии. Предоставлено: Кристофер Мур, Технологический институт Джорджии.

Многие существующие конструкции масок пытаются повысить эффективность фильтрации за счет увеличения количества слоев, но это может быть не так полезно, как может показаться, сказал Парк. «Мы протестировали 16 слоев платочного материала, и по мере увеличения количества слоев мы измерили повышенное сопротивление дыханию», — сказала она. «В то время как сопротивление дыханию увеличилось, фильтрация не улучшилась так сильно, как мы ожидали».

«Хорошей эффективности фильтрации недостаточно, — сказал Джаяраман. «Комбинация формы, эффективности фильтрации и правильного положения делают маску хорошей».

Растягивающаяся часть маски изготовлена ​​из трикотажной ткани — смеси спандекса и лиоцелла — для растягивания вокруг головы и под подбородком. Исследователи использовали плетеную резинку со складками, чтобы закрыть верхнюю часть носа.

Исследователи сделали прототипы масок из синтетических материалов вместо хлопка. Хотя хлопок является натуральным материалом, он впитывает влагу и удерживает ее на лице, снижая воздухопроницаемость и потенциально создавая «чашку Петри» для роста микробов.

«Маски стали незаменимым аксессуаром в нашем гардеробе и добавляют социальное измерение тому, как мы относимся к их ношению», — сказал Пак. Итак, материалы, выбранные для маски, бывают разных цветов и дизайнов. «Сочетание формы и функции — ключ к созданию маски, которая защищает людей, заставляя их хорошо выглядеть и чувствовать себя менее застенчивыми», — сказал Джаяраман.

Работа Джаярамана и Пак началась не с пандемии COVID-19. 10 лет назад они получили финансирование от Центров по контролю и профилактике заболеваний на изучение масок для лица во время вспышки птичьего гриппа. С тех пор Джаяраман участвует в нескольких инициативах Национальной академии медицины по разработке рекомендаций по улучшению защиты органов дыхания.

COVID-19 резко повысил важность использования масок для лица из-за роли, которую играет бессимптомное и предсимптомное воздействие людей, которые не знают, что они инфицированы, сказал Джаяраман. Хотя доля аэрозолей в передаче инфекции все еще изучается, они, вероятно, увеличивают важность создания масок, которые не протекают.

Джаяраман и Парк опубликовали свои рекомендации в The Journal of The Textile Institute и сделают спецификации и образцы своих масок доступными для частных лиц и производителей. Необходимые материалы можно приобрести в розничных магазинах тканей, а в инструкциях описано, как их измерить для настройки масок.

«Существует так много дезинформации о том, на что можно и чего нельзя делать с помощью масок», — сказал Джаяраман. «Как ученые и инженеры, мы хотим распространять научно обоснованную информацию, которая может помочь нашему сообществу уменьшить вред от SARS-CoV-2»./P>

Spread the love

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *