وتكشف الدراسة عن فشل هذه الأقنعة في التقاط الجسيمات أثناء خروجها، ما يجعلها غير مجدية إذا أصيب مرتدوها.
وقام العلماء باستخدام كاميرات عالية السرعة بتصوير تدفقات الهواء وهي تهرب من دون تصفية لأول مرة.
ومن ناحية أخرى، فإن غطاء الوجه من دون صمام يرشح معظم القطرات.
وقال ماثيو ستايميتس، المهندس الميكانيكي في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، بولاية ماريلاند: "عندما تقارن مقاطع الفيديو جنبا إلى جنب، يكون الاختلاف مذهلا".
وتابع: "تظهر مقاطع الفيديو هذه كيف تسمح الصمامات للهواء بالخروج من القناع دون تصفيته، الأمر الذي يتعارض مع الغرض من ارتداء القناع".
وأصبحت الأقنعة ذات الصمامات شائعة حيث يسهل التنفس من خلالها وتعد أكثر راحة.
ويمكنها حماية العمال من الغبار في مواقع البناء، أو موظفي المستشفيات من المرضى المصابين، لكن الأقنعة التي يوصي بها العاملون في مجال الصحة لمكافحة "كوفيد-19" تهدف بشكل أساسي إلى حماية الأشخاص بخلاف مرتديها.
وقال ستايميتس: "أنا لا أرتدي قناعا لحماية نفسي، أرتديه لحماية جاري، لأنني قد أكون دون أعراض وأنشر الفيروس دون أن أعرف ذلك. ولكن إذا كنت أرتدي قناعا ذا صمام، فهنا، أنا لا أقدم المساعدة".
وأشارت الدراسات السابقة إلى أن هذا النوع من الأقنعة معيب، والآن تظهر مقاطع الفيديو الخاصة به لأول مرة السبب الواضح لذلك.
وحثت المراكز الأوروبية للوقاية من الأمراض ومكافحتها (ECDC) الناس على عدم استخدام الأقنعة ذات الصمامات، وحظرتها بعض المدن الأمريكية تماما.
ووجه ستايميتس خبرته في التقنيات التي تستنشق المتفجرات والمخدرات في المطارات والموانئ، نحو الأقنعة للمساعدة في تطوير طرق جديدة لقياس وتحسين أدائها.
ووفقا للدراسة التي نُشرت نتائجها في مجلة Physics of Fluids، أنشأ السيد ستايميتس مقطعي فيديو باستخدام تقنيات تصور التدفق المختلفة بناء على كثافة الهواء، وتشتت الضوء.
وفي أحد المقاطع، كان يرتدي قناع التنفس الصناعي N95 مع صمام، والذي يسمح لهواء الزفير بالتدفق إلى البيئة دون ترشيح.
وفي الآخر قام بتحليل قناع دون صمام باستخدام عارضة أزياء وجهاز تنفس ميكانيكي يبعث الهواء بنفس السرعة والإيقاع مثل شخص بالغ يستريح.
ومكّن ستايميتس من مراقبة أنماط تدفق الهواء مع الحفاظ على معدل التنفس وضغط الهواء والمتغيرات الأخرى.
واعتمد خوارزمية كمبيوتر تحسب عدد البيكسلات الساطعة في الفيديو ويستخدمها لتقدير عدد القطرات الموجودة في الهواء.
وهذا ليس مقياسا حقيقيا لعدد القطرات لأن الفيديو ثنائي الأبعاد لا يمكنه التقاط ما يحدث في الحجم الكامل للهواء ثلاثي الأبعاد.
ومع ذلك، توفر الأرقام الناتجة اتجاهات يمكن تحليلها لفهم ديناميكيات تدفق الهواء لأنواع مختلفة من الأقنعة بشكل أفضل.
ونظر المشروع إلى نوع واحد فقط من الأقنعة ذات الصمام، وبالتالي لا يعرف بعد هل ستعمل أنواع مختلفة من أقنعة الصمامات بشكل مختلف؟.
المصدر: ميرور