دراسة: الأقمشة القطنية لديها القدرة على إبطاء انتشار فيروس كورونا عن الأقمشة الصناعية
توصل الباحثون إلى طريقة أفضل لاختبار الأقمشة التي تعمل بشكل أفضل مع الأقنعة التي تهدف إلى إبطاء انتشار COVID-19. من خلال اختبار تلك الأقمشة في ظل ظروف تحاكي رطوبة أنفاس الشخص، حصل الباحثون على قياسات تعكس بشكل أكثر دقة كيفية أداء الأقمشة عندما يرتديها شخص حي يتنفس.
تظهر النتائج الجديدة أنه في ظل الظروف الرطبة، زادت كفاءة الترشيح – وهو مقياس لمدى جودة التقاط المادة للجزيئات – بمعدل 33٪ في الأقمشة القطنية. كان أداء الأقمشة الاصطناعية ضعيفًا مقارنة بالقطن، ولم يتحسن أداؤها مع الرطوبة. كما أن المواد من أقنعة الإجراءات الطبية لم تتحسن مع الرطوبة ، على الرغم من أنها تؤدي في نفس نطاق الأقطان تقريبًا.
نُشرت هذه الدراسة، التي أجراها علماء في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) ومعهد حفظ المتاحف التابع لمؤسسة سميثسونيان، في ACS Applied Nano Materials .
أظهرت دراسة سابقة قام بها نفس فريق البحث أن الأقنعة ثنائية الطبقة المصنوعة من أقمشة قطنية منسوجة بإحكام مع غفوة مرتفعة، مثل الفانيلات، فعالة بشكل خاص في تصفية التنفس. أجريت تلك الدراسة في المختبر في ظل ظروف جافة نسبيًا، ولا تزال نتائجها الرئيسية قائمة.
اختبر الباحثون أيضًا ما إذا كانت الرطوبة تجعل الأقمشة أكثر صعوبة في التنفس، ولم يجدوا أي تغيير في قابلية التنفس.
توصي مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) الأشخاص بارتداء أقنعة لإبطاء انتشار COVID-19. عند ارتدائها بشكل صحيح، تقوم هذه الأقنعة بتصفية بعض القطرات المليئة بالفيروسات التي يزفرها الشخص المصاب، كما توفر بعض الحماية لمن يرتديها عن طريق تصفية الهواء الوارد.
هذه الدراسة هي واحدة من عدة دراسات، أجرتها NIST ومنظمات أخرى، والتي ساهمت في وضع المعايير الأولى لأقنعة القماش التي تهدف إلى إبطاء انتشار COVID-19. تم إصدار هذه المعايير مؤخرًا من قبل منظمة تطوير المعايير ASTM International.
تزداد كفاءة ترشيح الأقمشة القطنية في الظروف الرطبة لأن القطن محب للماء، مما يعني أنه يحب الماء. من خلال امتصاص كميات صغيرة من الماء في أنفاس الشخص، تخلق ألياف القطن بيئة رطبة داخل القماش. عندما تمر الجسيمات المجهرية ، فإنها تمتص بعضًا من هذه الرطوبة وتنمو بشكل أكبر، مما يجعلها أكثر عرضة للاحتجاز.
من ناحية أخرى ، فإن معظم الأقمشة الاصطناعية كارهة للماء، مما يعني أنها لا تحب الماء. لا تمتص هذه الأقمشة الرطوبة ولا تتغير كفاءة الترشيح في الظروف الرطبة.
في هذه الدراسة، اختبر الفريق عينات القماش، وليس الأقنعة الفعلية. أولاً، أعدوا حوامل قماشية مزدوجة الطبقة عن طريق وضعها داخل صندوق صغير حيث يتم الحفاظ على رطوبة الهواء بنسبة 99٪ – تقريبًا مثل نفس الزفير للشخص. للمقارنة، تم تحضير مجموعة ثانية من العينات عند رطوبة 55٪.
بعد أن وصلت الأقمشة إلى التوازن مع الهواء المرطب، وضعها الباحثون أمام أنبوب ينبعث الهواء بنفس سرعة الزفير. يحمل هذا الهواء جزيئات الملح في مجموعة من الأحجام النموذجية للقطرات التي يزفرها الشخص عند التنفس والتحدث والسعال. ينصح المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية (NIOSH) التابع لمركز السيطرة على الأمراض (NIOSH) بطريقة جزيئات الملح هذه لقياس أداء ترشيح مواد صنع القناع.
قام الباحثون بحساب كفاءة الترشيح عن طريق قياس عدد الجزيئات في الهواء قبل وبعد مروره عبر القماش. قاموا بقياس التهوية عن طريق قياس ضغط الهواء على جانبي القماش أثناء مرور الهواء خلاله.
اختبر الباحثون تسعة أنواع مختلفة من الفانيلا القطنية ، والتي أدت في ظل الظروف الرطبة إلى زيادة كفاءة الترشيح من 12٪ إلى 45٪ ، بمتوسط زيادة 33٪. اختبروا ستة أنواع من الأقمشة الاصطناعية، بما في ذلك النايلون والبوليستر والحرير الصناعي. كان أداء جميعهم ضعيفًا مقارنةً بالفانيلا القطنية بغض النظر عن الرطوبة. قدمت أقنعة الإجراءات الطبية وأقنعة التنفس N95 نفس كفاءة الترشيح في ظل ظروف الرطوبة العالية والمنخفضة.
في حين أن التغيير في أداء الفانيلات القطنية كبير، إلا أنها في الواقع لا تمتص الكثير من الماء. في ظل الظروف الرطبة، يمتص قناع الفانيلا القطني المكون من طبقتين حوالي 150 ملليغرام من الماء من أنفاس الإنسان، أي ما يعادل قطرة واحدة أو قطرتين فقط. إذا تبللت أقنعة القماش بالفعل بطرق أخرى، فقد يصعب التنفس من خلالها، وينصح مركز السيطرة على الأمراض (CDC) بعدم ارتدائها لأنشطة مثل السباحة. إذا تبللت الأقنعة بسبب الطقس، فيجب تغييرها.
بينما يوفر هذا البحث معلومات مفيدة للأشخاص الذين يرتدون أقنعة الوجه، فإنه يحتوي أيضًا على دروس للعلماء الذين يعملون على تحسين الأقنعة وقياس أدائهم.
قال زانغميستر: “لفهم كيفية أداء هذه المواد في العالم الحقيقي، نحتاج إلى دراستها في ظل ظروف واقعية”.
