Se le linee guida dei Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC) degli Stati Uniti non sono sufficienti per convincerti che gli schermi facciali da soli non dovrebbero essere usati per fermare la diffusione di COVID-19, allora forse lo farà un nuovo studio di visualizzazione.

Per aumentare la consapevolezza del pubblico sull'efficacia dei soli schermi facciali e delle maschere facciali con valvole di espirazione, i ricercatori del College of Engineering and Computer Science della Florida Atlantic University hanno utilizzato visualizzazioni qualitative per testare come gli schermi facciali e le maschere con valvole si comportano nell'impedire la diffusione di goccioline di dimensioni di aerosol. L'uso diffuso da parte del pubblico di queste alternative alle normali maschere potrebbe potenzialmente avere un effetto negativo sugli sforzi di mitigazione.

Per lo studio, appena pubblicato sulla rivista Fisica dei fluidi , i ricercatori hanno impiegato 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. Posizionando una visiera in plastica e una maschera facciale classificata N95 con una valvola, sono stati in grado di mappare i percorsi delle goccioline e dimostrare come si sono comportati.

I risultati dello studio mostrano che sebbene gli schermi facciali blocchino il movimento iniziale in avanti del getto, le goccioline espulse si muovono intorno alla visiera con relativa facilità e si diffondono su un'ampia area a seconda dei leggeri disturbi ambientali. Le visualizzazioni per la maschera facciale dotata di una porta di espirazione indicano che un gran numero di goccioline passa attraverso la valvola di espirazione non filtrate, che riduce significativamente la sua efficacia come mezzo di controllo del codice sorgente.

"Da questo ultimo studio, abbiamo potuto osservare che gli schermi facciali sono in grado di bloccare il movimento iniziale in avanti del getto espirato, però, le goccioline aerosolizzate espulse con il getto sono in grado di muoversi intorno alla visiera con relativa facilità, " disse Manhar Dhanak, dottorato di ricerca, presidente di dipartimento, professoressa, e direttore di SeaTech, che è stato coautore del documento con Siddhartha Verma, dottorato di ricerca, autore principale e un assistente professore; e John Frankenfeld, un professionista tecnico, tutto all'interno del Dipartimento di ingegneria oceanica e meccanica della FAU. "Col tempo, queste goccioline possono disperdersi su un'ampia area sia in direzione laterale che longitudinale, anche se con una concentrazione decrescente delle goccioline."

Per dimostrare le prestazioni della visiera, i ricercatori hanno utilizzato un foglio laser orizzontale oltre a un foglio laser verticale che rivela come le goccioline attraversano il piano orizzontale. Non solo i ricercatori hanno osservato la diffusione in avanti delle goccioline, hanno scoperto che le goccioline si diffondono anche nella direzione opposta. In particolare, gli schermi facciali impediscono in una certa misura il movimento in avanti delle goccioline espirate, e le maschere con valvole lo fanno in misura ancora minore. Però, una volta rilasciato nell'ambiente, le goccioline delle dimensioni dell'aerosol si disperdono ampiamente a seconda dei leggeri disturbi ambientali.

Come la maschera facciale classificata N-95 utilizzata in questo studio, altri tipi di maschere come alcune maschere a base di tessuto disponibili in commercio sono dotate anche di una o due porte di espirazione, situato su entrambi i lati della maschera facciale. La maschera facciale classificata N95 con la valvola di espirazione utilizzata in questo studio aveva una piccola quantità di goccioline espirate che fuoriuscivano dallo spazio tra la parte superiore della maschera e il ponte del naso. Inoltre, la porta di espirazione ha ridotto significativamente l'efficacia della maschera come mezzo di controllo del codice sorgente, poiché un gran numero di goccioline passava attraverso la valvola senza filtri e senza impedimenti.

"C'è una tendenza crescente delle persone a sostituire le normali maschere chirurgiche o di stoffa con schermi facciali in plastica trasparente, nonché l'utilizzo di maschere dotate di valvole di espirazione, " ha affermato Verma. "Un fattore trainante per questa maggiore adozione è un comfort migliore rispetto alle maschere normali. Però, gli schermi facciali hanno evidenti spazi vuoti lungo il fondo e i lati, e le maschere con porte di espirazione includono una valvola unidirezionale che limita il flusso d'aria durante l'inspirazione, ma consente il libero deflusso dell'aria. L'aria inalata viene filtrata attraverso il materiale della maschera, ma il respiro esalato passa attraverso la valvola non filtrato."

I ricercatori affermano che il punto chiave di questo ultimo studio illustra che gli schermi facciali e le maschere con valvole di espirazione potrebbero non essere efficaci quanto le normali maschere facciali nel limitare la diffusione delle goccioline aerosolizzate. Nonostante il maggiore comfort offerto da queste alternative, dicono che potrebbe essere preferibile usare ben costruito, panno di alta qualità o maschere chirurgiche dal design semplice, invece di visiere e maschere dotate di valvole di espirazione. Diffusa adozione pubblica delle alternative, al posto delle normali maschere, potrebbe potenzialmente avere un effetto negativo sugli sforzi di mitigazione in corso contro il COVID-19.

"La ricerca condotta dai professori Dhanak e Verma sull'importanza di adeguate coperture per il viso per fermare la diffusione del COVID-19 ha letteralmente illuminato il mondo, " ha detto Stella Batalama, dottorato di ricerca, preside del College of Engineering and Computer Science della FAU. "Mentre l'ampia accettazione della necessità di rivestimenti per il viso è aumentata costantemente, c'è una tendenza crescente di persone che stanno sostituendo le normali maschere chirurgiche o di stoffa con schermi facciali in plastica trasparente, e con maschere dotate di valvole di espirazione. Quest'ultima ricerca fornisce prove importanti per supportare ulteriormente le linee guida del CDC e informare il pubblico di fare scelte migliori nella scelta dei rivestimenti per il viso a proprio vantaggio e per la sicurezza pubblica".