Erklärt: Studie nullt die effektivste Gesichtsmaske zur Vorbeugung von Covid-19

Coronavirus (COVID-19)-Gesichtsmaske: Die beste Gesichtsbedeckung zur Verhinderung der Ausbreitung von Tröpfchen waren N95-Masken ohne Ventile, während Vliesabdeckungen und Bandanas am wenigsten wirksam waren

Eine Studie der Duke University in den USA hat gezeigt, welche Masken die Tröpfchenausbreitung am effektivsten verhindern

In einer Zeit, in der Gesichtsbedeckungen unterschiedlicher Art und Größe die Märkte überschwemmten, hat eine Studie der Duke University in den USA Aufschluss darüber gegeben, welche Masken am besten geeignet sind am effektivsten bei der Verhinderung der Tröpfchenausbreitung von Menschen beim Sprechen ausgestrahlt – ein entscheidender Aspekt bei der Reduzierung der Übertragung von Covid-19.

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Für die Studie, die in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, entwickelten die Forscher der Duke University (Emma Fischer, Martin Fischer, David Grass, Isaac Henrion, Warren S. Warren und Eric Westman) einen kostengünstigen Lasersensor und verglichen damit 14 verschiedene Arten von Masken und Gesichtsbedeckungen.

Die Studie ergab, dass N95-Masken ohne Ventile die beste Gesichtsmaske zur Verhinderung der Tröpfchenausbreitung waren, während Vliesabdeckungen und Bandanas am wenigsten wirksam waren. Die Forscher fanden sie schlimmer, als keine Gesichtsbedeckung zu tragen.

OP-Masken werden häufig von medizinischem Personal getragen und wurden in klinischen Umgebungen ausgiebig getestet. Es gebe jedoch keine schnelle, einfache und kostengünstige Möglichkeit, die Wirksamkeit einer so großen Vielfalt anderer Maskentypen wie losen Stoffmasken oder Gesichtsbedeckungen zu demonstrieren, sagte Fischer.

Wie wurde das Experiment mit Masken durchgeführt?

Für die Studie entwickelten die Forscher ein einfach zu machendes und kostengünstiges Laserexperiment, um die Menge der Atemtröpfchen zu messen, die aus verschiedenen Hüllen austreten, wenn der Träger spricht. Das Setup bestand aus einer Blackbox (dunkles Gehäuse), einem Laser, einem Objektiv und einer Handykamera – alles kostet etwa 200 US-Dollar. Die Laserstrahlen wurden verwendet, um eine Lichtscheibe im Inneren der Box zu erzeugen.

Für den Test wurde eine Person gebeten, jede Maske zu tragen und im dunklen Gehege zu stehen. Dann wurde die Person gebeten, den Satz gesund zu sagen, die Menschen fünfmal in Richtung des Laserstrahls, der das Licht der während der Rede freigesetzten Tröpfchen streute. Mit einer mobilen Kamera wurden die Tröpfchen aufgezeichnet und ein einfacher Computeralgorithmus zählte sie.

Unternehmen und Hersteller können dies einrichten und ihre Maskendesigns vor der Produktion testen, was auch sehr nützlich wäre, so die Forscher.

Die Masken wurden auf der Grundlage der relativen Tröpfchenzahl auf einer Skala von 1,0, die die Anzahl der Tröpfchen darstellt, die auf das Blatt trafen, wenn die Person keine Gesichtsbedeckung hatte, bis 0,0, wenn nur minimale oder keine Tröpfchen verteilt wurden, eingestuft.

Die verschiedenen Arten von Gesichtsmasken, die von Forschern der Duke University für die Studie verwendet wurden (Quelle: Science Advances)

Was hat die Studie ergeben?

Das Experiment ergab, dass N95-Masken ohne Ausatemventile, die von Mitarbeitern des Gesundheitswesens an vorderster Front getragen werden, Tröpfchen am besten blockieren und eine relative Tröpfchenzahl von Null aufwiesen. N95-Masken mit Ventilen belegten den siebten Platz mit einer relativen Tröpfchenzahl im Bereich von 0,1 bis 0,2.

Angepasste N95-Masken ohne Ventile schnitten N95-Masken mit Ventilen weit überlegen ab, da sich das Ausatemventil für einen starken Luftstrom nach außen öffnet ... es kann den Schutz der den Träger umgebenden Personen verringern, so die Studie.

Die dreilagige chirurgische Maske kam an zweiter Stelle und hatte eine variablere relative Tröpfchenzahl, die von null bis 0,1 reichte. An dritter und vierter Stelle standen die mit Polypropylen: die Baumwoll-Polypropylen-Baumwoll-Maske und die 2-lagige Polypropylen-Schürzenmaske.

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Vier verschiedene zweischichtige Baumwollfaltenmasken und eine einschichtige Baumwollfaltenmaske besetzten Plätze vom fünften bis elften Platz mit einer relativen Tröpfchenzahl im Bereich von null bis 0,4.

An neunter Stelle befand sich eine einlagige Maxima AT-Maske, während gestrickte Masken an zwölfter Stelle standen und einen großen relativen Tröpfchenzahlbereich von etwa 0,1 bis knapp unter 0,6 aufwiesen.

Die Studie zeigt, dass die letzten beiden Masken tatsächlich schlimmer sein könnten, als gar keine Maske zu tragen. Auf Platz 13 hatte das Bandana einen Bereich von 0,2 bis 1,1, während die Vliesmaske auf Platz 14 endete, mit einer durchschnittlichen relativen Tröpfchenzahl von 1,1. Einfach ausgedrückt bedeutet dies, dass eine Person, die eine Vliesmaske trägt, mehr Tröpfchen erzeugt, als wenn Nase und Mund überhaupt nicht bedeckt sind. Die Forscher sagten, dies sei wahrscheinlich, weil diese Arten von Masken große Tröpfchen in kleinere Partikel zerlegen, sodass sie leichter aus den Seiten der Abdeckung herausrutschen können.

Tröpfchenübertragung durch Gesichtsmasken. (A) Relative Tröpfchentransmission durch die entsprechende Maske. (B) Die zeitliche Entwicklung der Tröpfchenzahl (linke Achse) wird für repräsentative Beispiele gezeigt, die mit der entsprechenden Farbe in (A) markiert sind: Keine Maske (grün), Bandana (rot), Baumwollmaske (orange) und chirurgische ( blau – auf dieser Skala nicht sichtbar). Die kumulative Tröpfchenzahl für diese Fälle wird ebenfalls angezeigt (rechte Achse). (Quelle: Science Advances)

Grenzen der Studie

Die Studie hat jedoch ihre eigenen Grenzen. Es wurden nicht alle möglichen Versionen der verschiedenen Masken getestet und man kann nicht abschätzen, wie viel Virus durch die Tröpfchen verbreitet wird. Jedes Tröpfchen enthält möglicherweise nicht genug SARS-CoV2, um andere zu infizieren. Darüber hinaus maß die Studie nur die Tröpfchen, die von der Vorderseite des Mundes des Sprechers ausgingen, und berücksichtigte nicht die Tröpfchen, die von den Seiten der Maske freigesetzt wurden. Dies war nur eine Demonstration – es sei noch mehr Arbeit erforderlich, um Variationen bei Masken, Lautsprechern und deren Trageweise zu untersuchen, sagte Fischer.

Welche Art von Masken hat das Gesundheitsministerium, die WHO, die CDC empfohlen?

Das Gesundheitsministerium hat die Öffentlichkeit dazu ermutigt, selbstgemachte Gesichtsmasken oder Bedeckungen aus Stoff, vorzugsweise Baumwolle, zu verwenden, die über Nase und Mund gebunden oder befestigt werden können. Die Weltgesundheitsorganisation hat in ihren überarbeiteten Richtlinien vom Juni vorgeschlagen, dass jeder in der Öffentlichkeit Stoffmasken (nicht medizinische) tragen sollte. Stoffmasken sollten mindestens drei Schichten unterschiedlicher Materialien enthalten. Die US-amerikanischen Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten sagten in ihren neuesten Richtlinien, dass Masken aus dicht gewebtem Stoff verwendet werden sollten, die jedoch keine Ventile oder Belüftungsöffnungen haben sollten.

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