Berücksichtigen Sie beim Bedecken Ihres Gesichts die Wissenschaft der chirurgischen Masken

Tracie Tung, CSUN-Professorin für Familien- und Verbraucherwissenschaften

Die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten haben kürzlich empfohlen, in öffentlichen Einrichtungen Gesichtsbedeckungen aus Stoff zu tragen. Es ist bekannt, dass sich das Virus, das COVID-19 verursacht, durch Tröpfchen in der Luft verbreitet, die von einer infizierten Person stammen, die niest, hustet, atmet oder spricht.

In den Tagen nach dieser Empfehlung haben die Menschen damit begonnen, ihre eigenen Masken herzustellen. Diese Masken können dazu beitragen, die infizierten Partikel zu blockieren, die Menschen an COVID-19 erkranken lassen.

Es gibt mittlerweile viele Online-Tutorials zur Herstellung von Masken. Das CDC hat einen Artikel veröffentlicht, in dem Menschen lernen, wie man Masken herstellt. Schauen Sie sich gerne online um und finden Sie ein Tutorial, das zu Ihnen passt.

Ich dachte, es wäre hilfreich, die Wissenschaft der Masken zu erklären, um bessere Entscheidungen bei der Auswahl von Stoffen für Masken zu treffen und zu wissen, wie man mit gebrauchten Masken umgeht.

Medizinische Masken sind so konzipiert, dass sie in der Luft befindliche, infizierte Partikel physisch auf den Fasern des Maskenstoffs einfangen.

Auf dem aktuellen Markt sind die am häufigsten gesehenen Masken:

Selbstgemachte Baumwollmaske. Foto mit freundlicher Genehmigung von Jean O'Sullivan.

Der Hauptunterschied zwischen diesen Masken ist ihre Filtereffizienz. Jede Art von Maske bietet ein gewisses Maß an Schutz. Das N95 bietet den größten Schutz und ist für professionelle Gesundheitsdienstleister konzipiert. Sie werden nicht für den öffentlichen Gebrauch empfohlen.

Forscher gaben an, dass N95-Atemschutzmasken etwa 95 Prozent der Partikel mit einer Größe von nur 0,3 Mikrometern herausfiltern können. Die Größe des Coronavirus beträgt etwa 0,1 Mikrometer, normalerweise werden Viren jedoch in Tröpfchen transportiert, die größer als 20 Mikrometer sein können.

Die OP-Maske kann etwa 60–80 Prozent der 0,3 Mikrometer großen Partikel herausfiltern.

Mithilfe von Materialien, die man zu Hause findet, können Menschen eine Maske herstellen, die dem Filtergrad einer chirurgischen Maske nahekommt.

Eine OP-Maske besteht aus drei Schichten und einem Metallstreifen an der Oberseite. Jede Schicht weist spezifische Funktionen auf, um dem Träger Schutz und Komfort zu bieten.

Der Hauptzweck der äußeren Schicht besteht darin, Wasser, Blut und andere Körperflüssigkeiten abzuwehren. Diese Schicht weist Tröpfchen und größere Partikel in der Luft ab, die beim Sprechen, Husten und Niesen freigesetzt werden.

Die mittlere Schicht einer OP-Maske filtert Krankheitserreger und dient als Barriere für kleinere Partikel wie Keime und Viren. Statische Elektrizität in den Fasern der äußeren und mittleren Schicht hilft, die Partikelübertragung zu blockieren, indem sie diese Partikel anzieht und an den Fasern festhält.

Die innere Schicht berührt die Haut des Trägers. Während diese Schicht Feuchtigkeit vom Träger aufnimmt, wie zum Beispiel ausgeatmete Luft und Schweiß, muss sie weich und bequem sein. Obwohl jede Schicht ihre spezifische Funktion erfüllt, bieten alle drei Schichten eine gute Atmungsaktivität, sodass der Träger die Maske über einen längeren Zeitraum tragen kann.

Die Wirksamkeit von Stoffmasken hängt von der Art der verwendeten Materialien ab. Je höher die Fadenzahl, desto besser ist die Filterleistung.

Die Fadenzahl ist die Anzahl der in einem Quadratzoll miteinander verwobenen Fäden, gerechnet in Längs- und Breitenrichtung, und wird häufig zur Beschreibung gewebter Stoffe verwendet. Die Struktur eines Strickstoffs (wie eines T-Shirt-Stoffs) basiert auf Reihen ineinandergreifender Maschen. Diese systematische Reihen- und Spaltenanordnung und die poröse Struktur machen es außerdem schwierig, alle Partikel einzufangen, die kleiner als die Lücken zwischen den Fäden sind.

Eine einfache Analogie, die sich ein Tennisschlägergewebe und Sand vorstellt, kann verwendet werden, um zu erklären, wie die Fadenzahl Partikel in der Luft einfängt: Die Struktur eines gewebten Stoffes ist wie die eines Tennisschlägers, und Sand ist wie in der Luft befindliche Partikel. Um Sand mit dem Tennisschläger einzufangen, müssten die Löcher zwischen den Saiten kleiner sein als die Sandkörner.

Wenn die Größe der Löcher größer als die der Sandkörner ist, müssen wir dem Schläger eine weitere Schicht hinzufügen, um die Größe der Löcher zu verringern. Oder wir können dem Schläger mehr Saiten hinzufügen, um eine kompaktere Netzstruktur zu erhalten, also die Fadenzahl eines gewebten Stoffes zu erhöhen.

Eine von Yang Wang an der Missouri University of Science and Technology durchgeführte Studie ergab, dass eine Maske aus einem Kissenbezug mit einer Fadenzahl von 600 nur 22 % der Partikel auffing. Um etwa 60 % zu erreichen, erhöhte sein Team die Anzahl der Kissenbezüge auf vier. (Beachten Sie, dass diese dicke Struktur dem Träger auch Unbehagen bereiten kann.) Ein Kissenbezug mit einer Fadenzahl von 400 sei weniger effizient als ein Kissenbezug mit einer Fadenzahl von 600, gab Wang an. Der Rest des in seiner Studie durchgeführten Vergleichs ist unten aufgeführt:

Basierend auf der Struktur einer chirurgischen Maske können folgende Materialien für Ihre Maske verwendet werden:

Selbstgemachte Baumwollmaske. Foto mit freundlicher Genehmigung von Jean O'Sullivan.

Die in einer OP-Maske verwendete Mittelschicht ist ein Vliesstoff, sogenannte „Fiberweb“-Strukturen. Unter mehreren Techniken, die zur Bildung von Fasergewebestrukturen entwickelt wurden, ist das Schmelzblasen diejenige, die zur Herstellung der Vliesstoffe für chirurgische Masken verwendet wird. Die Anordnung der schmelzgeblasenen Fasern ist zufällig, wodurch ein Netzwerk von Komplikationen entsteht, durch die Partikel eindringen können. Sie kommen einfach nicht durch.

Um eine Filtrationseffizienz in der Nähe von chirurgischen Masken zu erreichen, sollten Sie den Einsatz von schmelzgeblasenen Polypropylen-Vliesstoffen in Betracht ziehen, dem Material, das in chirurgischen Masken verwendet wird und über eine Elektretqualität verfügt, die zusätzlich für statische Aufladung sorgt, damit der Stoff die Partikel einfangen kann. Polypropylen (PP), auch Olefin genannt, ist eine Faser auf Erdölbasis und wird in HLK-Filtern, weißen FedEx-Umschlägen und Baumaterialien wie Tyvek verwendet.

In diesem Fall sollte die selbstgemachte Maske über eine integrierte Tasche verfügen, die es ermöglicht, den Filter nach jedem Gebrauch auszutauschen.

Zusammenfassend muss eine wirksame Maske die folgenden Eigenschaften aufweisen:

Jede Art von Maske verringert wahrscheinlich die Übertragung von Partikeln in der Luft und senkt das Infektionsrisiko. Darüber hinaus ist es auch wichtig, die Maske korrekt zu tragen und abzunehmen. In der Luft befindliche Partikel werden von den Fasern und Stoffen physikalisch eingefangen. Das Schütteln der Maske könnte dazu führen, dass die Partikel herunterfallen und an der Kleidung des Trägers und an anderen Stellen haften bleiben. Wenn der Träger diese Kleidung oder Stellen berührt und dann sein Gesicht oder seinen Mund berührt, würde eine Maske dem Träger nicht den erwarteten Schutz bieten.

Darüber hinaus ist der Passformfaktor entscheidend. Jegliche Lücken zwischen der Maske und dem Gesicht beeinträchtigen die Filtereffizienz. Die N95-Atemmaske bietet dem Träger eine hervorragende Passform. Es ist so eng, dass es beim Abnehmen einen Maskenabdruck hinterlässt, wie wir ihn auf den Gesichtern vieler medizinischer Mitarbeiter sehen. Mit einer OP- oder Stoffmaske ist ein so guter Sitz kaum zu erreichen. Daher ist es sehr wichtig, 1) beim Tragen einer OP- und Stoffmaske Nase und Mund vollständig zu bedecken und 2) eine gebrauchte Maske vorsichtig abzunehmen, ohne Gesicht, Nase, Augen und Mund zu berühren, und sofort die Hände zu waschen.

Eine Stoffmaske sollte nach jedem Gebrauch gewaschen werden.

Chirurgische Masken und N95-Atemschutzmasken sind für den einmaligen Gebrauch bestimmt. Da Polypropylen ein erdölbasiertes Material ist, müssen die Umweltauswirkungen entsorgter Masken weiter untersucht werden.

Schließlich ist klar, dass die meisten Masken auf dem Markt keine 100-prozentige Filtereffizienz aufweisen. Daher ist es nicht nur wichtig, eine Maske zu tragen, um sich selbst und andere zu schützen (einige der COVID-19-Patienten sind asymptomatische Träger), sondern auch das Einhalten sozialer Distanz und das Händewaschen sind viel wichtiger. Zu Hause zu bleiben und unnötige Reisen zu vermeiden, wird Menschen und den Planeten retten.

Jason Lohat zu diesem Artikel beigetragen.

CSUN Experts ist eine Reihe von Artikeln, die von CSUN-Fakultätsmitgliedern verfasst wurden und Erkenntnisse und Fachwissen über aktuelle Ereignisse und Themen austauschen. Fakultätsmitglieder, die eine Idee von CSUN Experts vorstellen möchten, können eine E-Mail an [email protected] senden.

Hochschule für Gesundheit und menschliche Entwicklung, CSUN-Experten, Abteilung für Familien- und Verbraucherwissenschaften