การทดสอบในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าหน้ากากกระดาษทิชชู่แบบธรรมดาไม่สามารถกรองละอองฝอยขนาดเล็กมากที่เราปล่อยออกมาขณะพูดหรือไอได้ดีนักในช่วงแรก โดยสามารถจับอนุภาคที่มีขนาดระหว่าง 0.3 ถึง 5 ไมครอนได้เพียงประมาณ 30 ถึง 45 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นขนาดที่ไวรัสเดินทางมาพร้อมกับละอองฝอยเหล่านี้พอดี หน้ากากพื้นฐานเหล่านี้ขาดสิ่งสำคัญที่หน้ากากป้องกันระบบหายใจ (respirators) ที่เหมาะสมมีอยู่ นั่นคือ ชั้นพิเศษที่ช่วยดักจับอนุภาคที่เล็กลงไปอีกผ่านปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิตย์ สิ่งที่ทำให้ประสิทธิภาพของหน้ากากเหล่านี้ลดลงอย่างรุนแรงที่สุดคือความชื้นจากลมหายใจของเราเอง หลังจากสวมใส่เพียงครึ่งชั่วโมง ความสามารถของหน้ากากในการป้องกันเชื้อโรคจะลดฮวบลงต่ำกว่า 20 เปอร์เซ็นต์ เนื่องจากไอน้ำจากลมหายใจซึมเข้าไปในเส้นใยของกระดาษ พอถึงเวลาที่ผู้สวมใส่ใช้งานต่อเนื่องเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง หน้ากากส่วนใหญ่จะกลายเป็นเกือบไร้ประสิทธิภาพต่ออนุภาคที่ลอยอยู่ในอากาศทุกชนิด
หน้ากากอนามัยแบบกระดาษทิชชู่ มีความไม่เสถียรของโครงสร้างอย่างรุนแรงภายใต้สภาวะการใช้งานจริง ที่ความชื้นสัมพัทธ์ 60% ซึ่งเทียบเคียงกับความชื้นจากลมหายใจที่ถูกขับออก ความแข็งแกร่งของวัสดุลดลงมากกว่า 70% ภายใน 15 นาที ส่งผลให้เกิด:
กระดาษทิชชู่เปียกหลุดลอกปล่อยเศษเซลลูโลสที่สูดดมได้มากกว่าสภาวะแห้งถึง 12 เท่า เมื่อรวมกับประสิทธิภาพการกรองพื้นฐานที่ต่ำอยู่แล้ว (<50%) จึงส่งผลให้การป้องกันโดยรวมกลายเป็นค่าลบ กล่าวคือ เพิ่มการสัมผัสทางระบบทางเดินหายใจโดยรวม แทนที่จะลดลง
หน้ากากกระดาษทิชชู่ เทียบกับอุปกรณ์ป้องกันระบบทางเดินหายใจที่ได้รับการรับรอง
การป้องกันระบบทางเดินหายใจที่ได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการนั้น แท้จริงแล้วสอดคล้องกับมาตรฐานประสิทธิภาพบางประการ ซึ่งสิ่งเหล่านี้ไม่มีอยู่เลยเมื่อผู้คนใช้สิ่งของที่หาได้ตามสะดวก ตัวอย่างเช่น หน้ากากผ่าตัดตามมาตรฐาน ASTM F2100 ระดับ 3 ซึ่งสามารถกรองแบคทีเรียได้อย่างน้อยร้อยละ 98 และยังสามารถหยุดอนุภาคขนาดเล็กถึง 0.1 ไมครอนได้ในสัดส่วนใกล้เคียงกันอีกด้วย ทั้งนี้ยังมีความสามารถในการทนต่อของเหลวได้ดีมากในระหว่างการทดสอบอีกด้วย ต่อมาคือเครื่องช่วยหายใจแบบ N95 ที่ได้รับการรับรองจาก NIOSH ซึ่งสามารถจับอนุภาคละอองลอยขนาด 0.3 ไมครอนได้ประมาณร้อยละ 95 ซึ่งอนุภาคเหล่านี้มักจะลอดผ่านวัสดุชนิดอื่นได้ง่ายเป็นพิเศษ สิ่งที่ทำให้ประเด็นนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งก็คือ การสวมใส่ให้พอดีกับใบหน้าจะต้องผ่านการตรวจสอบตามแนวปฏิบัติเฉพาะ โดยผู้ทดสอบจะเคลื่อนไหวร่างกายขณะสวมใส่เพื่อให้มั่นใจว่าการปิดผนึกยังคงแน่นสนิทอยู่ตลอดเวลา อย่างไรก็ตาม กระดาษทิชชู่กลับไม่ผ่านกระบวนการทดสอบมาตรฐานใดๆ เลย ไม่ว่าจะเป็นในแง่ประสิทธิภาพการกรองหรือความแข็งแรงในการคงรูปภายใต้สภาวะปกติ
ความแน่นสนิทรอบใบหน้าเป็นสิ่งที่ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของหน้ากากแตกต่างกันอย่างมาก หน้ากากกระดาษทิชชู่ทั่วไปมีประสิทธิภาพเพียงประมาณ 10% เท่านั้น เพราะเมื่อผู้สวมใส่หายใจเข้า หน้ากากเหล่านี้จะยุ่ยและเสียรูปร่างทันที ส่งผลให้เกิดช่องว่างเล็กๆ จำนวนมากที่อากาศสามารถไหลผ่านได้ ช่องว่างขนาดจิ๋วเหล่านี้มักเกิดขึ้นบริเวณส่วนจมูกและแก้ม ทำให้อากาศกว่า 90% ไหลผ่านไปโดยไม่ผ่านวัสดุกรองภายในหน้ากากราคาถูกเหล่านี้เลย นั่นหมายความว่า แม้บางอนุภาคจะถูกดักจับไว้ได้ แต่ส่วนใหญ่กลับไม่มีโอกาสใดๆ ที่จะถูกกรองเนื่องจากช่องว่างเหล่านั้น ตรงกันข้าม หน้ากากแบบ N95 ที่มีคุณภาพดีและผ่านการรับรองจาก NIOSH สามารถคงรูปร่างได้ดีกว่ามาก จึงสามารถลดการรั่วซึมของอากาศได้ถึงประมาณ 80% หน้ากากเหล่านี้มีส่วนปรับรูปจมูกที่สามารถปรับแต่งได้ และสายรัดที่ยืดหยุ่น ซึ่งช่วยให้หน้ากากแนบสนิทกับใบหน้ามากขึ้น ทำให้อัตราการรั่วซึมลดลงต่ำกว่า 2% การออกแบบที่แข็งแรงและมีประสิทธิภาพเช่นนี้จึงเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้หน้ากาก N95 มีประสิทธิภาพเหนือกว่าอย่างชัดเจนในสถานการณ์ที่มีการแพร่กระจายของโรคผ่านอนุภาคขนาดเล็กในอากาศ
เมื่อผู้คนหายใจตามปกติขณะสวมหน้ากากที่ทำจากกระดาษทิชชู่ ความชื้นจากลมหายใจจะทำให้หน้ากากเหล่านี้เสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว งานวิจัยที่ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนนิง (SEM) แสดงให้เห็นว่า ขณะที่หน้ากากเสื่อมสภาพ มันจะปล่อยอนุภาคเซลลูโลสขนาดเล็กกว่า 10 ไมครอนเข้าสู่บริเวณที่ผู้สวมใส่หายใจโดยตรง ใยจุลภาคเหล่านี้สามารถผ่านส่วนที่ยังคงมีคุณสมบัติป้องกันอยู่ของวัสดุหน้ากากที่เสียหาย และเข้าสู่ปอดลึกได้ แม้ว่าสารเหล่านี้จะเป็นวัสดุธรรมชาติ ไม่ใช่พลาสติกสังเคราะห์อย่างไมโครพลาสติก แต่ก็ยังอาจก่อให้เกิดปัญหาการอักเสบในผู้ที่มีระบบทางเดินหายใจไวต่อสิ่งเร้าได้ ผู้ป่วยโรคหอบหืดและผู้ที่เป็นโรคถุงลมโป่งพองเรื้อรัง (COPD) อาจประสบกับอาการระคายเคืองเพิ่มเติมเนื่องจากอนุภาคเหล่านี้ลอยอยู่ภายในหน้ากาก
| ปัจจัยเสี่ยง | ผลกระทบของหน้ากากที่ทำจากกระดาษทิชชู่ |
|---|---|
| ขนาดอนุภาค | ใยเซลลูโลสขนาด 0.5–10 ไมครอน |
| กลไกปลดล็อก | แรงกดดันจากความชื้นของลมหายใจ |
| เส้นทางการสัมผัส | การสูดดมโดยตรงผ่านวัสดุหน้ากาก |
การหลุดร่วงของวัสดุจะรุนแรงขึ้นเมื่อใช้งานเป็นเวลานาน ส่งผลให้ความเสี่ยงจากการสัมผัสสารสะสมเพิ่มขึ้น ทั้งนี้ การเสื่อมสภาพของโครงสร้างยังเร่งให้เกิดความล้มเหลวในการสวมใส่ ทำให้สามารถสัมผัสเชื้อโรคจากภายนอกได้พร้อมกันหลายชนิด และ อนุภาคที่เกิดขึ้นภายในตัวเองก่อให้เกิดอันตรายจากการสัมผัสสองทางแบบเฉพาะตัว ซึ่งพบได้เฉพาะในอุปกรณ์ป้องกันที่เสื่อมสภาพและไม่ผ่านการรับรอง
หน้ากากกระดาษทิชชู่นั้นแทบไม่คุ้มค่าที่จะพิจารณาใช้เลย ยกเว้นในสถานการณ์ที่หาอุปกรณ์ป้องกันอื่นใดไม่ได้จริงๆ เท่านั้น แม้แต่ในกรณีดังกล่าว ก็ควรใช้เพียงเป็นทางเลือกชั่วคราวเท่านั้น จนกว่าจะหามาตรการป้องกันที่ดีกว่ามาแทนได้ หน้ากากชนิดนี้อาจสามารถดักจับละอองฝอยบางส่วนได้ในระหว่างกิจกรรมที่ใช้เวลาสั้นและมีความเสี่ยงต่ำ เช่น การหยิบจดหมายจากตู้ไปรษณีย์ในพื้นที่ที่มีการระบายอากาศดี แต่อย่าคาดหวังว่ามันจะให้ประสิทธิภาพในการป้องกันเลยในโรงพยาบาล สถานที่แออัด หรือในทุกสถานการณ์ที่ผู้ใช้จำเป็นต้องได้รับการป้องกันเป็นเวลานาน ปัญหาหลักคือหน้ากากกระดาษเหล่านี้จะฉีกขาดหรือเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วเมื่อเปียกชื้นจากลมหายใจหรือความชื้นในอากาศ ความสามารถในการกรองของมันลดลงอย่างมากภายในประมาณ 15 นาทีหลังเริ่มสวมใส่ และยังเกาะติดใบหน้าได้ไม่ดีอยู่แล้วด้วย หากมีใครต้องสวมหน้ากากชนิดนี้โดยไม่ตั้งใจ ควรจำกัดระยะเวลาการใช้งานไม่เกินห้านาที และหลีกเลี่ยงการพูดหรือไอขณะสวมใส่โดยเด็ดขาด นอกจากนี้ ยังต้องระวังสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงด้วย เพราะประสิทธิภาพจะลดลงอย่างมากเมื่อความชื้นสัมพัทธ์เกิน 40% ทุกครั้งที่ต้องเผชิญกับเชื้อโรคที่อาจแพร่ทางอากาศ อนุภาคลอยในอากาศ หรือเมื่อมีผู้อื่นยืนใกล้พอที่จะหายใจร่วมกัน ให้เปลี่ยนไปใช้หน้ากากผ่าตัดที่ได้มาตรฐานระดับ 3 ตามเกณฑ์ ASTM หรือเครื่องช่วยหายใจ (respirators) ที่ผ่านการรับรองจาก NIOSH ซึ่งสามารถรักษาระดับการกรองได้ดีอย่างต่อเนื่องตลอดระยะเวลาการใช้งาน แค่สิ่งใดสิ่งหนึ่งหาได้ง่าย ไม่ได้หมายความว่ามันจะมีประสิทธิภาพเพียงพอเสมอไป หน้ากากกระดาษในภาวะฉุกเฉินนั้นไม่สามารถป้องกันภัยคุกคามทางระบบทางเดินหายใจที่รุนแรงได้เลย