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In den aktuellen Leitlinien des U.S. Centers for Disease Control and Prevention wird geschrieben, dass Stoffmasken den geringsten Schutz gegen COVID-19 bieten. N95- und KN95-Masken hingegen bieten den höchsten Schutz. Dennoch gibt es nach mehr als zwei Jahren der Pandemie kein vollständiges Wissen darüber, welche Maske den besten Schutz bietet.

Forscher der Florida State University und der Johns Hopkins University untersuchten jetzt in einer Hauptkomponentenanalyse (PCA), die zusammen mit einem Strömungssimulationsmodell durchgeführt wurde, die richtige Passform von Masken und die Auswirkungen der Gesichtsform auf die Schutzwirkung. 

In ersten Untersuchungen simulierten die Forscher einen mäßigen Hustenstrahl aus dem Mund eines Mannes, der eine Stoffmaske über Nase und Mund mit elastischen Bändern um die Ohren trug. Sie berechneten die maximalen Volumenströme durch die Vorderseite der Maske und periphere Lücken bei unterschiedlichen Materialporositätsgraden.

Ihr Modell zeigte, wie die leichte Asymmetrie, die für alle Gesichtsstrukturen typisch ist, den richtigen Maskensitz beeinträchtigen kann. Beispielsweise kann eine Maske auf der linken Gesichtshälfte enger sitzen als auf der rechten.

„Die Gesichtsasymmetrie ist für das Auge fast nicht wahrnehmbar, wird aber durch den Hustenfluss durch die Maske deutlich“, sagte Co-Autor Tomas Solano. „In diesem speziellen Fall tritt die einzige beobachtete ungefilterte Leckage durch die Oberseite auf. Bei unterschiedlichen Gesichtsformen ist jedoch auch eine Leckage durch die Unterseite und die Seiten der Maske möglich.“

Das Erstellen von „Designermasken“, die an das Gesicht jeder Person angepasst sind, ist im Maßstab nicht praktikabel. Dennoch können PCA-basierte Simulationen verwendet werden, um bessere Masken für verschiedene Bevölkerungsgruppen zu entwerfen. Dies wäre möglich, indem allgemeine Unterschiede zwischen männlichen, weiblichen, kindlichen und älteren Gesichtsstrukturen näher erforscht werden.

Die Studie erschien im Physics of Fluids (DOI: 10.1063/5.0086320).

Quelle: American Institute of Physics