März: Gesichtsmasken

Pressemitteilung vom 3. März 2022

Neue Untersuchungen der Universitäten Surrey und Bristol sowie des ESPCI Paris haben gezeigt, dass FFP2-Atemschutzmasken (Filtering Facepiece) Partikel, die das Covid-19-Virus übertragen, fünfmal effizienter filtern als Stoffmasken.

Die neue Forschung, veröffentlicht inPhysik der Flüssigkeiten , beschreibt detailliert, wie die von Bristol geleitete Forschung konfokale Mikroskopie durchführte, um dreidimensionale Bilder von gewebtem Stoff aufzunehmen, dem Material, das normalerweise zur Herstellung von Stoffmasken verwendet wird. Ihre Mitarbeiter in Surrey nutzten das Bild dann, um Lattice-Boltzmann-Simulationen des Luftstroms durch Gewebe durchzuführen, eine gängige Technik, die von Physikern zur Analyse der Fluiddynamik verwendet wird.

Die Ergebnisse der Simulationen ermöglichten es dem Team, die Filtrationseffizienz für Partikel mit einem Durchmesser von einem Mikrometer (ein Tausendstel Millimeter) und mehr zu berechnen. Für Partikel mit einem Durchmesser von 1,5 Mikrometern – der typischen Größe von Covid-tragenden Partikeln – schätzte das Team, dass gewebter Stoff nur 2,5 bis 10 Prozent effizient ist, da der Großteil des Luftstroms durch relativ große Lücken zwischen den Garnen des Stoffes geleitet wird. Mehrere Stoffschichten verbessern die Effizienz ungefähr linear, was bedeutet, dass dreischichtige Stoffmasken eine Effizienz von bis zu 30 Prozent haben. Dies ist jedoch immer noch schlecht im Vergleich zu dem für FFP2-Masken verwendeten Material, das typischerweise eine Effizienz von mehr als 90 Prozent hat .

Dr. Richard Sear vom Department of Physics in Surrey und Hauptautor des Artikels sagte: „Es bleibt wichtig, dass die Menschen eine fundierte Entscheidung darüber treffen können, welche Art von Gesichtsbedeckung sie tragen möchten.“ Unsere Untersuchungen zeigen, dass der einfache Wechsel von der Verwendung einer Stoffmaske zu einer zugelassenen FFP2-Atemschutzmaske den Schutz deutlich verbessert und die Übertragung verringert. Die für Stoffmasken verwendeten gewebten Stoffe tragen dazu bei, den Luftstrom beim Sprechen, Niesen und Atmen zu unterbrechen und verringern so die Entfernung, die die ausgestoßenen Keime zurücklegen. Im Vergleich zu FFP2-Masken sind sie jedoch weniger effektiv bei der Filterung.“

Jake Wilkins, ein Physikstudent, als er an der Verfasserarbeit der Studie beteiligt war, sagte: „Ich fühle mich glücklich, die Ergebnisse meiner Arbeit veröffentlicht zu sehen und zu wissen, dass ich zu besseren Erkenntnissen beitrage. FFP2-Masken filtern gefährliche Partikel wie Covid-tragende Partikel einfach viel effektiver als Stoffmasken. Wenn wir bei medizinischen Terminen FFP2-Masken tragen, könnte dies zum Schutz des NHS-Personals beitragen, von dem den meisten empfohlen wird, chirurgische Masken vom Typ II zu verwenden. Die sind gut, aber nicht so gut wie FFP2-Masken. Allerdings würde ich mir Fortschritte in Richtung recycelbarer Masken wünschen, da die Umweltkosten der Luftfiltration hoch sind.“

Professor Paddy Royall, einer der Autoren der Studie an der Universität Bristol und am ESPCI Paris, sagte: „Ein wichtiger Fortschritt in dieser Arbeit ist die Erstellung von 3D-Bildern von Masken. Bisher waren wir auf 2D-Bilder beschränkt, beispielsweise aus der Elektronenmikroskopie. Die 3D-Bilder, die wir mit optischer konfokaler Mikroskopie erhalten haben, geben einen viel besseren Einblick in die Struktur von Masken, bei denen es sich schließlich um dreidimensionale Objekte handelt.“

Papier

Modellierung der Filtrationseffizienz eines Gewebes: Die Rolle mehrerer Längenskalen von R. Sear et al. in Physics of Fluids.