Evoluzione temporale della tosse mentre si indossa una maschera facciale. Credito:Tomas Solano
Nella sua guida aggiornata all'inizio del 2022, i Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie hanno affermato che le maschere di stoffa a trama larga offrono la protezione minima contro COVID-19 e le maschere N95 e KN95 offrono la massima protezione. Tuttavia, dopo più di due anni dall'inizio della pandemia, non c'è una piena comprensione delle caratteristiche della maschera per la protezione più ottimale.
In Fisica dei fluidi , i ricercatori della Florida State University e della Johns Hopkins University utilizzano l'analisi dei componenti principali (PCA) insieme a modelli di simulazione fluidodinamica per mostrare l'importanza cruciale di un corretto adattamento per tutti i tipi di maschere e in che modo la forma del viso influenza l'adattamento più ideale.
Lo studio suggerisce che il doppio mascheramento con maschere montate in modo improprio potrebbe non migliorare significativamente l'efficienza della maschera e produrre un falso senso di sicurezza.
Più strati significano una copertura del viso meno porosa, che porta a un flusso maggiore forzato fuori dalle fessure perimetrali (laterali, superiore e inferiore) nelle maschere con una vestibilità meno sicura. I doppi strati aumentano l'efficienza del filtraggio solo con una buona vestibilità della maschera, ma possono anche causare difficoltà respiratorie.
I ricercatori hanno modellato un getto di tosse moderato dalla bocca di un maschio adulto che indossa una maschera di stoffa sul naso e sulla bocca con elastici avvolti intorno alle orecchie. Hanno calcolato le portate volumetriche massime attraverso la parte anteriore della maschera e gli spazi periferici a diversi livelli di porosità del materiale.
Per una forma e una dimensione del viso 3D più realistiche, i ricercatori hanno utilizzato la PCA che ha integrato 100 teste di maschi adulti e 100 teste di femmine adulte recuperate dai dati di scansione della testa presso l'Università di Basilea in Svizzera. PCA condensa grandi insiemi di variabili conservando la maggior parte delle informazioni.
Il loro modello ha mostrato come la leggera asimmetria tipica di tutte le strutture facciali possa influenzare il corretto adattamento della maschera. Ad esempio, una maschera può avere una vestibilità più aderente sul lato sinistro del viso rispetto al lato destro.
"L'asimmetria facciale è quasi impercettibile alla vista, ma è resa evidente dal flusso della tosse attraverso la maschera", ha affermato il coautore Tomas Solano, della Florida State University. "Per questo caso particolare, l'unica perdita non filtrata osservata è attraverso la parte superiore. Tuttavia, per diverse forme del viso, è possibile anche la perdita attraverso il fondo e i lati della maschera."
La creazione di "maschere di design" personalizzate sul viso di ogni persona non è pratica su larga scala. Tuttavia, le simulazioni basate su PCA possono essere utilizzate per progettare maschere migliori per popolazioni diverse rivelando differenze generali tra maschi e femmine o strutture facciali anziane e il flusso d'aria associato attraverso le maschere. + Esplora ulteriormente
