雷射有效測量口罩實用性
杜克大學研究人員使用簡單的雷射裝置測試口罩，發現功效存在顯著差異
光電協進會
冠狀病毒所引起的肺炎(COVID-19)對日常生活產生了許多影響，就以大家日常不可或缺的口罩來說，從專業手術口罩到家庭縫製的圖案鮮豔的棉質覆蓋物，再到包裹在臉部的普通頭巾，從世界各地都可以看到各種不同的面罩設計，但是，除了設計面貌不同之外，這些口罩在實際預防疾病傳播方面究竟能發揮多少功效？
美國杜克大學的研究人員已經開發出一種低成本的光學方法，可有效找出答案。該團隊的直接使用便宜的雷射裝置、暗箱，以及手機攝像頭，以及簡單的電腦演算法來達成檢測的效果。他們獲得的資訊很明顯：並非所有的口罩都是一樣的，而且某些自製口罩在阻止COVID-19擴散方面可能比沒有戴口罩還差。
正如許多人所意識到的那樣，口罩的主要作用不是保護佩戴者免受COVID-19的侵害，而是防止佩戴者藉由攜帶病毒的飛沫將疾病傳播給其他人，因為受感染的人不僅可以藉由打噴嚏，甚至在普通的講話和呼吸過程中，都可以散佈此類飛沫，而在一般談話中所噴出的液滴數量可以藉由散射雷射束來模擬。因此，杜克大學Martin Fischer所領導的研究團隊根據此模型，打造了測試COVID-19口罩的簡單可視化方案。
在該團隊的測試設置中，雷射束穿過圓柱形透鏡以產生橢圓形輪廓，然後透過狹縫射入黑盒子。戴著口罩的測試對象對著前面的孔講話，然後從後面的手機攝像頭捕捉從雷射上散射下來的液滴的視訊。根據研究人員表示，這套測試裝置比典型的雷射實驗室中所見的要簡單得多，它僅由雷射，透鏡和照相機組成。所擷取的視訊檔案會被傳送到電腦進行演算，由演算法對光散射中記錄的液滴進行計數。
其中一些結果並不令人驚訝。例如，專業級N95口罩是最有效的，允許不到0.1％的液滴透過。手術口罩還可以有效地阻止大多數液滴的傳輸。商業和自製的棉口罩效果較差，但在大多數情況下，仍會阻止80％或更多的液滴透過，當然，比完全不戴口罩要好得多。
不過研究人員承認他們的測試設置有一些限制。例如，雷射僅能覆蓋有限區域，可能沒辦法在盒子中記錄所有液滴。而手機相機的檢測靈敏度和解析度也注入了一些不確定性，但是這些都可以藉由各種方式調整設置來克服。