Mascherine a confronto: i materiali per contenere le goccioline da tosse e starnuti

Attualmente, non esistono linee guida specifiche sui materiali e sui disegni più efficaci da adottare sulle mascherine per la mitigazione della trasmissione di COVID-19.
Ora, una ricerca del College of Engineering and Computer Science della Florida Atlantic University, appena pubblicata sulla rivista Physics of Fluids, dimostra attraverso la visualizzazione di tosse e starnuti emulati, un metodo per valutare l’efficacia delle maschere facciali nell’ostruzione delle goccioline.
La logica alla base della raccomandazione per l’uso di maschere o altri rivestimenti per il viso è quella di ridurre il rischio di infezione crociata attraverso la trasmissione di goccioline respiratorie da individui infetti a individui sani.
I ricercatori hanno utilizzato la visualizzazione del flusso in un ambiente di laboratorio, usando un foglio di luce laser e una miscela di acqua distillata e glicerina per generare la nebbia sintetica che costituiva il contenuto di un getto di tosse.

Hanno visualizzato goccioline espulse dalla bocca di un manichino simulando tosse e starnuti, testando:

• un rivestimento in stile bandana a strato singolo;
• una maschera fatta in casa cucita usando due strati di tessuto trapuntato in cotone; 
• una maschera non sterile a cono disponibile nella maggior parte delle farmacie.

Posizionando le maschere sul manichino, sono stati in grado di tracciare i percorsi delle goccioline e di mostrarne le differenze.

Credit: Florida Atlantic University, College of Engineering and Computer Science

I risultati hanno mostrato che i rivestimenti in stile bandana offrono una capacità di arresto minima per le più piccole goccioline respiratorie aerosolizzate. Le maschere fatte in casa ben adattate con più strati di tessuto trapuntato e le maschere a cono standard, si sono invece rivelate le più efficaci nel ridurre la dispersione di goccioline. Queste maschere sono state in grado di ridurre significativamente la velocità e la portata dei getti respiratori, sebbene con qualche perdita attraverso il materiale e i piccoli spazi lungo i bordi.

Nei manichini senza maschera le goccioline percorrevano più di 2,4 metri; con una bandana, poco più di 1 metro; con un fazzoletto di cotone piegato hanno viaggiato poco meno di 40 centimetri; con la maschera di cotone trapuntata cucita, solo 6 centimetri; e con la maschera a cono, le goccioline viaggiavano per circa 20 centimetri.

Credit: Florida Atlantic University, College of Engineering and Computer Science

Proprio come da recente comunicato dell’OMS, i ricercatori non solo hanno individuato goccioline che viaggiano a oltre 3,5 metri in 50 secondi, ma che restano sospese nell’aria per 3 minuti in luoghi chiusi. Queste osservazioni, in combinazione con altri studi recenti, suggeriscono la necessità di aggiornare le attuali linee guida
di distanziamento sociale per tenere conto della trasmissione di agenti patogeni basata sugli aerosol.

L’agente patogeno responsabile di COVID-19 si trova principalmente nelle goccioline respiratorie che vengono espulse da individui infetti durante la tosse, lo starnuto o persino dal parlare e dalla respirazione. Oltre a COVID-19, le goccioline respiratorie sono anche i principali mezzi di trasmissione per varie altre malattie virali e batteriche, come il comune raffreddore, l’influenza, la tubercolosi, la SARS (sindrome respiratoria acuta grave) e la MERS (sindrome respiratoria del Medio Oriente), per citarne alcune. Questi agenti patogeni sono avvolti all’interno di goccioline respiratorie che possono atterrare su individui sani e provocare una trasmissione diretta, o su oggetti inanimati, che possono portare a infezioni quando un individuo sano entra in contatto con essi.

I ricercatori hanno dimostrato come le maschere sono in grado di ridurre in modo significativo la velocità e la portata delle goccioline e dei getti respiratori. Inoltre, hanno scoperto come “la tosse emulata può viaggiare notevolmente più lontano della linea guida di distanza attualmente raccomandata“, ha affermato Stella
Batalama, decano del College of Engineering and Computer Science della FAU.

La ricerca delinea la procedura che può aiutare gli operatori sanitari, i ricercatori medici e i produttori a valutare qualitativamente l’efficacia delle maschere facciali e di altri dispositivi di protezione individuale.

Bibliografia: “Visualizing the effectiveness of face masks in obstructing respiratory jets,” – Physics of Fluids (2020).