Die UBC-Studie hebt den besten Stil und die besten Stoffe hervor

Universität von British Columbia

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Im Wettlauf um die Eindämmung der Ausbreitung von COVID-19 kann eine gut sitzende dreischichtige Stoffmaske COVID-Partikel effektiv filtern, sagt eine Gruppe von UBC-Forschern.

Nachdem sie mehrere verschiedene Maskenarten und 41 Stoffarten getestet hatten, stellten sie fest, dass eine Maske, die aus zwei Lagen Steppbaumwolle mit geringer Fadenzahl und einem dreilagigen getrockneten Babywischtuchfilter bestand, beim Anhalten genauso wirksam war wie eine handelsübliche nicht-chirurgische Maske Partikel – und fast genauso atmungsaktiv.

Die Stoffmasken filterten bis zu 80 Prozent der 3-Mikrometer-Partikel und mehr als 90 Prozent der 10-Mikrometer-Partikel.

„Wir haben uns auf Partikel konzentriert, die größer als ein Mikrometer sind, da diese wahrscheinlich am wichtigsten für die Übertragung von COVID-19 sind“, erklärt der Forscher Dr. Steven Rogak, Professor für Maschinenbau, der Aerosole untersucht. „Obwohl das COVID-19-Virus nur etwa 0,1 Mikrometer groß ist, haftet es immer an etwas Größerem an, etwa an Tröpfchen, die beim Atmen, Sprechen und Husten entstehen und typischerweise im Mikrometer- und nicht im Submikronbereich liegen.“

Die Richtlinien der Weltgesundheitsorganisation empfehlen drei Schichten für eine nichtmedizinische Maske: eine absorbierende Innenschicht in der Nähe des Mundes, eine mittlere Filterschicht und eine Außenschicht, die der äußeren Umgebung ausgesetzt ist.

Maskenmaterialien

Das Team empfiehlt spezielle Stoffe für verschiedene Teile der Maske: doppelt gestrickte Baumwolle, gesteppte Baumwolle, gestricktes Nylon oder Polyestersatin für die äußere Schicht und doppelt gestrickte Baumwolle, gesteppte Baumwolle oder einfach gewebte Seide für die innere Schicht, die am nächsten sitzt zur Haut.

Nylon und Polyester weisen Wasser ab und verhindern, dass schädliche Tröpfchen in die Innenschichten eindringen. Baumwolle und Seide fühlen sich angenehm an, sind atmungsaktiv und leiten Feuchtigkeit ab. Wichtig ist, dass die Stoffkonstruktion für die Atmungsaktivität und die Filtereffizienz wichtig ist. Beispielsweise sind Stoffe wie Polyesterkrepp (fein gewebtes Polyester), Baumwolle mit hoher Fadenzahl und Dupionseide nicht sehr atmungsaktiv.

Getrocknete Babyfeuchttücher, die ausgetauscht werden können, ergeben überraschend gute Filter.

„Babytücher bestehen typischerweise aus Spunlace- und Spinnvlies-Polypropylen – ähnlich den Polypropylentypen, die in medizinischen Masken und N95-Atemschutzmasken zu finden sind“, sagte die Forscherin Dr. Jane Wang, klinische Professorin an der medizinischen Fakultät.

„Sie sind atmungsaktiv und fangen Partikel effizient ein. Sie sind biokompatibel und enthalten nur minimale Konservierungsstoffe und Chemikalien, die andernfalls zu Reizungen oder Atemproblemen führen könnten.“

Passform steht im Vordergrund

Neben der Wahl effizienter, atmungsaktiver Materialien ist es wichtig, eine gute Abdichtung rund um die Maske zu haben, sagen die Forscher.

„Selbst eine N95-Maske nimmt große, massive Tröpfchen mit vielen Viren auf, wenn sie nicht dicht am Gesicht anliegt. Eine gut sitzende, gut gestaltete Stoffmaske mit einem Babywischfilter filtert effektiver 5.“ - oder 10-Mikron-Partikel als eine schlecht sitzende N95-Maske“, sagte Dr. Rogak.

Er fügte hinzu, dass die höchsten Leckraten im Bereich der Nase, des Kinns und der Wangen auftreten und Faltenmasken am häufigsten zum Lecken neigen.

„Die Maske sollte nicht flach an Mund und Nase anliegen, da sie dann weniger atmungsaktiv ist, da nur ein sehr kleiner Teil des Stoffes tatsächlich Luft austauscht. Selbst wenn sie aus atmungsaktivem Material besteht, wird sie sich nicht so anfühlen.“ Sie müssen eine Art Lufttasche mit einer größeren Krümmung an der Vorderseite schaffen, damit die gesamte Maske am Luftaustausch beteiligt ist.“

Letztlich ist Maskierung eine Intervention, die auf Risikominderung und nicht auf Risikobeseitigung abzielt, sagt Dr. Wang.

„Damit die Intervention wirksam ist, müssen die Menschen Zugang zu der Intervention haben und sie richtig anwenden können. Eine N95-Maske ist nicht wirksam, wenn die Menschen sie bis zur Hälfte des Gesichts tragen. Eine doppelte Maskierung ist nicht wirksam, wenn die Menschen es nicht vertragen.“ Dies kann auf Überhitzung, Atmungsaktivität oder CO2-Retentionsprobleme zurückzuführen sein. Der Fokus sollte immer darauf liegen, eine Maske richtig zu tragen, indem ein Design gewählt wird, das eine gute Abdichtung um Nase und Mund bietet und eine Kreuzkontamination vermeidet.“

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Diese Studie wurde kürzlich in der Zeitschrift Aerosol Science and Technology veröffentlicht. Eine interaktive Version der Daten und ein vereinfachtes Maskendesign-Tool sind unter https://tsipkens.github.io/fmviz/ verfügbar.

Dr. Wang teilt weiterhin Informationen auf der Website des Free Mask Project, einer Basisinitiative, die sie leitet.

Aerosolwissenschaft und -technologie

10.1080/02786826.2020.1855321

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