Was ist die beste Maske für COVID?

Sep 24, 2023

Assistenzprofessor für Maschinenbau, Colorado State University

Christian L'Orange erhält Fördermittel im Zusammenhang mit der Prüfung und Bewertung von Testmasken, einschließlich kostenpflichtiger Tests und Fördermitteln der Weltgesundheitsorganisation.

Die Colorado State University stellt als Mitglied von The Conversation US finanzielle Mittel bereit.

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Die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten haben ihre Richtlinien zu Masken und Atemschutzmasken in den letzten zwei Jahren mehrmals geändert und ihr letztes Update am 14. Januar 2022 veröffentlicht. Das Update besagt, dass Gesichtsbedeckungen aus Stoff den geringsten Schutz vor dem Virus bieten Coronavirus im Vergleich zu chirurgischen Masken oder Masken im N95-Stil. Christian L'Orange ist ein Maschinenbauingenieur, der seit Beginn der Pandemie die Leistung von Masken für den Bundesstaat Colorado testet. Er erklärt die neuen CDC-Richtlinien und die Wissenschaft, was eine gute Maske ausmacht.

Das CDC empfiehlt derzeit, dass Sie „die größtmögliche Schutzmaske tragen, die gut sitzt und die Sie regelmäßig tragen werden.“ Die Frage ist also, welche Art von Maske den besten Schutz für Sie bietet – indem sie die Luft filtert, die Sie einatmen – und für Ihre Mitmenschen – indem sie die Luft filtert, die Sie ausatmen?

Die aktualisierten CDC-Richtlinien legen die Schutzhierarchie klar dar: „Locker gewebte Stoffprodukte bieten den geringsten Schutz, geschichtete fein gewebte Produkte bieten mehr Schutz, gut sitzende chirurgische Einwegmasken und KN95-Masken bieten noch mehr Schutz und gut sitzende NIOSH-zugelassene.“ Atemschutzmasken (einschließlich N95) bieten das höchste Schutzniveau.

Aus Leistungssicht sind die N95- und KN95-Masken die beste Option. Während Einschränkungen in der Lieferkette zu Beginn der Pandemie dazu führten, dass das CDC den Menschen empfahl, N95 nicht zu tragen, sind sie heute leicht erhältlich und sollten Ihre erste Wahl sein, wenn Sie den größtmöglichen Schutz wünschen.

Die größte Änderung der neuen Richtlinien betrifft Stoffmasken. In früheren Leitlinien des CDC hieß es, dass einige Stoffmasken ein akzeptables Schutzniveau bieten könnten. In den neuen Leitlinien wird immer noch anerkannt, dass Stoffmasken einen geringen Schutz bieten können, sie werden jedoch ganz unten in der Liste aufgeführt.

Die Wirksamkeit einer Maske – wie viel Schutz eine Maske dem Träger bietet – ist eine Kombination aus zwei Hauptelementen. Erstens ist da die Fähigkeit des Materials, Partikel einzufangen. Der zweite Faktor ist der Anteil der eingeatmeten oder ausgeatmeten Luft, der um die Maske herum austritt – im Wesentlichen also, wie gut eine Maske sitzt.

Die meisten Maskenmaterialien kann man sich als ein verworrenes Netz aus kleinen Fasern vorstellen. Partikel, die eine Maske passieren, werden gestoppt, wenn sie eine dieser Fasern berühren. N95-, KN95- und OP-Masken sind speziell für die wirksame Entfernung von Partikeln aus der Luft konzipiert. Ihre Fasern bestehen typischerweise aus schmelzgeblasenem Kunststoff, häufig Polypropylen, und die Stränge sind winzig – oft mit einem Durchmesser von weniger als 10 Mikrometern – oder etwa einem Drittel der Breite eines menschlichen Haares. Diese kleinen Fasern erzeugen eine große Oberfläche innerhalb der Maske zum Filtern und Sammeln von Partikeln. Obwohl die spezifische Konstruktion und Dicke der in N95-, KN95- und chirurgischen Masken verwendeten Materialien variieren kann, sind die verwendeten Filtermedien oft recht ähnlich.

Diese Fasern sind sehr dicht zusammengepackt, sodass die Lücken, durch die ein Partikel navigieren muss, sehr klein sind. Dies führt zu einer hohen Wahrscheinlichkeit, dass Partikel beim Durchgang durch eine Maske eine Faser berühren und daran haften bleiben. Diese Polypropylenmaterialien weisen häufig auch eine statische Aufladung auf, die dazu beitragen kann, Partikel anzuziehen und einzufangen.

Stoffmasken bestehen typischerweise aus gängigen gewebten Materialien wie Baumwolle oder Polyester. Die Fasern sind oft groß und weniger dicht zusammengepackt, sodass Partikel leicht durch das Material dringen können. Das Hinzufügen weiterer Schichten kann hilfreich sein, aber das Stapeln von Schichten hat einen geringeren Nutzen und die Leistung einer Stoffmaske, selbst mit mehreren Schichten, wird in der Regel immer noch nicht mit der einer chirurgischen Maske oder N95 mithalten.

Die Passform ist ein weiterer wichtiger Faktor für die Wirksamkeit einer Maske. Selbst wenn die in einer Maske verwendeten Materialien perfekt wären und alle Partikel aus der durch sie hindurchströmenden Luft entfernt würden, kann eine Maske nur dann Schutz bieten, wenn sie nicht ausläuft.

Beim Ein- und Ausatmen nimmt die Luft immer den Weg des geringsten Widerstands. Wenn zwischen einer Maske und dem Gesicht einer Person Lücken bestehen, sickert ein erheblicher Teil jedes Atemzugs durch diese Lücken aus und die Maske bietet relativ wenig Schutz.

Viele Stoffmasken-Designs dichten einfach nicht gut ab. Sie sind nicht steif genug, um gegen das Gesicht zu drücken, es gibt Lücken, in denen die Maske nicht einmal mit dem Gesicht in Kontakt kommt, und es ist nicht möglich, sie fest genug an die Haut zu drücken, um eine ordentliche Abdichtung zu erzielen.

Aber undicht ist bei allen Masken ein Problem. Obwohl die in OP-Masken verwendeten Materialien sehr effektiv sind, wölben sie sich oft und falten sich an den Seiten. Diese Lücken bieten einen einfachen Weg für das Austreten von Luft und Partikeln. Das Verknoten und Zustecken von OP-Masken oder das Tragen einer Stoffmaske über einer OP-Maske kann die Leckage erheblich reduzieren.

Auch N95-Masken sind vor diesem Problem nicht gefeit; Wenn der Nasenbügel nicht fest gegen Ihr Gesicht gedrückt wird, ist die Maske undicht. Das Besondere an N95 ist, dass eine besondere Anforderung des N95-Zertifizierungsprozesses darin besteht, sicherzustellen, dass die Masken eine gute Abdichtung bilden können.

Die Funktionsweise von Masken unterscheidet sich bei Omicron wahrscheinlich nicht von jeder anderen Variante. Der Unterschied besteht darin, dass die Omicron-Variante leichter übertragen werden kann als frühere Varianten. Aufgrund dieser hohen Ansteckungsgefahr ist das Tragen hochwertiger und korrekter Masken umso wichtiger, um das Risiko einer Ansteckung oder Verbreitung des Coronavirus zu verringern.

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Leider sind die Eigenschaften, die eine gute Maske ausmachen, genau die, die Masken unbequem und wenig stilvoll machen. Wenn Ihre Stoffmaske bequem und leicht ist und sich anfühlt, als ob Sie überhaupt nichts tragen würden, trägt sie wahrscheinlich nicht viel dazu bei, Sie und andere vor dem Coronavirus zu schützen. Den besten Schutz bietet ein hochwertiges, gut sitzendes N95 oder KN95. Chirurgische Masken können beim Herausfiltern von Partikeln sehr effektiv sein, aber der richtige Sitz kann schwierig sein und macht den Gesamtschutz, den sie Ihnen bieten, fraglich. Wenn Sie andere Möglichkeiten haben, sollten Stoffmasken die letzte Wahl sein.