Usando la visualización del flujo de toses y estornudos emulados, los investigadores evaluaron la eficacia de las mascarillas para obstruir las gotas. Las máscaras faciales ligeramente dobladas y las cubiertas tipo bandana brindan una capacidad mínima de detención para las gotas respiratorias en aerosol más pequeñas.
Actualmente, no existen pautas específicas sobre los materiales y diseños más efectivos para las mascarillas para minimizar la propagación de las gotas de la tos o estornudos para mitigar la transmisión de COVID-19. Si bien se han realizado estudios previos sobre el rendimiento de las máscaras médicas, los datos sobre los revestimientos a base de tela utilizados por la gran mayoría del público en general son escasos.
Una investigación de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la Florida Atlantic University, recién publicada en la revista Physics of Fluids, demuestra mediante la visualización de toses y estornudos emulados, un método para evaluar la eficacia de las mascarillas para obstruir las gotículas. La razón fundamental detrás de la recomendación de usar máscaras u otros tipos de cubiertas para el rostro es reducir el riesgo de infección cruzada a través de la transmisión de gotículas respiratorias de personas infectadas a personas sanas.
Los investigadores emplearon la visualización de flujo en un entorno de laboratorio utilizando una lámina de luz láser y una mezcla de agua destilada y glicerina para generar la niebla sintética que componía el contenido de un chorro de tos. Visualizaron gotas expulsadas de la boca de un maniquí mientras simulaban toser y estornudar. Probaron máscaras que están fácilmente disponibles para el público en general, que no se alejan del suministro de máscaras y respiradores de grado médico para los trabajadores de la salud. Probaron una cubierta estilo bandana de una sola capa, una máscara casera cosida con dos capas de tela para acolchar de algodón que consta de 70 hilos por pulgada y una máscara estilo cono no estéril que está disponible en la mayoría de las farmacias. Al colocar estas diversas máscaras en el maniquí, pudieron trazar el camino de las gotas y demostrar cuán diferente funcionan.
Los resultados mostraron que las máscaras faciales dobladas sin apretar y las cubiertas tipo bandana detienen hasta cierto punto las gotículas respiratorias en aerosol. Sin embargo, las máscaras caseras bien ajustadas con múltiples capas de tela para acolchar y las máscaras de estilo cónico listas para usar demostraron ser las más efectivas para reducir la dispersión de gotas. Estas máscaras pudieron reducir la velocidad y el alcance de los chorros respiratorios de manera significativa, aunque con algunas fugas a través del material de la máscara y de pequeños huecos a lo largo de los bordes.
Es importante destacar que las toses emuladas descubiertas pudieron viajar notablemente más lejos que la pauta de distanciamiento recomendada actualmente de 6 pies. Sin máscara, las gotas viajaron más de 8 pies; con un pañuelo, viajaron 3 pies, 7 pulgadas; con un pañuelo de algodón doblado, recorrieron 1 pie, 3 pulgadas; con la máscara de algodón para acolchar cosida, viajaron 2,5 pulgadas; y con la máscara estilo cono, las gotas viajaron alrededor de 8 pulgadas.
“Además de proporcionar una indicación inicial de la efectividad del equipo de protección, los elementos visuales utilizados en nuestro estudio pueden ayudar a transmitir al público en general la razón fundamental detrás de las pautas y recomendaciones de distanciamiento social para el uso de mascarillas”, dijo Siddhartha Verma, Ph.D. , autor principal y profesor asistente que fue coautor del artículo con Manhar Dhanak, Ph.D., presidente del departamento, profesor y director de SeaTech; y John Frakenfeld, paraprofesional técnico, todos dentro del Departamento de Ingeniería Mecánica y Oceánica de la FAU. «Promover una conciencia generalizada sobre las medidas preventivas eficaces es fundamental en este momento, ya que estamos observando picos significativos en los casos de infecciones por COVID-19 en muchos estados, especialmente en Florida».
Cuando el maniquí no estaba equipado con una máscara, proyectaban gotas mucho más lejos que las pautas de distancia de 6 pies actualmente recomendadas por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de los Estados Unidos. Los investigadores observaron gotas que viajaban hasta 12 pies en aproximadamente 50 segundos. Además, las gotículas trazadoras permanecieron suspendidas en el aire durante hasta tres minutos en el entorno inactivo. Estas observaciones, en combinación con otros estudios recientes, sugieren que es posible que sea necesario actualizar las pautas actuales de distanciamiento social para tener en cuenta la transmisión de patógenos basada en aerosoles.
“Descubrimos que aunque se observó que los chorros turbulentos sin obstrucciones viajaban hasta 12 pies, una gran mayoría de las gotas expulsadas cayeron al suelo en este punto”, dijo Dhanak. «Es importante destacar que tanto el número como la concentración de las gotas disminuirán con el aumento de la distancia, que es la razón fundamental detrás del distanciamiento social».
El patógeno responsable de COVID-19 se encuentra principalmente en las gotitas respiratorias que son expulsadas por las personas infectadas al toser, estornudar o incluso hablar y respirar. Además de COVID-19, las gotitas respiratorias también son el medio principal de transmisión de varias otras enfermedades virales y bacterianas, como el resfriado común, la influenza, la tuberculosis, el SARS (síndrome respiratorio agudo severo) y el MERS (síndrome respiratorio de Oriente Medio). para nombrar unos pocos. Estos patógenos están envueltos en gotitas respiratorias, que pueden caer sobre individuos sanos y resultar en transmisión directa, o sobre objetos inanimados, que pueden provocar una infección cuando un individuo sano entra en contacto con ellos.
“Nuestros investigadores han demostrado cómo las máscaras pueden reducir significativamente la velocidad y el alcance de las gotículas y chorros respiratorios. Además, han descubierto cómo las toses emuladas pueden viajar notablemente más lejos que la pauta de distanciamiento de seis pies recomendada actualmente ”, dijo Stella Batalama, Ph.D., decana de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la Computación de la FAU. «Su investigación describe el procedimiento para configurar experimentos de visualización simples utilizando materiales fácilmente disponibles, que pueden ayudar a los profesionales de la salud, investigadores médicos y fabricantes a evaluar cualitativamente la efectividad de las mascarillas faciales y otros equipos de protección personal».
