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很多人在公共场合戴上口罩COVID-19扩散缓慢,推荐由美国疾病控制和预防中心(CDC)。然而,面具呼气阀门不减缓疾病的传播,现在,新的视频从国家标准与技术研究院(NIST)显示的原因。
的视频,显示气流模式通过与没有呼气阀门,面具是由NIST的研究工程师马修Staymates。的视频被公布,以及一篇研究文章,在《华尔街日报》物理的流体。
“当你在考虑对比视频并排,区别是惊人的,”Staymates说。“这些视频显示阀门允许空气离开面具过滤它,打败面具的目的。”
“我不戴上面具来保护自己。我穿着它保护我的邻居,因为我可能无症状和传播病毒未察觉。”——马太福音Staymates, NIST的研究工程师
呼气阀门,使面具更容易呼吸、更舒适,适合当面具是为了保护佩戴者。例如,带口罩可以保护工人免受灰尘工人从一个建筑工地或医院感染患者。
美国疾病控制及预防中心建议的面具放缓COVID的传播,但是,主要是为了保护人们佩戴者。他们缓慢的疾病的传播通过捕获飞沫,可能包含病毒。甚至没有症状的人应该戴上口罩,根据疾病预防控制中心,因为它是可以被感染但没有显示症状。
“我不戴上面具来保护自己。我穿着它保护我的邻居,因为我可能无症状和传播病毒甚至不了解它,”Staymates说。“但如果我戴着面具和一个阀,我没有帮助。”
Staymates流动可视化技术专家,让他捕获空气在镜头的运动。他通常的研究涉及到新技术检测爆炸物和毒品在机场和运输设施,空气中嗅出这些材料的痕迹。他最近他的专长转向面具来帮助开发新的方法来衡量,提高他们的绩效。
使用不同的流动可视化技术Staymates创建了两个视频。第一视频(上图)是使用所谓的创建纹影成像系统,从而导致空气密度的差异出现在相机模式的光影。
纹影成像系统,呼出的气息变得可见,因为它是温暖的,因此密度较低,比周围的空气。这个视频中只显示空气的运动本身,而不是运动的飞沫在空气中。在左边,Staymates穿着一件N95呼吸器面罩阀,它允许呼出空气流到环境中过滤。在右边,没有阀,空气穿过面具,过滤掉大部分的水滴。
使用光散射技术Staymates创建第二个视频。
第二个视频,Staymates建立了一个装置排出空气的速度和节奏作为一个休息的成年人,然后连接设备的人体模特。作为飞沫的替身,空气有水滴的大小的典型滴人们发出呼吸时呼气,说话和咳嗽。人体模特背后的高强度LED灯照亮了空中液滴,使它们明亮散射光和出现在镜头里。
与纹影视频,这段视频显示了液滴在空气中流动。在左边,水滴逃避过滤通过阀门的N95口罩。在中间,没有阀和呼吸是可见的,因为面具已经过滤掉滴。在右边,不戴面具。
人体模型和机械呼吸器的使用允许Staymates观察气流模式而保持稳定的呼吸率、空气压力和其他变量。
此外,光散射产生的视频可以被计算机的方式分析了纹影图像不能。Staymates写计算机计算的代码使用视频和明亮的像素的数量,估计有多少水滴在空中。这不是一个真正的测量液滴的数量,因为二维视频不能捕获发生了什么完整的三维空气的体积。然而,由此产生的数字提供趋势进行分析,以便更好地理解不同的气流动态类型的面具。
这个研究项目只看一种装有阀的面具;不同类型的装有阀的面具将执行不同。同时,面具不紧身将允许一些空气在面具而不是逃避过滤。这也可以妥协的过滤性能的面具。
但阀门的主要作用是可见的在这些视频。Staymates希望视频帮助人们理解——乍一看——为什么面具旨在减缓COVID-19不应该传播的阀门。
摘要:Staymates。流可视化的N95口罩有或没有一个呼气阀使用纹影成像和光散射。物理的液体。网上发布的11月10日,2020年。DOI:10.1063/5.0031996