По мнению Лоретты Фернандес самодельные защитные маски можно улучшить с помощью колготок

По мнению Лоретты Фернандес самодельные защитные маски можно улучшить с помощью дополнительной детали из колготок, которая обеспечит более плотное прилегание.

Госпожа Лоретта Фернандес — доцент кафедры гражданского и экологического инжиниринга факультета морских и экологических наук Северо-Восточного университета в Бостоне (штат Массачусетс, США).

Колготки и носки, туалетная бумага, фильтры для кофе — из каких подручных средств лучше делать самодельные маски для лица? Исследование Лоретты Фернандес даёт ответы на некоторые из поставленных вопросов.

Чиновники здравоохранения по всему миру хотят, чтобы все носили защитные маски в общественных местах в качестве меры замедления распространения COVID-19.

Новый коронавирус представляет собой чрезвычайно маленькую частицу, которая передаётся с каплями слюны и слизи, выделяемыми при дыхании, разговоре, чихании, кашле и смехе. Вот почему считается, что использование простых тканей для покрытия рта и носа инфицированного человека уменьшает распространение вируса.

Но в какой степени те или иные маски способны предотвратить передачу вируса через дыхательные пути? Множество онлайн-пособий по созданию защитных масок порождает всё новые вопросы о том, как сделать их собственноручно и какие материалы использовать.

Один из главных вопросов — насколько хорошо эти маски — из футболок, наволочек, кофейных фильтров, туалетной бумагой — будут защищать нос от коронавируса.

По словам Лоретты Фернандес, доцента кафедры гражданского и экологического проектирования в Северо-Восточном институте, даже для масок, которые могут не отфильтровать все, плотное прилегание к лицу значительно снижает вероятность попадания вирусных капель в дыхательные пути.

Вот почему любой вид материалов, который люди используют для изготовления масок, может быть защитным. Идея защитной маски состоит в том, чтобы создать многослойное препятствие, которое бы мешало вирусу напрямую попасть в носоглотку. Каждый слой повышает шансы того, что вирусные частицы прилипнут к волокнам.

«Фильтрующий слой — фильтры для кофе, туалетную бумагу и всё, что там безопасно для дыхания, — вы просто заставляете воздух идти по более сложному маршруту, чтобы добраться до носа», — говорит Фернандес, — «Слой нейлона поверх этого всего улучшает защитные свойства».

Фернандес протестировала 10 различных типов самодельных масок, изготовленных из разных материалов, и выяснила, что использование нейлоновых чулочных слоёв способствует лучшему прилеганию. Оптимизированное прилегание улучшило характеристики всех масок для лица — самодельных или нет. Фотографии предоставлены Лореттой Фернандес.

Исследования Фернандес направлены на изучение загрязняющих веществ в окружающей среде, включая вредные микроскопические частицы, и то, как они попадают в воздух, которым мы дышим, в воду, которую мы пьем, и пищу, которую мы едим.

После того, как пандемия COVID-19 вынудила исследователей подумать о том, как можно переориентировать их работу, чтобы помочь в исследованиях по замедлению распространения нового коронавируса, у Фернандес возникла идея — она применила инструменты и оборудование, которые обычно использует в своей работе, для изучения эффективности масок.

«Один из них — счётчик твердых частиц», — говорит она о машине, которая может анализировать концентрации опасных частиц, взвешенных в воздухе.

Но частицы SARS-CoV-2, вируса, который вызывает COVID-19, нелегко подсчитать. Они настолько малы, что их трудно удержать, их диаметр в несколько раз меньше, чем у бактериальных клеток. Из-за малого размера эти частицы не могут быть заблокированы большинством материалов, используемых в масках без того, чтобы не вызвать затруднения дыхания. Кроме того, эти частицы настолько малы, что моли остаться незамеченными для некоторых приборов, используемых Фернандес в обычной работе.

Тем не менее она знала, что ее опыт в пробоотборе сложных и микроскопических частиц может оказаться полезным в данном случае. Ей просто нужно было подходящее оборудование.

В ходе инвентаризации в Бюро охраны здоровья и безопасности окружающей среды был обнаружен старый прибор, который Фернандес могла бы использовать для подсчета частиц размером с новый коронавирус. Pfizer, многонациональная биофармацевтическая корпорация, также подарила устройство, которое стало идеальным дополнением к этому прибору.

Затем Фернандес привлекла к исследованиям Эми Мюллер, доцента кафедры гражданского и экологического инжиниринга, а также людей и предприятия близи Бостона, которые подарили свои маски дл исследований.

«Что действительно было самым замечательным, так это то, как быстро сформировались эти связи, и насколько каждый готов поделиться тем, что он знает, поделиться своим оборудованием и сделать все возможное, чтобы внести свой вклад», — говорит Фернандес.

Сама Фернандес изучила на себе 10 различных типов самодельных масок, сгенерировав неопасные частицы того же размера, что и те, которые содержат новый коронавирус, и подсчитала количество частиц, отфильтрованных масками.

Но инструменты, которые использовали Фернандес и Мюллер, не были созданы для подсчета вирусных частиц. Их программное обеспечение, как правило, дает строгие оценки «пройден или не пройден» в отношении того, защитит ли, например, маска пожарных от вдыхания опасных дымов и паров.

По словам Фернандес, более важным, чем получить ответы «да» или «нет», была цель определить, насколько эффективно работают эти маски.

Когда приборы измеряли частицы, проходящие через маски, они отображали значения, определяемые каждую секунду. Фернандес и Мюллер записывали показания на видео. Процесс требовал объединения усилий, а потому были привлечены студенты-инженеры, которые смотрели каждое видео, которое ставили на паузу каждую секунду, чтобы записать данные.

Предварительные результаты показали, что наиболее важным фактором, определяющим, будет ли маска защищать, является не используемый материал, а то, насколько хорошо она сидит на лице пользователя.

Тестировались также респираторы N95, маски, разработанные специально для защиты медицинских работников, которые лечат пациентов с инфекционными заболеваниями, в качестве стандарта для проверки эффективности других самодельных и коммерческих масок, изготовленных с использованием различных тканей и фильтров.

Коммерческие хирургические маски работали лучше, отфильтровывая около 75 процентов частиц, выпущенных из генератора частиц, расположенного примерно в двух метрах. Домашние маски, которые свободно прилегают к лицу, обычно отфильтровывают менее 60 процентов частиц.

Чтобы улучшить посадку, Фернандес и Мюллер надевали поверх детали в форме трубы, вырезанные из нейлоновых колготок. Это значительно улучшило эффективность всех масок, в некоторых случаях на 50 процентов. Идея о нейлоновом слое, который прижимает маски ближе к лицу и препятствует циркуляции воздуха вокруг фильтров, пришла из прошлого — начала 1980-х.

Джон М. Прайс, который руководит Управлением по санитарному состоянию и безопасности окружающей среды, в 1983 году провел исследование методов изготовления самодельных масок для защиты людей от радиоактивных осадков после ядерной аварии на острове Три-Майл-Айленд.

«Мы были в лаборатории, пытаясь воспроизвести защиту, которую можно получить с помощью масок N95, просто прижимая материал вокруг зоны дыхания, и Джек сказал: «Знаете, в 80-х мы просто использовали колготки», — рассказывает Фернандес, — «На следующий день мы пришли в лабораторию, вырезали небольшую часть трикотажа, чтобы надеть на маски, и использовали это как реальный способ улучшить прилегание к лицу».

Лоретта Фернандес

Фернандес надеется, что другие исследователи используют данные её тестов, чтобы изучить больше материалов и решить, какие из них работают лучше всего.

По её словам, ключевой момент заключается в том, чтобы использовать полученные результаты и помочь людям дома изготовить лучшие маски, которые они могут сделать из любых материалов, а также помочь предприятиям эффективно задействовать свои производственные силы.

«Этой информацией можно поделиться, и эти маски могут быть запущены в производство, используя наиболее эффективные материалы, которые мы можем определить», — говорит Фернандес, — «Я поделюсь информацией напрямую со всеми людьми, которые поделились со мной своими масками, и, надеюсь, это поможет им в краудсорсинге лучшей конструкции».

Материал подготовлен на основе публикаций Северо-Восточного университета