Acoustic assessment of a novel visor concept with aerodynamic sealing for medical protection

Abstract

response to the COVID-19 pandemic, Personal Protective Equipment (PPE) such as masks and visors, have become essential for medical professionals to ensure their own safety and the safety of their patients. Several studies have demonstrated the potential of other viruses to be transmitted via the air. Additionally, the need for PPE remains significant, considering potential future pandemics. Conventional face masks can sometimes hinder communication and comfort. On the other hand, visors are comparatively more comfortable and provide protection against contamination through the eyes. To address these challenges, a consortium composed of SETsa (Sociedade de Engenharia e Transformação S.A.), ADAI (Association for the Development of Industrial Aerodynamics), and FMUC (Faculty of Medicine of the University of Coimbra) developed the MASK4MC, a visor with aerodynamic sealing that combines protection efficiency and user comfort.This study was conducted as part of the VV4MC project, aiming to optimize the existing design of MASK4MC. It focused on assessing and improving the acoustic performance of the PPE, as it inherently generated noise during operation. Various methods were employed, including measuring noise levels, conducting frequency analysis, evaluating the Articulation Index (𝐴𝐼) and Speech Intelligibility Index (𝑆𝐼𝐼), and assessing speech attenuation of the final PPE prototype using white noise.The optimisations made from the initial to the final prototype resulted in a significant reduction of PPE noise levels. For air flowrates of 15 to 30 l/min, the noise levels decreased from 20 to 30 dBA, with a maximum of 45.2 dBA in the final solution. Speech intelligibility improved from poor to excellent, with 𝑆𝐼𝐼 values close to 1 across all air flowrates in the final solution. When comparing speech attenuation, the final solution showed slightly inferior performance compared to the surgical mask and FFP2 respirator, although the differences were not significant.

Em resposta à pandemia de COVID-19, o Equipamento de Proteção Individual (EPI), como máscaras e viseiras, tornou-se essencial para os profissionais de saúde garantirem a sua segurança e a dos seus pacientes. Estudos têm indicado o potencial de transmissão de vírus por via aérea. A necessidade de EPIs continua a ser importante, considerando a proteção contra outro tipo de vírus e possíveis futuras pandemias. As máscaras faciais convencionais podem, por vezes, comprometer a comunicação e o conforto, enquanto as viseiras são mais confortáveis e proporcionam proteção contra o contágio através dos olhos. Para enfrentar esses desafios, um consórcio composto pela SETsa (Sociedade de Engenharia e Transformação S.A.), ADAI (Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial) e FMUC (Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra), desenvolveu a MASK4MC, uma viseira com vedação aerodinâmica que combina eficiência de proteção e conforto para o utilizador,Este estudo foi desenvolvido como parte do projeto VV4MC, com o objetivo de otimizar o design existente da MASK4MC. O foco foi avaliar e melhorar o desempenho acústico do EPI, durante a sua utilização. Foram utilizados diversos métodos, incluindo a medição dos níveis de ruído, análise de frequência, avaliação do Índice de Articulação (𝐴𝐼) e do Índice de Inteligibilidade da Fala (𝑆𝐼𝐼). Também foi avaliada a atenuação da fala para o protótipo final do EPI, utilizando ruído branco.Finalmente, as otimizações realizadas desde o protótipo inicial até ao protótipo final resultaram numa redução significativa nos níveis de ruído do EPI, de 20 a 30 dBA para caudais de ar de 15 a 30 l/min, com um máximo de 45.2 dBA, na solução final. A inteligibilidade de fala melhorou de fraca para excelente, com valores de 𝑆𝐼𝐼 próximos de 1 em todos os caudais de ar na solução final. Ao comparar a atenuação da fala, a solução final apresentou um desempenho ligeiramente inferior em relação à máscara cirúrgica e ao respirador FFP2, embora as diferenças não tenham sido significativas.