ووفقا لموقع "ميديكال" اختبر الفريق القدرة على التنفس وإعاقة القطرات لـ11 نوعا من الكمامات القماش المنزلية الشائعة، باستخدام قناع طبى كمعيار.
وتراوحت الأقمشة المختارة بين الملابس الجديدة والمستعملة والأقمشة المبطنة ومواد قماش الصحون، ثم قام الباحثون بتوصيف الأقمشة من حيث التركيب ومحتوى الألياف والوزن وعدد الخيوط والمسامية ومعدل امتصاص الماء.
وقال الدكتور طاهر سيف، أستاذ العلوم الميكانيكية والهندسة في جامعة إلينوي: "كان اختبار قابلية التنفس في هذه الأقمشة الجزء السهل..لقد قمنا ببساطة بقياس معدل تدفق الهواء عبر القماش. يعد اختبار قدرة حجب القطرات أكثر تعقيدًا بعض الشيء".
في المختبر قام الباحثون بملء فوهة جهاز الاستنشاق بالماء المقطر المصنوع من جزيئات الفلورسنت التي يسهل العثور عليها والتي يبلغ قطرها 100 نانومتر - والتي تصادف أنها بحجم جسيم فيروس كورونا، عند النفخ يدفع جهاز الاستنشاق الماء عبر الفوهة ويولد قطرات عالية الزخم تتجمع على طبق بلاستيكي يوضع أمام جهاز الاستنشاق.
ولاختبار الأقمشة كرر الباحثون هذه العملية بمختلف المواد الموضوعة فوق أطباق المجموعة.
وقال سيف: "نحسب عدد الجسيمات النانوية التي تهبط على الطبق باستخدام مجهر متحد البؤر عالي الدقة. يمكننا بعد ذلك استخدام نسبة العدد الذي تم جمعه مع القماش وبدونه لإعطائنا مقياسًا لكفاءة منع القطرات".
وقام الفريق أيضًا بقياس سرعة وحجم الجسيمات المطرودة من جهاز الاستنشاق باستخدام فيديو عالي السرعة.
وكشفت تحليلاتهم أن القطرات تغادر جهاز الاستنشاق بسرعة 17 مترًا في الثانية تقريبًا وقال الباحثون إن القطرات المنبعثة عن طريق التحدث والسعال والعطس تتراوح سرعتها بين 10 و40 مترًا في الثانية.
من حيث الحجم، اكتشف الفيديو عالي السرعة قطرات بأقطار تتراوح من 0.1 إلى 1 مليمتر ، مطابقة للقطرات الأكبر حجمًا الصادرة عن التحدث والسعال والعطس.
وقال سيف "وجدنا أن جميع الأقمشة التي تم اختبارها فعالة بشكل كبير في منع 100 نانومتر من الجسيمات التي تحملها قطرات عالية السرعة مماثلة لتلك التي قد تنطلق عن طريق التحدث والسعال والعطس، حتى لو كانت طبقة واحدة".
وأضاف "مع وجود طبقتين أو ثلاث طبقات ، تحقق حتى الأقمشة الأكثر نفاذية ، مثل قماش القميص، كفاءة في منع القطرات مماثلة لتلك الموجودة في القناع الطبي، مع الحفاظ على قابلية تهوية مماثلة أو أفضل.
