وسایل نظافتی

اثربخشی ماسک ها و پوشش های صورت در کنترل انتشار ذرات آئروسل بیرونی از فعالیت های بازدمی سیما اسدیکریستوفر دی. کاپا ،سانتیاگو باردا ،آنتونی اس. وکسلر ،نیکول ام بوویر وویلیام دی. ریستنپارت گزارش های علمی جلد 10 ، شماره مقاله: 15665 ( 2020 ) به این مقاله استناد کنید خلاصه همه گیری COVID-19 ماسک باعث افزایش تقاضا برای ماسک صورت برای محافظت در برابر انتقال بیماری شد. در پاسخ به کمبود، بسیاری از مقامات بهداشت عمومی ماسک های خانگی را به عنوان جایگزین قابل قبولی برای ماسک های جراحی و ماسک های تنفسی N95 توصیه کرده اند. اگرچه استفاده از ماسک تا حدی برای محافظت از دیگران در برابر ذرات بازدمی حاوی ویروس است، اما مطالعات کمی انتشار ذرات توسط پوشندگان ماسک را در هوای اطراف بررسی کرده است. در اینجا، ما انتشار ذرات آئروسل در مقیاس میکرونی را توسط انسان‌های سالمی که فعالیت‌های بازدمی مختلفی را انجام می‌دهند در حالی که انواع مختلفی از ماسک‌های درجه پزشکی یا خانگی را پوشیده بودند، اندازه‌گیری کردیم. هم ماسک‌های جراحی و هم ماسک‌های تنفسی KN95 بدون تست تناسب، میزان انتشار ذرات به بیرون را به ترتیب 90% و 74% در هنگام صحبت کردن و سرفه کاهش می‌دهند. در مقایسه با عدم استفاده از ماسک، اثربخشی آنها را در کاهش انتشار به بیرون تایید می کند. این ماسک ها به طور مشابه انتشار ذرات بیرونی یک ابر ساطع کننده سرفه را کاهش دادند، که به دلایل نامشخص تا دو مرتبه بیشتر از حد متوسط ذرات بازدمی را از طریق سرفه منتشر می کرد. در مقابل، ریختن ذرات غیر بازدمی در مقیاس میکرونی از الیاف سلولزی شکننده در ماسک‌های پارچه‌ای پنبه‌ای خانگی، تعیین صریح اثربخشی آنها در کاهش انتشار ذرات بازدمی را مخدوش کرد. تجزیه و تحلیل صوتی گفتار و شدت سرفه تأیید کرد که افراد با استفاده از ماسک بلندتر صحبت می کنند، اما با صدای بلندتر سرفه نمی کنند. معرفی انتقال بیماری‌های تنفسی عفونی از طریق هوا شامل انتشار ذرات معلق در هوا و قطرات حاوی میکروارگانیسم در طی فعالیت‌های مختلف بازدمی (مانند تنفس، صحبت کردن، سرفه و عطسه) است. انتقال ویروس ها در قطرات و ذرات معلق به افراد حساس ممکن است از طریق تماس فیزیکی پس از رسوب روی سطوح، آئروسل مجدد پس از رسوب، رسوب مستقیم قطرات ساطع شده بر روی سطوح مخاطی (به عنوان مثال، دهان، چشم)، یا استنشاق مستقیم آئروسل های مملو از ویروس رخ دهد . ، 2 . ابهام در مورد نقش و مقیاس فضایی این حالت‌های انتقال مختلف (تماس، اسپری قطرات، یا استنشاق آئروسل) برای بیماری‌های تنفسی خاص، از جمله برای COVID-19 3 ، 4 ، وجود دارد.5 ، 6 ، 7 ، در تنظیمات خاص، اما انتقال از طریق هوا از انتشار اولیه ذرات معلق در هوا یا قطرات ناشی از بازدم است. در نتیجه، پوشیدن ماسک - علاوه بر رعایت بهداشت دست - به عنوان وسیله ای برای کاهش انتقال بیماری به ویژه در محیط های مراقبت های بهداشتی مطرح شده است 8 ، 9 ، 10 ، 11 . تحقیقات زیادی نشان داده‌اند که ماسک‌ها می‌توانند محافظت قابل‌توجهی برای استفاده‌کننده داشته باشند، اگرچه قرار دادن مناسب ماسک برای تحقق این مزایا بسیار مهم است 12 ، 13 ، 14 ، 15. از طرف دیگر، ماسک‌ها می‌توانند به طور بالقوه انتقال به بیرون توسط افراد آلوده را کاهش دهند و از دیگران محافظت کنند. 7 ، 16 ، 17 . نشانه هایی از ناقلین بدون علامت COVID-19 وجود دارد که دیگران را آلوده می کنند 18 ، 19 ، 20 ، که منجر به افزایش، اگرچه متناقض می شود. 21 ، 22 ، 23 ، 24، خواستار پوشیدن بیشتر ماسک یا پوشش صورت توسط عموم مردم برای کمک به کنترل انتقال بیماری در طول همه گیری است. بنابراین درک اثر ماسک ها و پوشش های صورت در انواع مختلف در کاهش انتقال بیرونی ذرات معلق در هوا و قطرات ناشی از فعالیت های بازدمی بسیار مهم است. نتایج مطالعات اپیدمیولوژیک و بالینی که اثربخشی ماسک‌ها را در کاهش انتقال بیماری ارزیابی می‌کنند ، نشان می‌دهد که استفاده از ماسک می‌تواند مزایایی را به‌ویژه با مداخلات اولیه داشته باشد ، اما اغلب نتایج فاقد اهمیت آماری هستند . , 31 . مطالعات آزمایشگاهی ابزار دیگری برای ارزیابی یا استنتاج اثربخشی ماسک ارائه می‌کند. اندازه‌گیری راندمان فیلتراسیون مواد می‌تواند راهنمایی اولیه در مورد اثربخشی ماسک بالقوه برای جلوگیری از انتقال به بیرون ارائه کند .34 ، 35 ، اما به طور مستقیم به عملکرد ماسک در هنگام پوشیدن توجه نکنید. شواهد اولیه عکاسی نشان می‌دهد که ماسک‌ها می‌توانند انتشار ذرات تولید شده توسط سرفه را محدود کنند . اندازه گیری با استفاده از تنفس شبیه سازیشده با سر آزمایش مصنوعی نشان داد که غلظت ذرات بین 0.02 میکرومتر-1 میکرومتر در ماسک های انواع مختلف کاهش می یابد . همچنین با استفاده از تنفس شبیه سازی شده، گرین و همکاران. 38 نفر دریافتند که ماسک‌های جراحی به طور موثری انتقال بیرونی آندوسپورها و سلول‌های رویشی را با کاهش ظاهراً بیشتر ذرات > 0.7 میکرومتر در مقایسه با ذرات کوچک‌تر کاهش می‌دهند. دیویس و همکاران با استفاده از داوطلبان. 32دریافتند که ماسک‌های پنبه‌ای جراحی و خانگی به طور قابل‌توجهی انتشار میکروارگانیسم‌های قابل کشت از سرفه‌های داوطلبان سالم را کاهش می‌دهند، با کاهش مشابهی در طیفی از اندازه‌های ذرات (از 0.65 میکرومتر تا > 7 میکرومتر). میلتون و همکاران 16 نشان دادند که ماسک های جراحی به طور قابل ملاحظه ای تعداد نسخه های ویروسی را در آئروسل "ریز" بازدم (≤ 5 میکرومتر) و قطرات "درشت" (بیش از 5 میکرومتر) از داوطلبان مبتلا به آنفولانزا کاهش می دهد، با کاهش بیشتر در کسر درشت. این نتیجه تا حدودی با اندازه گیری های اخیر توسط Leung و همکاران متفاوت است. 13، که از نظر آماری کاهش معنی داری در ریزش آنفولانزا از تنفس در ذرات درشت اما نه ریز با شرکت کنندگانی که از ماسک های جراحی استفاده می کردند، نشان دادند. با این حال، آن‌ها دریافتند که ماسک‌ها ریزش ویروس کرونا فصلی از تنفس را برای ذرات درشت و ریز کاهش می‌دهند، اگرچه RNA ویروسی در کمتر از نیمی از نمونه‌ها حتی بدون ماسک مشاهده شد، که ارزیابی را پیچیده می‌کند. همه مطالعات فوق نشان دهنده پتانسیل قوی ماسک ها برای کمک به کاهش انتقال بیماری های تنفسی است. با این حال، تا به امروز، هیچ‌کدام اثربخشی ماسک‌ها را در طیف وسیعی از فعالیت‌های بازدمی بررسی نکرده‌اند، و توجه محدودی به انواع مختلف ماسک صورت گرفته است. علاوه بر این، هیچ مطالعه ای تا به امروز خود ماسک ها را به عنوان منابع بالقوه ذرات آئروسل در نظر نگرفته است. به خوبی ثابت شده است که مواد سلولزی فیبری، مانند پنبه و کاغذ، می توانند مقادیر زیادی ذرات در مقیاس میکرونی (یعنی گرد و غبار) را در هوا آزاد کنند 39 ، 40 ، 41 ، 42. به طور سنتی، این ذرات به عنوان یک نگرانی بالقوه برای بیماری‌های ویروسی تنفسی مانند آنفولانزا یا اکنون COVID-19 در نظر گرفته نمی‌شوند، زیرا تصور می‌شود این بیماری‌ها از طریق ذرات بازدمی منتشر شده مستقیماً از دستگاه تنفسی افراد آلوده منتقل می‌شوند . با این حال، تحقیقات اولیه در دهه 1940 نشان داد که ویروس آنفولانزای عفونی را می توان پس از تکان دادن شدید یک پتوی آلوده از هوا جمع آوری کرد 44 . علیرغم این یافته، در طول 70 سال آینده توجه کمی بر امکان انتقال ویروس تنفسی از طریق گرد و غبار محیطی متمرکز شد. یکی از استثناها مطالعه خاره و مار بود که مدلی نظری را برای تعلیق مجدد گرد و غبار آلوده از یک طبقه با راه رفتن 45 بررسی کردند.. اخیراً، کار اسدی و همکاران. با ویروس آنفولانزا به طور تجربی ثابت شد که «فومیت‌های آئروسل‌شده»، ذرات غیر تنفسی آئروسل‌شده از سطوح آلوده به ویروس مانند پوست حیوانات یا بافت‌های کاغذی، همچنین می‌توانند حامل ویروس آنفولانزا باشند و حیوانات حساس را آلوده کنند .. این مشاهدات این احتمال را افزایش می‌دهد که ماسک‌ها یا سایر تجهیزات محافظ شخصی (PPE) که احتمال بیشتری برای آلوده شدن به ویروس دارند، ممکن است به عنوان منبع فومیت‌های آئروسل شده باشند. در واقع، کار اخیر لیو و همکاران. نشان داد که برخی از بالاترین تعداد SARS-CoV-2 موجود در هوا (ویروس مسئول COVID-19) در اتاق‌های بیمارستانی رخ می‌دهد که کارکنان مراقبت‌های بهداشتی PPE خود را خاموش می‌کردند، و این نشان می‌دهد که ویروس به طور بالقوه از لباس‌های آلوده به ویروس یا PPE آئروسل می‌شود. یا از گرد و غبار آلوده به ویروس در طبقه 47 معلق شده است. هنوز ناشناخته مانده است که فومیت های آئروسل شده در انتقال بیماری های تنفسی عفونی بین انسان ها چه نقشی دارند و مشخص نیست که آیا انواع خاصی از ماسک ها به طور همزمان در جلوگیری از انتشار ذرات تنفسی موثر هستند و در عین حال انتشار ذرات غیر بازدمی (سلولزی) را به حداقل می رساند. در اینجا، ما در مورد آزمایش‌هایی گزارش می‌کنیم که کارآیی ماسک‌های تنفس‌شده KN95، ماسک‌های تنفسی N95، ماسک‌های جراحی، و ماسک‌های کاغذی و پارچه‌ای خانگی را در کاهش میزان انتشار ذرات آئروسل از تنفس، صحبت کردن و سرفه توسط افراد سالم ارزیابی می‌کنند. دو یافته کلیدی این است که (1) ماسک‌های جراحی، ماسک‌های تنفسی KN95 و احتمالاً ماسک‌های تنفس‌شونده N95، همگی تعداد ذرات ساطع شده را کاهش می‌دهند، اما (2) انتشار ذرات از ماسک‌های پارچه‌ای خانگی - احتمالاً از قطعات فیبر ریخته‌شده - زمانی که ماسکی استفاده نمی شود، می تواند به میزان قابل توجهی از انتشار فراتر رود، نتیجه ای که ارزیابی اثربخشی آنها را در مسدود کردن انتشار ذرات بازدمی مخدوش می کند. اگرچه هیچ اندازه گیری مستقیمی از انتشار یا عفونت ویروس در اینجا انجام نشد، مواد و روش ها سوژه های انسانی ما 10 داوطلب (6 مرد و 4 زن) را در محدوده سنی 18 تا 45 سال استخدام کردیم. هیئت بازبینی نهادی دانشگاه کالیفرنیا دیویس این مطالعه را تأیید کرد (IRB# 844,369-4)، و تمام تحقیقات مطابق با دستورالعمل‌ها و مقررات مربوطه هیئت بررسی نهادی انجام شد. رضایت کتبی آگاهانه از همه شرکت‌کنندگان قبل از انجام آزمایش‌ها گرفته شد و از همه شرکت‌کنندگان خواسته شد تا سن، وزن، قد، وضعیت سلامت عمومی و سابقه مصرف دخانیات خود را ارائه کنند. فقط شرکت‌کنندگانی که به‌عنوان افراد سالم غیرسیگاری گزارش می‌کردند در این مطالعه وارد شدند. راه اندازی آزمایشی تنظیم آزمایشی عمومی مورد استفاده مشابه با کار قبلی 48 و 49 بود . به طور خلاصه، اندازه ذرات آیرودینامیکی (APS، TSI مدل 3321) برای شمارش تعداد ذرات بین 0.3 تا 20 میکرومتر در قطر آیرودینامیکی استفاده شد. راندمان شمارش APS به زیر 0.5 میکرومتر می رسد و بنابراین ذرات شمارش شده بین 0.3 تا 0.5 میکرومتر احتمالاً عدد واقعی را دست کم می گیرند. APS در داخل یک هود جریان آرام با فیلتر HEPA قرار داده شد که غلظت ذرات پس زمینه را به حداقل می رساند (شکل 1 a). از شرکت کنندگان در مطالعه خواسته شد طوری بنشینند که دهان آنها در مقابل یک قیف متصل به ورودی APS از طریق یک لوله سیلیکونی رسانا قرار گیرد. سپس در حالی که بدون ماسک یا یکی از ماسک هایی که در شکل 1 نشان داده شده است، فعالیت های بازدمی متفاوتی انجام دادندb و در زیر با جزئیات بیشتر توضیح داده شده است. یک میکروفون بلافاصله در کنار قیف قرار داده شد تا مدت و شدت صحبت کردن و فعالیت های سرفه را ثبت کند (شکل 1 ج). شرکت کنندگان با دهان خود تقریباً 1 سانتی متر دورتر از ورودی قیف قرار گرفتند. تکیه گاه بینی مورد استفاده در تنظیمات قبلی ما 48 ، 49 برای جلوگیری از تولید ذرات اضافی از طریق مالش پارچه ماسک بر روی سطح پایه بینی برداشته شد. هوا توسط APS با سرعت 5 لیتر در دقیقه به داخل کشیده شد و 1 لیتر در دقیقه (20٪) در آشکارساز متمرکز شد تا تعداد تجمعی ذرات در فواصل 1 ثانیه شمارش و اندازه شود (شکل 1) .د). توجه داشته باشید که قیف یک محیط نیمه محدود است و همه ذرات منقضی شده لزوما توسط APS گرفته نشده اند. استفاده از ماسک ممکن است مقداری از جریان هوای منقضی شده را به سمت خارج هدایت کند (مثلاً از بالا یا دو طرف ماسک 50) .). بر این اساس، هنگام ارجاع به انتشار ذرات اندازه‌گیری شده در اینجا، از اصطلاح «انتشار بیرونی» استفاده می‌کنیم. بنابراین، اندازه‌گیری‌های گزارش‌شده در اینجا تعداد مطلق ذرات ساطع شده را نشان نمی‌دهند و ممکن است سهم ذرات خارج شده از کناره‌های ماسک‌ها را دست کم بگیرند، اما امکان مقایسه نسبی بین شرایط مختلف را فراهم می‌کنند. نرخ انتشار ذرات گزارش شده در اینجا از APS احتمالاً کمتر از کل نرخ انتشار ذرات بازدمی است، تقریباً با نسبت دبی حجمی بازدمی که وارد قیف می شود به سرعت نمونه APS. شکل 1 شکل 1 ( الف ) شماتیکی از تنظیمات آزمایشی که یک شرکت‌کننده را نشان می‌دهد که ماسکی در جلوی قیف متصل به APS بر تن دارد. ( ب ) عکس‌های ماسک‌های مورد استفاده برای آزمایش‌ها. ( ج ) ضبط میکروفون برای شرکت‌کننده (F3) که بدون ماسک در داخل قیف سرفه می‌کند. ( د ) نرخ انتشار ذرات آنی تمام ذرات شناسایی شده بین 0.3 و 20 میکرومتر در قطر. Surg.: جراحی; KN95: ماسک تنفسی KN95 بدون هوا؛ SL-P: حوله کاغذی تک لایه؛ SL-T: تی شرت پنبه ای تک لایه; DL-T: تی شرت نخی دولایه؛ N95: ماسک تنفسی N95 دارای تهویه. آزمودنی رضایت آگاهانه کتبی خود را برای انتشار تصاویر در ( ب ) داد. تصویر در اندازه کامل تمام آزمایش ها با دمای محیط بین 22 تا 24 درجه سانتی گراد انجام شد. رطوبت نسبی برای اکثر آزمایش‌ها بین 30 تا 35 درصد بود. دور دوم آزمایش، مقایسه ماسک های خانگی شسته شده با ماسک های شسته نشده، در رطوبت نسبی 53 درصد انجام شد. با توجه به تأخیر تقریباً 3 ثانیه ای بین ورود به قیف و رسیدن به آشکارساز در APS، در تمام این شرایط اجزای آبی قطرات تنفسی در مقیاس میکرونی بیش از زمان کافی (یعنی بیش از ~ 100 میلی ثانیه) برای تبخیر کامل داشتند. باقیمانده خشک شده آنها (به اصطلاح "هسته قطره" 51 )؛ شکل S3 اسدی و همکاران را ببینید. 48 برای شواهد تجربی مستقیم از خشک شدن کامل در این شرایط. اگرچه قطرات بزرگ (بیش از 20 میکرومتر) می توانند به طور قابل ملاحظه ای بیش از 1 ثانیه برای تبخیر شدن نیاز داشته باشند .همانطور که در اینجا نشان داده شده است اکثریت قریب به اتفاق ذرات کمتر از 5 میکرومتر هستند و بنابراین بعید است که در اندازه های بزرگتر از 20 میکرومتر منشاء گرفته باشند. توزیع اندازه ارائه شده در اینجا بر اساس قطر مشاهده شده در آشکارساز APS است. فعالیت های بازدمی از شرکت کنندگان خواسته شد تا چهار فعالیت مجزا را برای هر نوع ماسک یا دستگاه تنفسی انجام دهند: (i) تنفس : تنفس آرام از طریق بینی و خارج از دهان، به مدت 2 دقیقه با سرعتی راحت برای شرکت‌کننده. نرخ انتشار ذرات به عنوان تعداد کل ذرات منتشر شده در کل دوره 2 دقیقه، تقسیم بر دو دقیقه برای به دست آوردن میانگین ذرات در ثانیه محاسبه شد. (2) صحبت کردن : خواندن با صدای بلند گذرگاه رنگین کمان (Fairbanks 53)and Supplementary Text S1)، یک متن استاندارد زبانی 330 کلمه ای با طیف وسیعی از واج ها. شرکت کنندگان این قسمت را با صدای بلند و با بلندی صدای متوسط و راحت می خوانند. از آنجایی که شرکت کنندگان به طور طبیعی با حجم و سرعت کمی متفاوت می خواندند، ضبط میکروفون برای محاسبه ریشه میانگین مربع (RMS) دامنه (به عنوان معیار بلندی صدا) و مدت زمان صداگذاری (به استثنای مکث بین کلمات) استفاده شد. نرخ انتشار ذرات به عنوان تعداد کل ذرات منتشر شده در کل خواندن (تقریباً 100 تا 150 ثانیه)، تقسیم بر مدت زمان تجمعی صداگذاری به استثنای مکث محاسبه شد. (iii) سرفه : سرفه های متوالی و اجباری به مدت 30 ثانیه با سرعت و شدت راحت برای شرکت کننده. مشابه آزمایش صحبت کردن، از داده‌های میکروفون برای تعیین دامنه RMS هر سرفه، تعداد سرفه‌ها و مدت زمان تجمعی سرفه (به استثنای مکث‌های بین سرفه‌ها) استفاده شد. نرخ انتشار ذرات به عنوان تعداد کل ذرات منتشر شده در طول 30 ثانیه اندازه گیری، تقسیم بر تعداد سرفه (برای به دست آوردن ذرات/سرفه) یا بر طول مدت تجمعی سرفه ها (برای به دست آوردن ذرات در ثانیه) محاسبه شد. (IV) حرکت فک : حرکت دادن فک به‌گونه‌ای که انگار آدامس می‌جوید، بدون باز کردن دهان، به مدت 1 دقیقه، در حین تنفس از بینی، برای آزمایش اینکه آیا حرکت صورت در غیاب بازدم شدیدتر باعث انتشار ذرات قابل توجهی می‌شود یا خیر. این فعالیت از نظر فنی به عنوان یک فعالیت بازدمی به حساب می‌آید زیرا شرکت‌کننده از بینی نفس می‌کشید، اما هدف اصلی ارزیابی این بود که آیا حرکت صورت به طور قابل ملاحظه‌ای انتشار ذرات را تغییر می‌دهد، یا به دلیل اصطکاک ملایم بین پوست و ماسک صورت که باعث افزایش انتشار ذرات می‌شود یا فاصله‌های فاصله متغیر. بین ماسک و پوست اجازه می دهد تا ذرات بیشتر یا کمتری فرار کنند. نرخ انتشار ذرات به عنوان تعداد کل ذرات منتشر شده در طول دوره 1 دقیقه محاسبه شد، تقسیم بر 60 ثانیه برای به دست آوردن میانگین ذرات در ثانیه. انواع ماسک شرکت کنندگان هر یک از چهار فعالیت بازدمی را زمانی انجام دادند که هیچ ماسکی یا یکی از 6 نوع مختلف ماسک یا دستگاه تنفس نپوشیدند: (i) یک ماسک جراحی (ValuMax 5130E-SB) با علامت "Surg." که توسط 10 شرکت کننده آزمایش شده است. (ii) ماسک تنفسی KN95 (GB2626-2006، سازنده Nine Five Protection Technology، Dongguan، چین)، که توسط 10 شرکت‌کننده آزمایش شده است. (iii) یک ماسک دستمال کاغذی تک لایه خانگی (Kirkland، ورقه 2-PLY، 27.9 سانتی متر × 17.7 سانتی متر) که به عنوان "SL-P" نشان داده شده و توسط 10 شرکت کننده آزمایش شده است. (iv) یک ماسک تی شرت تک لایه خانگی، "SL-T"، ساخته شده از یک تی شرت پنبه ای جدید (کلوین کلین مردانه کتان پولو مایع، 100٪ پنبه، مورد شماره 1341469)، که توسط 10 شرکت کننده آزمایش شده است. (v) ماسک دولایه تی شرت خانگی، "DL-T"، ساخته شده از همان مواد تی شرت ماسک SL-T، و توسط 10 شرکت کننده آزمایش شده است. (vi) یک ماسک تنفسی N95 با تهویه (NIOSH N95، Safety Plus، TC-84A-7448)) توسط 2 شرکت‌کننده آزمایش شد. کمبود در زمان آزمایش مانع از حجم نمونه بزرگتر شد. تفاوت اصلی بین ماسک N95 و KN95 در جایی است که ماسک در ایالات متحده تأیید شده است. (N95) یا چین (KN95). ماسک‌های پارچه‌ای خانگی (SL - T و DL-T) طبق دستورالعمل CDC برای ماسک‌های تی‌شرت تک لایه و دو لایه ساخته شده‌اند . ماسک‌های دستمال کاغذی خانگی طبق دستورالعمل‌های خود انجام دهید ۵۵ ساخته شده‌اند . عکس های همه انواع ماسک در شکل 1 ب نشان داده شده است. قبل از پوشیدن هر ماسک، به شرکت کنندگان به صورت شفاهی راهنمایی های کلی در مورد نحوه قرار دادن هر ماسک داده می شد. در مورد ماسک های جراحی و ماسک های تنفسی KN95 به آنها دستور داده شد که میله فلزی را برای تطبیق ماسک با بینی فشار دهند. هیچ آزمایش تناسب ماسک‌ها، طبق استاندارد OSHA (29 CFR قسمت 1910) 56 ، با هدف به دست آوردن نرخ انتشار ذرات معرف برای افراد آموزش‌دیده و بدون دسترسی به کمک‌های حرفه‌ای انجام نشد. شستشوی ماسک برای آزمایش اینکه آیا شستشوی ماسک‌های پارچه‌ای خانگی بر میزان انتشار ذرات تأثیری دارد یا خیر، از زیرمجموعه‌ای متشکل از 4 شرکت‌کننده خواسته شد تا ماسک تی‌شرت دولایه خود را به خانه بیاورند و آن را با آب و صابون بشویند و کاملاً آبکشی کنند. و اجازه دهید در هوا خشک شود. این شرکت کنندگان سپس بازگشتند و چهار فعالیت را با یک ماسک DL-T کاملاً جدید و ماسک DL-T شسته شده خود تکرار کردند تا مقایسه مستقیمی بین پارچه های شسته شده در مقابل پارچه های شسته نشده ارائه دهند. انتشار ذرات از طریق مالش دست علاوه بر آزمایش‌های بالا برای اندازه‌گیری انتشار ذرات مرتبط با پارچه‌های مختلف ماسک، با استفاده از روشی مشابه روشی که قبلاً با دستمال کاغذی انجام شده بود، آزمایش کیفی شکنندگی ماسک‌ها را با مالش هر ماسک با دست در مقابل APS انجام دادیم. (ر.ک. شکل 4 اسدی و همکاران 46). به طور خاص، ماسک روی خود بین انگشت شست و اشاره تا می شد و مواد ماسک به خودش مالیده می شد. یک نمونه از هر نوع ماسک با دست توسط همان فرد به مدت 10 ثانیه در مقابل APS مالش داده شد و هر بار به بهترین شکل ممکن از همان مقدار نیرو استفاده کرد. آزمایش برای هر نوع ماسک 3 بار تکرار شد. نرخ انتشار ذرات به عنوان تعداد کل ذرات منتشر شده تقسیم بر مدت زمان مالش (10 ثانیه) محاسبه شد. توجه داشته باشید که این روش مانع از ریختن احتمالی ذرات از پوست فرد تجربی نمی شود . بنابراین، نرخ انتشار ذرات مشاهده شده برای مواد مختلف ماسک تنها نشانه‌های کیفی شکنندگی نسبی را نشان می‌دهد. تحلیل آماری نمودارهای جعبه و سبیل میانه (خط قرمز)، محدوده بین چارکی (جعبه آبی) و محدوده (سبیل های سیاه) را نشان می دهد. Stata/IC 15 برای انجام تست نرمال Shapiro-Wilk بر روی نرخ انتشار ذرات برای هر فعالیت استفاده شد. پس از تبدیل log-تغییر داده ها، رگرسیون خطی با اثرات مختلط برای محاسبه همبستگی در سطح فرد انجام شد. با توجه به اینکه ما فقط یک اثر تصادفی اولیه (تغییرپذیری فرد به فرد) داشتیم، همه واریانس ها با کوواریانس صفر برابر شدند. مقایسات زوجی Post hoc انجام شد و برای مقایسه‌های چندگانه با استفاده از روش شفه تنظیم شد. گروه های شفه با حروف سبز در زیر هر نمودار نشان داده شده اند. گروه های بدون حرف مشترک به طور قابل توجهی متفاوت در نظر گرفته می شوند ( 05/ 0p  <). نتایج نرخ انتشار ذرات برای چهار فعالیت بازدمی در شکل 2 نشان داده شده است . با تمرکز اول بر روی تنفس (شکل 2 الف)، زمانی که شرکت کنندگان بدون ماسک استفاده می کردند، میانگین میزان انتشار ذرات 0.31 ذره در ثانیه بود، با یک شرکت کننده (M6) به اندازه 0.57 ذره در ثانیه، و شرکت کننده دیگر (F3) کمتر. به صورت 0.05 ذره در ثانیه. این نرخ متوسط و تنوع فرد به فرد هر دو به طور کلی با مطالعات قبلی مطابقت دارند 48 و 51. در مقابل، پوشیدن ماسک جراحی یا ماسک تنفسی KN95 به طور قابل توجهی تعداد ذرات بیرونی منتشر شده در هر ثانیه تنفس را کاهش داد. میانگین نرخ انتشار به بیرون برای این ماسک ها به ترتیب 0.06 و 0.07 ذره در ثانیه بود که نشان دهنده کاهش تقریباً شش برابری نسبت به عدم وجود ماسک است. پوشیدن ماسک حوله کاغذی تک لایه خانگی (SL-P) کاهش مشابهی در میزان انتشار به بیرون داشت، اگرچه از نظر آماری به اندازه ماسک های درجه پزشکی معنی دار نبود. شکل 2 شکل 2 نرخ انتشار ذرات مرتبط با ( الف ) تنفس، ( ب ) صحبت کردن، ( ج ) سرفه، و ( د ) حرکت فک زمانی که شرکت‌کنندگان بدون ماسک یا زمانی که یکی از شش نوع ماسک در نظر گرفته شده را می‌پوشیدند. گروه های شفه با حروف سبز مشخص می شوند. گروه های بدون حرف مشترک به طور قابل توجهی متفاوت در نظر گرفته می شوند ( 05/ 0p  <). Surg.: جراحی; KN95: KN95 unvented; SL-P: حوله کاغذی تک لایه؛ U-SL-T: تی شرت نخی تک لایه شسته نشده؛ U-DL-T: تی شرت نخی دو لایه شسته نشده؛ N95: N95 دارای هواکش. توجه داشته باشید که مقیاس ها لگاریتمی هستند و مرتبه های قدر در هر قطعه فرعی متفاوت است. تصویر در اندازه کامل به‌طور شگفت‌انگیزی، پوشیدن ماسک تی‌شرت تک لایه (U-SL-T) در حین تنفس، افزایش قابل‌توجهی در میزان انتشار ذرات اندازه‌گیری شده در مقایسه با عدم وجود ماسک به همراه داشت و به میانگین 0.61 ذره در ثانیه افزایش یافت. نرخ برای برخی از شرکت‌کنندگان (F1 و F4) از 1 ذره در ثانیه فراتر رفت که نشان‌دهنده افزایش 384 درصدی از میانگین مقدار بدون ماسک است. پوشیدن ماسک تی شرت نخی دولایه (U-DL-T) هیچ تاثیر آماری معنی داری بر میزان انتشار ذرات نداشت، با میانگین و دامنه قابل مقایسه با آنچه بدون ماسک مشاهده شد. با عطف به گفتار (شکل 2 ب)، روند کلی مشاهده شده این است که صداگذاری در بلندی صدای متوسط و راحت است (شکل S1 a و جدول S1) یک مرتبه قدر ذرات بیشتری نسبت به تنفس تولید کرد. زمانی که شرکت‌کنندگان بدون ماسک استفاده می‌کردند و صحبت می‌کردند، میانگین نرخ 2.77 ذره در ثانیه بود (در مقایسه با 0.31 برای تنفس). روند کلی اثر نوع ماسک بر انتشار ذرات از نظر کیفی شبیه به آنچه برای تنفس مشاهده شد بود. پوشیدن ماسک های جراحی و ماسک های تنفسی KN95 در حین صحبت به طور قابل توجهی انتشار بیرونی را با یک مرتبه قدر کاهش داد و به ترتیب به نرخ های متوسط 0.18 و 0.36 ذره در ثانیه رسید. به همین ترتیب، پوشیدن ماسک حوله کاغذی میزان انتشار ذرات گفتار به بیرون را به 1.21 ذره در ثانیه کاهش داد که کمتر از عدم وجود ماسک است اما نشان دهنده کاهش کمتری در مقایسه با ماسک های جراحی و ماسک های تنفسی KN95 است. در مقابل، ماسک‌های پارچه‌ای خانگی مجدداً در مقایسه با عدم وجود ماسک هیچ تغییری یا افزایش قابل توجهی در میزان انتشار در طول سخنرانی نداشتند. انتشار ذرات بیرونی زمانی که شرکت‌کنندگان ماسک‌های U-SL-T را می‌پوشیدند با یک مرتبه بزرگی با مقدار متوسط 16.37 ذره در ثانیه از شرایط بدون ماسک فراتر رفت. پوشیدن ماسک U-DL-T هیچ تاثیر معنی داری نداشت. سومین فعالیت بازدمی - سرفه - دوباره روندهای کیفی مشابهی را با توجه به نوع ماسک به همراه داشت (شکل 2 ج). ما تاکید می کنیم که شرکت کنندگان با سرعت های مختلف سرفه می کردند و بنابراین تعداد سرفه ها، مدت سرفه تجمعی و قدرت صوتی بین شرکت کنندگان متفاوت بود (شکل S1ب، شکل S2 و جدول S2). با این وجود، مشاهده می‌کنیم که سرفه بدون ماسک میانگین 10.1 ذره در ثانیه را تولید می‌کند که اکثر شرکت‌کنندگان در محدوده 3 تا 42 ذره در ثانیه بودند. برای مقایسه، با توجه به نرخ سرفه 6 بار در دقیقه، میانگین شمارش ذرات به سمت بیرون به ویژه به دلیل سرفه در آن دقیقه اندکی کوچکتر از سرفه ناشی از تنفس است، و مرتبه بزرگی کمتر از صحبت کردن در یک دقیقه است (شکل S3 را برای مشاهده کنید. تعداد ذرات معادل در هر سرفه). روند کلی مشابهی در مورد تنفس و صحبت کردن برای سرفه هنگام پوشیدن انواع مختلف ماسک مشاهده شد. ماسک جراحی میزان انتشار متوسط به بیرون را به 2.44 ذره در ثانیه (75٪ کاهش) کاهش داد، در حالی که KN95 کاهش آشکار اما از نظر آماری را به 6.15 ذره در ثانیه (39٪ کاهش) نشان داد. ماسک SL-P هیچ تفاوت آماری معنی داری در مقایسه با بدون ماسک نداشت. در مقابل، ماسک‌های خانگی U-SL-T و U-DL-T با میانگین انتشار 49.2 و 36.1 ذرات در ثانیه، افزایش قابل توجهی در انتشار ذرات به بیرون در هر ثانیه (یا در هر سرفه) نسبت به عدم وجود ماسک داشتند. به ترتیب. قابل ذکر است، یک فرد، M6، تا دو مرتبه ذرات آئروسل بیشتری را در حین سرفه نسبت به دیگران منتشر کرد و 567 ذره در ثانیه بدون ماسک منتشر کرد. حتی زمانی که M6 از ماسک جراحی استفاده می کرد، هنگام سرفه 19.5 ذره در ثانیه ساطع می کرد که به طور قابل توجهی بالاتر از مقدار متوسط برای بدون ماسک بود، اگرچه هنوز در مقایسه با عدم وجود ماسک برای این فرد کاهش قابل توجهی داشت. تجزیه و تحلیل صوتی سرفه، هر دو از نظر ریشه میانگین دامنه مربع (شکل S1ب) و چگالی توان فیلتر شده، نشان می دهد که سرفه های M6 به خصوص بلندتر و یا پرانرژی تر از سرفه های دیگر نبودند (شکل S2 و جدول S2 را ببینید). مشخص نیست که چه چیزی باعث شد که این فرد 100 ذرات آئروسل بیشتر از حد متوسط را هنگام سرفه منتشر کند، اگرچه از نظر کیفی، به نظر می‌رسد سرفه‌های M6 بیشتر از قفسه سینه سرچشمه می‌گیرد، در مقایسه با سایر شرکت‌کنندگان که سرفه‌ها عموماً به نظر می‌رسد منشأ بیشتری از سینه دارند. گلو؛ به ویژه، این فرد هنگام صحبت کردن و تنفس، مقدار بسیار نزدیک‌تر به میانگین ذرات را منتشر می‌کند. علاوه بر این، انتشار ذرات آئروسل به طور قابل توجهی بالاتر از میانگین در طول سرفه برای M6 بدون در نظر گرفتن نوع ماسک ادامه داشت. در نهایت، شکل 2 d میزان انتشار ذرات را در زمانی که شرکت کنندگان فک خود را حرکت دادند، مشابه آدامس جویدن با دهان بسته، در حالی که فقط از طریق بینی خود تنفس می کردند، نشان می دهد. به طور کلی، حرکت فک با تنفس بینی و بدون ماسک، ذرات کمی کمتری در ثانیه نسبت به فعالیت تنفسی (تنفس از طریق بینی و خارج از دهان) ایجاد می‌کند، با نرخ متوسط 0.12 ذره در ثانیه برای عدم وجود ماسک. از آنجایی که شرکت کنندگان در حین حرکت فک همچنان با دهان بسته نفس می کشیدند، تولید ذرات پایین احتمالاً ناشی از بازدم شرکت کنندگان از طریق بینی و نه از طریق دهان است .. استفاده از ماسک جراحی یا ماسک تنفسی KN95 در مقایسه با عدم وجود ماسک، از نظر آماری تأثیر معنی‌داری بر انتشار ذرات از حرکت فک نداشت. در مقابل، پوشیدن انواع دیگر ماسک‌های خانگی (SL-P، U-SL-T و U-DL-T) به طور قابل‌توجهی نرخ انتشار ذرات را افزایش می‌دهد و ماسک تک لایه بیشترین بازدهی را با ۱.۷۲ ذره در ثانیه دارد. همه آزمایش‌های فوق با ماسک‌های تنفسی N95 نیز تکرار شد، البته تنها با 2 شرکت‌کننده (به دلیل کمبود در زمان آزمایش). اندازه نمونه کوچک مانع از آزمایش اهمیت می شود، اما به طور کلی نرخ انتشار ذرات دو مورد آزمایش شده از نظر کاهش در نرخ انتشار کلی با ماسک جراحی و KN95 بدون تهویه قابل مقایسه بود. نرخ انتشار ارائه شده در شکل 2 نشان دهنده کل برای همه ذرات در محدوده اندازه 0.3 تا 20 میکرومتر است. ما همچنین توزیع اندازه متناظر را بر حسب کسر کلی برای همه آزمایش‌ها اندازه‌گیری کردیم (شکل 3 ). به طور کلی، همه توزیع‌های اندازه‌ای که در اینجا مشاهده می‌شوند، لگ نرمال بودند، با یک پیک نزدیک به 0.5 میکرومتر و به سرعت به بخش‌های ناچیز بالای 5 میکرومتر تجزیه می‌شوند. تنفس بدون ماسک، ذراتی با قطر متوسط هندسی 0.65 میکرومتر ساطع می کند (شکل 3 )الف)، با 35 درصد از ذرات در کوچکترین محدوده اندازه 0.3 تا 0.5 میکرومتر. صرف نظر از نوع ماسک، پوشیدن ماسک در حین تنفس به طور قابل توجهی این کسری از ذرات را در محدوده کوچکترین اندازه افزایش داد (مثلاً تا 60٪ برای ماسک تنفسی KN95)، و میانگین قطر هندسی را به سمت اندازه های کوچکتر تغییر داد. صحبت کردن بدون ماسک ذرات کمی بزرگتر را در مقایسه با تنفس با میانگین قطر 0.75 میکرومتر تولید کرد (شکل 3 ب). پوشیدن ماسک در حین صحبت کردن بر توزیع اندازه به شیوه ای کیفی مشابه آنچه در تنفس مشاهده می شود تأثیر می گذارد، به این ترتیب که کسر بالاتری از ذرات در کوچکترین محدوده اندازه قرار دارند. با این حال، برخلاف تنفس، ماسک‌های U-SL-T و U-DL-T بالاترین کسری از ذرات کوچک را منتشر کردند (به ترتیب 47 و 51 درصد). شکل 3 شکل 3 توزیع اندازه ذرات مشاهده شده، نرمال شده توسط ذرات/ثانیه در هر سطل، مرتبط با ( الف ) تنفس، ( ب ) صحبت کردن، ( ج ) سرفه، و ( د ) حرکت فک زمانی که شرکت‌کنندگان بدون ماسک یا یکی از پنج نوع ماسک در نظر گرفته شده بودند. هر منحنی میانگین هر 10 شرکت کننده است. خطوط جامد داده ها را با استفاده از 5 نشان می دهندعملکرد صاف کردن نقطه نقاط داده با نوارهای خطای افقی، ذرات کوچک با قطر 0.3 تا 0.5 میکرومتر را نشان می‌دهند که توسط APS شناسایی شده‌اند و اطلاعات بیشتری در مورد توزیع اندازه آنها در این محدوده وجود ندارد. Surg.: جراحی; KN95: KN95 unvented; SL-P: حوله کاغذی تک لایه؛ U-SL-T: تی شرت نخی تک لایه شسته نشده؛ U-DL-T: تی شرت نخی دو لایه شسته نشده؛ N95: N95 دارای هواکش. تصویر در اندازه کامل تأثیر پوشیدن ماسک بر توزیع اندازه ذرات تولید شده توسط سرفه بارزتر بود (شکل 3 ج). بدون ماسک، میانگین قطر ذرات تولید شده توسط سرفه 0.6 میکرومتر بود. اکثر ذرات منتشر شده در کمترین محدوده اندازه (تا 57٪) در حین سرفه هنگام استفاده از ماسک های خانگی (SL-P، U-SL-T، و U-DL-T) بودند. ما همچنین خاطرنشان می‌کنیم که برای سرفه، که بالاترین میزان انتشار ذرات را برای تمام فعالیت‌های بازدمی آزمایش‌شده ایجاد می‌کند، پوشیدن ماسک‌های خانگی به طور قابل‌توجهی کسر ذرات بزرگ (بیش از ۰.۸ میکرومتر) را کاهش می‌دهد. در نهایت، برای حرکت فک، توزیع اندازه کلی برای موارد بدون ماسک و با ماسک مشابه بود به جز اینکه کسر کوچکترین ذرات برای بدون ماسک و ماسک جراحی کمترین بود (شکل 3 د ) . برای ارائه یک مقایسه مستقیم از کارایی ماسک های درجه پزشکی و خانگی در کاهش انتشار ذرات با اندازه های مختلف، کل محدوده اندازه اندازه گیری شده توسط APS (0.3 - 20 میکرومتر) را به سه زیر محدوده (کوچکترین، 0.3 -) تقسیم کردیم. 0.5 میکرومتر؛ متوسط، 0.5 - 1 میکرومتر؛ و بزرگترین، 1 تا 20 میکرومتر)، و درصد تغییر مربوطه را در میزان انتشار ذرات متوسط هر زیرمحدوده در طول تنفس، صحبت کردن و سرفه در مقایسه با عدم وجود ماسک محاسبه کرد (شکل 2). 4 ). برای کوچکترین ذرات، شکل 4a نشان می دهد که تا 92٪ کاهش در میزان انتشار ذرات 0.3 - 0.5 میکرومتر هنگام استفاده از ماسک های جراحی و KN95 برای تنفس، صحبت کردن و سرفه رخ داده است، با KN95 کاهش کمتری 20.5٪ در این محدوده اندازه. ماسک SL-P باعث کاهش 60 درصدی انتشار ذرات 0.3 تا 0.5 میکرومتر برای صحبت کردن و تنفس شد، اما افزایش 77 درصدی برای سرفه را به همراه داشت. کمترین اثربخشی ماسک‌ها از نظر به حداقل رساندن انتشار کوچک‌ترین ذرات، ماسک‌های U-SL-T و U-DL-T بودند که U-SL-T انتشار ذرات 0.3 تا 0.5 میکرومتر را تقریباً 600 درصد برای گفتار افزایش داد. و ماسک U-DL-T تغییرات بسیار جزئی برای صحبت کردن و تنفس و تقریباً 300٪ افزایش برای سرفه ایجاد می کند. روندهای کیفی مشابهی برای ذرات با اندازه متوسط در محدوده 0.5 تا 1 میکرومتر مشاهده شد (شکل 4ب)، با کاهش قابل توجه ماسک های درجه پزشکی. تفاوت اصلی برای این محدوده اندازه این است که ماسک SL-P 15.7 درصد کاهش انتشار ذرات برای سرفه را به همراه داشت و ماسک U-DL-T تا 34.1 درصد کاهش انتشار ذرات را برای تنفس و صحبت کردن ایجاد کرد. شکل 4 شکل 4 درصد تغییر در نرخ انتشار ذرات میانه (N) برای 10 شرکت‌کننده در مقایسه با میانگین بدون ماسک، هنگام استفاده از انواع مختلف ماسک و هنگام تنفس (نقاط آبی)، صحبت کردن (نقاط قرمز)، یا سرفه (نقاط سبز)، برای ذرات موجود در محدوده اندازه زیر: ( الف ) کوچکترین، 0.3-0.5 میکرومتر. ( ب ) متوسط، 0.5-1 میکرومتر. ( ج ) بزرگترین، 1-20 میکرومتر. و ( د ) همه اندازه ها، 0.3-20 میکرومتر. خطوط شکسته برای هدایت چشم است. Surg.: جراحی; KN95: KN95 unvented; SL-P: حوله کاغذی تک لایه؛ U-SL-T: تی شرت نخی تک لایه شسته نشده؛ U-DL-T: تی شرت نخی دولایه شسته نشده. تصویر در اندازه کامل همانطور که برای بزرگترین اندازه ذرات (1-20 میکرومتر)، روند مشاهده شده دوباره از نظر کیفی شبیه به ذرات میانی بود (شکل 4 c)، با ماسک های درجه پزشکی کاهش زیادی را به همراه داشت. قابل ذکر است که ماسک U-DL-T ذرات بزرگ بسیار کمتری را برای تنفس و صحبت کردن با کاهش تقریباً 60 درصدی منتشر می‌کند، اما همچنان افزایش قابل توجهی 160 درصدی برای سرفه دارد. درصد تغییر در انتشار ذرات متوسط در کل محدوده اندازه 0.3 - 20 میکرومتر در شکل 4 ارائه شده است.d، که نشان می دهد که ماسک های خانگی به طور کلی ذرات بیشتری را برای سرفه تولید می کنند و کارایی متفاوتی در کاهش انتشار ذرات برای تنفس و صحبت کردن دارند. نکته کلیدی این است که ماسک های جراحی و KN95 به طور موثری انتشار ذرات را برای تمام فعالیت های بازدمی آزمایش شده در اینجا در کل محدوده اندازه ذرات اندازه گیری شده توسط APS کاهش دادند.