研究揭示了口罩最有效和最无效的材料

Homemade protective masks are displayed in front of the entrance of the Rhein Center shopping mall after the re-opening of the borders, amid the coronavirus disease (COVID-19) outbreak, in Weil am Rhein, Germany June 15, 2020. The paper reads: "Thanks! For a donation for the sewer team". REUTERS/Arnd Wiegmann - RC2P9H9KTBQC
The material of a mask can alter how effective it is against infection.Image: REUTERS/Arnd Wiegmann
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  • 《医院感染杂志》的研究调查了哪些材料制成的口罩最有效。

  • 测试在高度污染的环境中检测口罩,暴露时间分别为30秒和20分钟。

  • 结果表明T恤的防护效果可能极差,而N99和N95口罩的防护效果很好。

新研究显示,虽然研究已证明口罩能有效减少COVID-19的传播,但并非所有口罩或口罩材料的效果都相同。

“我们知道口罩有效,但我们想了解其效果有多好,并比较不同材料对健康结果的影响。”

Mikayla Mace-Arizona

在一项研究中,发表于《医院感染杂志》》,研究人员评估了多种非传统口罩材料在高度污染环境中暴露30秒和20分钟后,保护人体免受感染的能力。

研究人员比较了佩戴口罩与不采取防护措施在20分钟和30秒病毒暴露情况下的差异,发现根据口罩类型和暴露时长,感染风险分别降低了24%至94%或44%至99%。他们还发现,暴露时间越长,风险降低的效果越弱。

一名女子在销售口罩。Image: PSNS & IMF/Flickr

口罩从最佳到最差排序

“N99口罩在过滤空气传播颗粒物方面比N95口罩效率更高,显然是阻断病毒的最佳选择之一,因为在20分钟和30秒的暴露情况下,它们可将平均风险降低94%至99%。但它们很难获得,而且还存在伦理方面的考量,例如是否应将其留给医疗专业人员使用。”主要作者、亚利桑那大学Mel and Enid Zuckerman公共卫生学院社区、环境与政策系环境健康科学博士候选人Amanda Wilson表示。

根据口罩类型和暴露时长,感染风险分别降低24%至94%或44%至99%。Image: 《医院感染杂志》

根据研究,次优选择是N95和外科口罩,以及或许令人意外的吸尘器滤网,吸尘器滤网可以放入布口罩的滤袋中。吸尘器滤网可将30秒暴露的感染风险降低83%,将20分钟暴露的感染风险降低58%。在研究人员评估的其他非传统材料中,茶巾、棉混纺织物和抗菌枕套的防护效果次之。

研究发现,围巾在30秒和20分钟暴露后分别可将感染风险降低44%和24%,而同样有效的棉质T恤的防护效果仅比不戴口罩略好。

“我们知道口罩有效,但我们想了解其效果有多好,并比较不同材料对健康结果的影响。”专门从事定量微生物风险评估的Wilson表示。

暴露时间是关键

Wilson及其团队收集了多项口罩效果研究的数据,并建立了计算机模型,以模拟感染风险,同时考虑了多种因素。

“风险的一大影响因素是暴露时长。我们在高度污染的环境中比较了30秒和20分钟的感染风险。”她表示。

她表示,影响感染风险的其他因素还包括周围的人数以及与他人的距离。

打喷嚏、咳嗽甚至说话时产生的携带病毒的飞沫大小也是一个非常重要的因素。较大、较重的携带病毒飞沫比较小、较轻的飞沫更快从空气中落下。这也是距离有助于减少暴露的原因之一。

“气溶胶大小也会受湿度影响,”Wilson表示,“如果空气较干燥,气溶胶会更快变小。如果湿度较高,气溶胶会在更长时间内保持较大体积,并更快落下。这听起来似乎很好,但这些气溶胶随后会落在物体表面上,而该物体就会成为另一个潜在的暴露途径。”

研究还表明,一个人在病毒存在的环境中停留的时间越长,口罩的效果就越差。

“这并不意味着20分钟后就该摘掉口罩,”Wilson表示,“但这确实意味着口罩无法将您的风险降至零。不要因为戴着口罩就去酒吧待四个小时,并认为自己毫无风险。尽量待在家中,经常洗手,外出时戴口罩,并避免触摸脸部。”

口罩如何保护您免受COVID-19感染

口罩以多种不同方式保护佩戴者和他人。Wilson表示,口罩过滤较大气溶胶有两种“直观方式”:机械拦截和惯性撞击。

“材料纤维越致密,过滤效果就越好。这就是为什么更高的织物支数能带来更高效果。因为有更多的纤维可以阻挡病毒,”她表示,“但有些口罩(例如丝质口罩)还具有静电特性,可以吸附较小的颗粒,同样阻止它们穿过口罩。”

Wilson及其同事开发的模型包括吸入速率(即随时间吸入的空气量)和空气中病毒浓度等参数。

“我们获取了大量研究数据,将其纳入数学模型,并使这些数据点相互关联,”Wilson表示,“例如,如果我们知道人们的吸入速率在一定范围内变化,并且知道空气中存在这么多病毒,且这些材料在过滤方面具有这种效率,那么这对感染风险意味着什么?我们提供的是一个范围,部分原因是每个人都不同,例如随时间呼吸的空气量各不相同。”

Wilson还表示,口罩贴合良好、鼻梁处能够紧密贴合非常重要,并且她指出,人们在不使用口罩时不应将其戴在鼻子下方,也不应将其塞到下巴下面。

“正确使用口罩非常重要,”Wilson表示,“此外,我们当时关注的是口罩对佩戴者的保护,但如果您已被感染,口罩对保护周围的其他人最为重要。如果您向空气中释放的病毒较少,您周围的环境就会受到较少污染。正如我们的模型所示,您接触到的传染性病毒数量对您的感染风险以及他人口罩保护自己的潜力都有很大影响。”

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