Attualmente, non esistono linee guida specifiche sui materiali e sui design più efficaci per le maschere facciali per ridurre al minimo la diffusione di goccioline di tosse o starnuti per mitigare la trasmissione di COVID-19. Mentre ci sono stati studi precedenti su come funzionano le maschere di grado medico, i dati sui rivestimenti in tessuto utilizzati dalla stragrande maggioranza del pubblico sono scarsi.

Ricerca dal College of Engineering and Computer Science della Florida Atlantic University, appena pubblicato sulla rivista Fisica dei fluidi , dimostra attraverso la visualizzazione di tosse e starnuti emulati, un metodo per valutare l'efficacia delle maschere facciali nell'ostruzione delle goccioline. La logica alla base della raccomandazione per l'uso di maschere o altri rivestimenti per il viso è ridurre il rischio di infezioni crociate attraverso la trasmissione di goccioline respiratorie da individui infetti a individui sani.

I ricercatori hanno utilizzato la visualizzazione del flusso in un ambiente di laboratorio utilizzando un foglio di luce laser e una miscela di acqua distillata e glicerina per generare la nebbia sintetica che costituiva il contenuto di un getto per la tosse. Hanno visualizzato le goccioline espulse dalla bocca di un manichino mentre simulavano tosse e starnuti. Hanno testato maschere che sono prontamente disponibili per il pubblico in generale, che non si sottrae alla fornitura di maschere e respiratori di grado medico per gli operatori sanitari. Hanno testato una copertura in stile bandana a strato singolo, una maschera fatta in casa che è stata cucita utilizzando due strati di tessuto trapuntato in cotone composto da 70 fili per pollice, e una maschera a forma di cono non sterile disponibile nella maggior parte delle farmacie. Posizionando queste varie maschere sul manichino, sono stati in grado di mappare i percorsi delle goccioline e dimostrare in che modo si comportano diversamente.

I risultati hanno mostrato che le maschere facciali piegate in modo lasco e le coperture in stile bandana forniscono una capacità di arresto minima per le più piccole goccioline respiratorie aerosolizzate. Maschere fatte in casa ben adattate con più strati di tessuto trapuntato, e maschere in stile cono in commercio, dimostrato di essere il più efficace nel ridurre la dispersione delle goccioline. Queste maschere sono state in grado di ridurre significativamente la velocità e la portata dei getti respiratori, anche se con qualche perdita attraverso il materiale della maschera e da piccoli spazi lungo i bordi.

È importante sottolineare che le tosse emulate scoperte sono state in grado di viaggiare notevolmente più lontano rispetto alla linea guida di distanza di 6 piedi attualmente raccomandata. Senza maschera, le goccioline hanno viaggiato per più di 8 piedi; con una bandana, hanno viaggiato 3 piedi, 7 pollici; con un fazzoletto di cotone piegato, hanno viaggiato 1 piede, 3 pollici; con la mascherina in cotone trapuntato cucita, hanno viaggiato 2,5 pollici; e con la maschera a cono, le goccioline hanno viaggiato per circa 8 pollici.

"Oltre a fornire una prima indicazione sull'efficacia dei dispositivi di protezione, le immagini utilizzate nel nostro studio possono aiutare a trasmettere al pubblico in generale la logica alla base delle linee guida sul distanziamento sociale e delle raccomandazioni per l'uso delle mascherine, " disse Siddhartha Verma, dottorato di ricerca, autore principale e un assistente professore che ha co-autore del documento con Manhar Dhanak, dottorato di ricerca, presidente di dipartimento, professoressa, e direttore di SeaTech; e John Frakenfeld, paraprofessionale tecnico, tutto all'interno del Dipartimento di ingegneria oceanica e meccanica della FAU. "Promuovere una consapevolezza diffusa delle misure preventive efficaci è fondamentale in questo momento poiché stiamo osservando picchi significativi nei casi di infezioni da COVID-19 in molti stati, soprattutto in Florida."

Quando il manichino non era munito di maschera, hanno proiettato goccioline molto più lontano delle linee guida di distanza di 6 piedi attualmente raccomandate dai Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie. I ricercatori hanno osservato goccioline che viaggiano fino a 12 piedi in circa 50 secondi. Inoltre, le goccioline traccianti sono rimaste sospese a mezz'aria per un massimo di tre minuti nell'ambiente quiescente. Queste osservazioni, in combinazione con altri studi recenti, suggeriscono che potrebbe essere necessario aggiornare le attuali linee guida sul distanziamento sociale per tenere conto della trasmissione di agenti patogeni basata su aerosol.

"Abbiamo scoperto che, sebbene sia stato osservato che i getti turbolenti non ostruiti viaggiano fino a 12 piedi, una grande maggioranza delle goccioline espulse cadde a terra a questo punto, "disse Dhanak. "È importante che sia il numero che la concentrazione delle goccioline diminuiranno con l'aumentare della distanza, che è la logica fondamentale alla base del distanziamento sociale".

L'agente patogeno responsabile di COVID-19 si trova principalmente nelle goccioline respiratorie che vengono espulse dagli individui infetti durante la tosse, starnuti, o anche parlare e respirare. A parte il COVID-19, le goccioline respiratorie sono anche il principale mezzo di trasmissione per varie altre malattie virali e batteriche, come il comune raffreddore, influenza, tubercolosi, SARS (sindrome respiratoria acuta grave), e MERS (sindrome respiratoria mediorientale), per dirne alcuni. Questi agenti patogeni sono avvolti da goccioline respiratorie, che possono atterrare su individui sani e provocare una trasmissione diretta, o su oggetti inanimati, che può portare all'infezione quando un individuo sano entra in contatto con loro.

"I nostri ricercatori hanno dimostrato come le maschere siano in grado di ridurre significativamente la velocità e la portata delle goccioline e dei getti respiratori. Inoltre, hanno scoperto come la tosse emulata può viaggiare notevolmente più lontano rispetto alla linea guida di distanza di sei piedi attualmente raccomandata, " ha detto Stella Batalama, dottorato di ricerca, preside del College of Engineering and Computer Science della FAU. "La loro ricerca delinea la procedura per impostare semplici esperimenti di visualizzazione utilizzando materiali facilmente disponibili, che può aiutare gli operatori sanitari, ricercatori medici, e produttori nel valutare qualitativamente l'efficacia delle maschere per il viso e di altri dispositivi di protezione individuale".