Уличные бренды создают маски для лица, предназначенные для физических упражнений и активного отдыха, например, езды на велосипеде и бега. Они вам нужны, и работают ли они? Мы разбиваем его.
Наше понимание пандемии коронавируса и ношения масок быстро изменилось за последние семь месяцев. Вначале органы общественного здравоохранения США не одобряли использование масок на том основании, что они бесполезны и что запасы масок должны быть зарезервированы для медицинских работников, работающих на переднем крае. К концу весны, однако, несколько штатов ввели обязательное использование масок в общественных местах, а в некоторых случаях даже на открытом воздухе. (Исследования показывают, что, хотя на открытом воздухе безопаснее, чем в помещении, риски для тех, кто не использует защитные маски, все же выше, чем для тех, кто их носит).
За последние пару месяцев мы стали свидетелями роста количества специальных масок, сделанных из материалов для тренировок, которые лучше подходят для упражнений. Это потенциально отличная новость для тех, кто пытался быстро пробежать утром или прокатиться на душно раскаленном N95. Одним из главных достоинств спортивных масок является то, что они более воздухопроницаемы. Но лучшая воздухопроницаемость часто достигается за счет эффективности фильтрации, поэтому возникает вопрос: работают ли эти маски?
Чтобы ответить на этот вопрос, также необходимо взглянуть на еще одну спорную дискуссию о покрытиях лица, а именно, эффективны ли шейные гетры и банданы - популярные среди спортсменов -. Совсем недавно небольшое исследование, проведенное Duke, показало, что респираторные выбросы на самом деле увеличиваются, когда испытуемый носил гетры. Это вызвало огромные споры о том, действительно ли гетры «хуже, чем полное отсутствие маски», как резюмировала газета The Washington Post в своем заголовке. Споры в значительной степени утихли, когда эксперты в этой области выступили против выводов.
Но остается вопрос, могут ли спортивные маски хорошо дышать и выполнять свои функции. Что именно заставляет маску работать или нет? Мы поговорили с некоторыми экспертами, чтобы узнать и протестировать как можно больше, чтобы выбрать наших фаворитов.
- Как работают маски
- Работают ли маски, сделанные из функциональной ткани?
- Работают ли гетры и шейные дужки?
- Мне вообще нужно носить маску на улице?
- Что искать в маске
- Наши любимые спортивные покрытия для лица
Как работают маски
Обширная и постоянно растущая коллекция информационной графики и визуализаций доказывает тот факт, что люди являются настоящим источником респираторных выбросов. (Это, вероятно, заставит нас по-другому относиться к многолюдной среде, такой как стадионы и студии спин-класса, на долгие годы.) Каждый раз, когда мы говорим, кашляем или просто выдыхаем, мы испускаем ряд жидких частиц - капель размером с полторы секунды. миллиметр в диаметре и крошечные аэрозоли на субмикронном уровне (микрон, также известный как микрометр, равен 1/1 000-й миллиметра).
Маски работают, улавливая эти частицы между нашими дыхательными путями и внешней средой с помощью одного из нескольких режимов. «Частицы могут врезаться в волокно и приставать к нему», - говорит Лоретта Фернандес, профессор гражданской и экологической инженерии Северо-Восточного университета, которая тестирует маски на эффективность фильтрации. Это называется ударом. Другой метод первичной фильтрации, называемый диффузией, заключается в том, что «действительно мелкие частицы замедляются и попадают в эту диффузионную зону, где они сливаются с волокном», - говорит она.
Вы можете заметить, что меры фильтрации обычно сосредоточены на том, насколько хорошо маска улавливает частицы диаметром 0,03 микрона. Это не потому, что коронавирус встречается исключительно или даже чаще всего в частицах такого размера (он встречается в частицах всех размеров), а потому, что его сложнее поймать. Фернандес объясняет, что мелкие частицы удаляются диффузией, а более крупные - ударным. Диапазон размеров, который чаще всего пропускают оба метода, составляет 0,03 мкм. Вот почему 0,03 микрона - довольно неплохой показатель для характеристик маски. «Если маска имеет высокую эффективность в субмикронных точках, она будет еще более эффективной в диапазоне размеров капель», - говорит Ян Ван, профессор гражданской и экологической инженерии в Университете науки и технологий Миссури, который тестирует материалы маски.
Работают ли маски, сделанные из функциональной ткани?
Ван и Фернандес - не единственные ученые, исследующие фильтрацию и тканевые маски, но их результаты помогают нам понять, почему маска работает хорошо или нет. Хорошая новость для спортсменов заключается в том, что спортивные ткани могут фильтровать так же, как и хлопок, который часто считается предпочтительным материалом, поскольку он может быть плотным. Некоторые волокна, в частности шерсть, несут электростатический заряд, который может повысить эффективность фильтрации за счет притяжения частиц с противоположным зарядом, особенно если они смешаны с другими волокнами (трение создает трибоэлектрический эффект). И шерсть - не единственный вариант. Любой, кто когда-либо разбирал сушилку с спортивной одеждой, знает, что функциональные ткани на основе полиэстера обладают большим электростатическим зарядом. Тем не менее, волокно, из которого сделана ткань, кажется, имеет меньшее значение, чем плотность переплетения или вязания ткани, количество слоев, а также форма и размер самой маски.
Результаты испытаний Ванга указывают на взаимосвязь между весом ткани и характеристиками. Тяжелые ткани, которые Ван использовал вместо плотных тканей, обычно лучше. Его лаборатория также систематически тестировала материалы, наслоенные один, два, три и четыре раза. Неудивительно, что эффективность фильтрации повышается по мере добавления слоев, но даже небольшие различия в плотности ткани могут существенно повлиять на производительность. Хлопок может фильтровать от 20 до 58 процентов частиц размером 0,03 микрона, в зависимости от того, будет ли это четыре слоя дешевой банданы, которая весит 28 граммов на квадратный метр, или четыре слоя наволочки с плотностью нитей 600, которая примерно на 25 процентов тяжелее, при весе 35 граммов. за квадратный метр. Всего два слоя чистящей ткани из полиэфирного микроволокна, которая была вдвое тяжелее четырехслойной хлопковой наволочки, улавливала почти 70 процентов частиц размером 0,03 микрона - лучшая фильтрация при примерно таком же весе в половине слоев. (Для сравнения, стандартная маска N95, сделанная из плотного мата из выдувной из расплава, а не тканой полипропиленовой ткани, названа так, потому что согласно сертификации требуется, чтобы маска улавливала не менее 95 процентов этих крошечных частиц.)
В работе Ванга оценивался только сам материал, а не соответствие маски. Но и крой тоже играет решающую роль. Тестирование Фернандес и ее соавтора Эми Мюллер дает несколько общих подсказок. А именно: важно то, насколько хорошо маска плотно прилегает к лицу пользователя.
Фернандес и Мюллер тестировали маски, измеряя воздух внутри и снаружи маски в течение трех минутных интервалов, пока тестировщик (Фернандес) носил маску. Затем они добавили кусок нейлонового трикотажа снаружи и измерили еще раз. Чулочно-носочные изделия плотно прижимали маску к лицу пользователя, чтобы плотно прилегать к лицу, но она была достаточно прозрачной, чтобы не влиять на фильтрацию. Маски, которые уже хорошо сидят по размеру, практически не изменились в характеристиках, в то время как более свободные маски показали больше всего на 10-15 процентов, а некоторые даже на 40 процентов. Почему? Более свободные маски пропускают частицы по краям, особенно по обе стороны от носа. Ключевым фактором было наличие у маски проволоки для носа. «Испытанные нами маски без проводов для носа были в конце нашего списка по эффективности», - говорит Фернандес. «Особенно, если маска толстая, у вас есть щели вокруг носа. Носовая проволока имеет решающее значение для хорошей посадки ».
Размер маски тоже имеет значение. В ходе тестирования ткани Ван смоделировал три различных размера маски и обнаружил, что с увеличением площади поверхности повышалась и эффективность фильтрации. (Ван считает, что это потому, что это снижает давление воздуха.) Это также помогает улучшить другой показатель производительности, который имеет значение для спортсменов: падение давления, разницу между воздухом внутри маски и воздухом снаружи. Низкий перепад давления означает, что маска хорошо дышит, но обычно это коррелирует с низкой эффективностью фильтрации. По словам Ванга, если вы увеличите размер маски, вы сможете снизить перепад давления без большого негативного воздействия на фильтрацию.
Короче говоря, маски из синтетических тканей хороши, если они плотно прилегают и не слишком прозрачны (также помогает большая поверхность). Ван также измерил эффективность фильтрации всех тканей в своем тесте после одного, пяти и десяти циклов стирки. Он не обнаружил ухудшения способности при использовании нескольких различных материалов.
Итак, спортивные маски работают. Есть ли гетры и шейные дужки?
Если вы смотрите на чистую поверхность, самое большое покрытие лица, которое вы можете найти, - это гетры для шеи. По этой логике гетры должны хорошо работать в качестве маскировки лица. Как же тогда согласовать вывод Ванга с результатами исследования Duke?
Исследование Duke не было испытанием масок; скорее, сказал соавтор Мартин Фишер, идея заключалась в том, чтобы предложить недорогую установку для тестирования. Гипотеза исследователей Дьюка о том, почему гетры казались хуже, чем отсутствие маски, заключалась в том, что ткань расщепляла более крупные капли на более мелкие аэрозоли. Но никто в группе Duke не является экспертом по аэрозолям, и обычно фильтрация аэрозолей работает не так. Райан Дэвис, эксперт по аэрозолям из Университета Тринити, изучил этот конкретный сценарий и оценил, что фрагментация маловероятна при тех скоростях движения воздуха, которые тестировали исследователи. Линси Марр, уважаемый эксперт по аэрозолям в Технологическом институте Вирджинии, заявила в Твиттере, что подозревала, что исследователи могли на самом деле улавливать выпадение ткани (полиэфирные ткани печально известны этим, особенно когда они новые). Затем Марр проверила гетры в своей лаборатории и сообщила, что они, похоже, фильтруют так же хорошо, как и другие конструкции, особенно когда тонкие гетры сложены вдвое.
Одна из возможных причин путаницы / дебатов заключается в том, что, поскольку гетры - это самые большие маски, которые вы можете найти, они имеют наименьшее падение давления, что снижает скорость воздуха. Конечно, частицы, испускаемые во время дыхания, могут проходить через тонкий материал, но низкий перепад давления может способствовать диффузии, при этом частицы плавают внутри гетры, пока не застревают на ткани или вашей коже. Результат? Трубки для шеи, вероятно, подойдут, но, как показывают работы Ванга и Марра, лучше всего сложить слои вдвое. С другой стороны, результаты теста Ванга показывают, что хлопковые банданы, вероятно, являются наименее эффективным вариантом, потому что ткань просто недостаточно плотная, чтобы блокировать большинство респираторных выбросов.
Мне вообще нужно носить маску на улице?
Вначале органы здравоохранения уделяли больше внимания прямой передаче через более крупные капли и контактной передаче через поверхности, загрязненные этими каплями. Вот откуда пришли такие рекомендации, как дистанцироваться на шесть футов. Но в начале июля группа из более чем 200 исследователей, включая Марра, потребовала от Всемирной организации здравоохранения признать то, что их работа все более и более проясняла: COVID-19 также передается через небольшие частицы, переносимые по воздуху, называемые аэрозолями.
«Эти очень маленькие частицы могут проникнуть глубже в ваши легкие», - говорит Карен Кормут, биолог из колледжа Бетани, специализирующаяся на аэробиологии и вирусах РНК (таких как грипп и коронавирус). «Это потенциально может вызвать более серьезную инфекцию». Глубокий вдох чаще возникает при тяжелом дыхании с открытым ртом во время тренировки. Более того, исследования показывают, что в легких эти глубоко заселенные вирионы могут играть важную роль в гиперактивном иммунном ответе, обычно называемом цитокиновым штормом, который на самом деле может усугубить заболевание.
С другой стороны, открытый воздух является важным фактором, ограничивающим риск заражения на открытом воздухе, а УФ-свет от яркого солнца может инактивировать вирус всего за несколько минут. Кроме того, встречи с другими людьми на дороге или тропе часто временны. Если вы ненадолго пройдете мимо человека, у которого изо рта выделяется коронавирус, достаточно ли этого, чтобы вы заболели? Возможно нет. В новом исследовании препринтов (еще не прошедшем экспертную оценку), проведенном экспертами из Университета штата Колорадо, предлагается метрика под названием «Эффективный объем повторного вдоха» (ERBV), позволяющая количественно оценить воздействие. В каждом смоделированном сценарии ERBV на открытом воздухе был намного меньше, чем в помещении, за исключением расстояний менее 1,6 фута.
Тем не менее, даже на улице длительное общение повышает риск. Эрин Бромедж, иммунолог и профессор биологии, специализирующаяся на инфекционных заболеваниях в Массачусетском университете, написала в популярном сообщении в блоге в мае, что формула успешного заражения - это воздействие, умноженное на время. Риск невелик, если не равен нулю, для тех, кто пересекает взаимодействие на тропе. Но каждое взаимодействие, и особенно каждый дополнительный блок времени, который вы проводите в чужой компании, увеличивает вашу потенциальную известность. Это означает, что групповые пробежки, аттракционы и походы без маски по-прежнему сопряжены с опасностью.
Были только единичные случаи передачи на открытом воздухе. Но Шелли Миллер, профессор инженерных наук Университета Колорадо и известный эксперт по распространению аэрозолей COVID-19, написала в Twitter, что она до сих пор всегда использует маску для лица во время поездок на горных велосипедах.
Никакая мера - ни маски, ни расстояние, ни мытье рук - не является непроницаемым барьером для передачи инфекции. Главное - объединить их, чтобы снизить воздействие до минимально возможного уровня. «Особенно если вы тренируетесь в окружении других людей, вам следует носить маску и держаться на расстоянии», - говорит Кормут.
Как ни странно, ношение маски может стать сильным просоциальным сигналом. Он говорит другим: «Привет, я ответственный человек и делаю все, что в моих силах, чтобы защитить нас обоих». (Может быть и обратное.)
Спортсмены возражают, что маски неудобны, мешают им выполнять тяжелые тренировки или вызывают снижение их насыщения кислородом. Это в основном правильно (вы не должны испытывать значительного падения насыщения кислородом, но будьте умны; если вы чувствуете такие симптомы, как сильная одышка или головокружение, уменьшите интенсивность тренировки). Но ничто из этого не означает, что носить маску во время тренировок сложно. Пандемия, унесшая жизни более 200 000 американцев менее чем за восемь месяцев, - это тяжело. В два раза больше людей остались без работы, чем тяжелейшая рецессия за последние 50 с лишним лет. Детям тяжело терять важные возможности личного обучения и развития, уклоняясь от террористов Zoom. Ношение маски на аттракционах, бегах и походах, чтобы ограничить распространение болезни, в лучшем случае является незначительным неудобством.
Лучше даже несовершенная маска, чем ее отсутствие. Фернандес отмечает, что маски работают кумулятивно (хотя и в логарифмической шкале): если два взаимодействующих человека носят маску, улавливающую 50 процентов выдыхаемых частиц, между ними они улавливают 75 процентов. Нет, это не уровень защиты N95. Но это все равно важно. Хотите узнать больше об аэрозолях и COVID-19? Вот два фантастических информационных сайта с открытым исходным кодом, которые были полезны для этой истории.
Тест
Я провел последние несколько месяцев, оценивая 12 спортивных масок от 11 разных компаний: Athleta (Made to Move), Asics, Buff, Eliel, Headsweats, La Sportiva, Outdoor Research, RunMitts, Under Armour, Verge Sport и Zensah. Тест был простым. Я использовал их во время моих обычных поездок по дорогам, гравию и горным велосипедам и оценил их на предмет посадки, комфорта, размера и воздухопроницаемости. (Хотя мы могли сузить круг масок на основе нескольких критериев, тестирование того, насколько хорошо каждая из них улавливает респираторные выбросы, было вне моих возможностей без лаборатории.)
Общие выводы: что искать в спортивной маске
Маска большего размера должна лучше фильтровать (если подходит)
Я также обнаружил, что они более удобны для дыхания открытым ртом во время тяжелых упражнений, у них меньше перепад давления (то есть лучше дышится) и, как правило, солнцезащитные очки меньше запотевают.
Получите маску из нескольких слоев ткани
Каждая часть имеющихся у нас тестовых данных говорит о том, что несколько слоев фильтруют лучше, чем отдельные слои. Как правило, чем плотнее ткань или трикотаж, тем лучше. Толщина может быть показателем плотности, как показали результаты Ванга с салфеткой для чистки из микрофибры. Маски должны блокировать большую часть света, если их поднести к яркому окну. Если вы можете видеть сквозь маску, она может улавливать капли, но будет менее эффективна против аэрозолей.
Ищите маску, которая прилегает к лицу
Мне больше всего нравились маски, которые плотно прилегали к моему лицу. Некоторые маски для упражнений, такие как Asics Runner Mask и Under Armour Sports Mask, предназначены для прилегания к лицу, чтобы избежать некоторых из ощущений клаустрофобии, которые могут испытывать люди. Поначалу это было приятно, но примерно через 10-15 минут пот и выдыхаемый воздух начали конденсироваться на моей коже, создавая неприятное парниковое ощущение. Плотно прилегающие маски из функциональной ткани, казалось, работали как отводящие базовые слои, сохраняя и мое лицо, и маску суше.
Петли для ушей лучше, чем завязки для ушей, в зависимости от использования
Для велосипедистов петли для ушей намного лучше подходят для шлемов, чем петли для ушей. Они также быстрее меняют положение, если вы снимаете маску, когда других нет рядом. Для бегунов по пересеченной местности надежность крепления из-за головы может помочь лучше удерживать маску на месте.
Носовые провода имеют значение
Проволока для носа - это функция, которую большинство производителей должны использовать, но не делают. Они очень помогают при подгонке маски, что означает лучшую эффективность фильтрации. Для тех, кто носит солнцезащитные очки, они также уменьшают запотевание. Почти все маски в моих тестовых очках запотели, когда я усердно работал на низких скоростях на крутых подъемах; некоторые вызывали туман даже на скорости 15 миль в час. Но меньше всего запотели маски с проводом для носа. Мое тестирование проходило при высоких температурах (от 60 до 80 градусов). Я полагаю, что с похолоданием проблема усугубится.