通過(guò)掃描電鏡結(jié)果告訴我們，N95口罩與醫(yī)用外科口罩均具有核心過(guò)濾層--熔噴無(wú)紡布，均可以起到良好的防護(hù)作用。

99% 的讀者，如非武漢區(qū)域，對(duì)于日常防護(hù)，醫(yī)用外科口罩完全夠用，一次性醫(yī)用口罩或醫(yī)用護(hù)理口罩可作為備選。1% 來(lái)自武漢疫區(qū)或需要貼身接觸病人的讀者，建議使用 N95 級(jí)口罩。

Q1

哪種口罩能防病毒？

現(xiàn)在市面上能買到的口罩有：

● 醫(yī)用 N95 級(jí)口罩（醫(yī)用防護(hù)口罩）

● 常規(guī) N95 級(jí)口罩（國(guó)標(biāo) KN95 口罩）

● 醫(yī)用外科口罩

● KN90 級(jí)口罩

● 醫(yī)用口罩或醫(yī)用護(hù)理口罩

● 一次性口罩

● 活性炭口罩

● 明星防狗仔口罩

● 純棉布或紗布口罩

在這些口罩里，專家建議：盡量選擇醫(yī)用外科口罩，N95 級(jí)口罩（等同國(guó)標(biāo) KN95，常規(guī)，醫(yī)用均可），可以起到良好的防病毒的作用。而我們?cè)跍y(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，某些 KN90 級(jí)口罩也具有有效的核心過(guò)濾層，應(yīng)當(dāng)也可以起到類似醫(yī)用外科口罩的過(guò)濾效果。

N95是美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全與健康研究所（NIOSH）最早提出的標(biāo)準(zhǔn)，“N”是指“不適合油性顆粒物”，“95”是指在 NIOSH 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)條件下，對(duì) 0.3 微米顆粒的阻隔率須達(dá)到 95% 以上。因此，N95 不是特定的產(chǎn)品名稱，而是一種標(biāo)準(zhǔn)，只要通過(guò) NIOSH 審查并達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的口罩都可以稱為“N95”，與 N95 口罩等效的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)口罩為 KN95。

請(qǐng)注意：醫(yī)用外科口罩不同于一般的醫(yī)用口罩，在名稱中，有“外科”兩個(gè)字。兩者從外表看，沒(méi)有太大區(qū)別，但是，防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)并不相同。醫(yī)用外科口罩執(zhí)行是 YY 0469-2011 《醫(yī)用外科口罩技術(shù)要求》，比普通醫(yī)用口罩的防護(hù)效果會(huì)更好一些。

Q2

為什么醫(yī)用外科口罩和 N95 級(jí)口罩可以防病毒？借助飛納臺(tái)式掃描電鏡放大千倍一探究竟

醫(yī)用外科口罩，一般分成三層：（內(nèi)層）吸濕層、（中層）核心過(guò)濾層、和（外層）阻水層。

N95 級(jí)別口罩，結(jié)構(gòu)上做了優(yōu)化：（中層）核心過(guò)濾過(guò)濾層層數(shù)更多了，厚度更厚了；更有廠商（3M，霍尼韋爾等）會(huì)通過(guò)靜電處理增強(qiáng)纖維過(guò)濾能力，防護(hù)性能要更好一些。

醫(yī)用外科口罩結(jié)構(gòu)示意圖

（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如侵權(quán)請(qǐng)通知?jiǎng)h除） 

N95 級(jí)別口罩結(jié)構(gòu)示意圖

（圖片來(lái)源于霍尼韋爾，如侵權(quán)請(qǐng)通知?jiǎng)h除）

為什么這兩種口罩可以有效防病毒？關(guān)鍵在于他們中層核心過(guò)濾層均由一種特殊的材料構(gòu)成，這層材料稱為熔噴無(wú)紡布，或簡(jiǎn)稱為熔噴布。熔噴布是一種以聚丙烯為材料，由許多縱橫交錯(cuò)的纖維以隨機(jī)方向?qū)盈B而成的膜，纖維直徑范圍 0.5~10 微米。

下圖為飛納臺(tái)式掃描電鏡拍攝的熔噴布結(jié)構(gòu)照片。

有同學(xué)看到圖片會(huì)擔(dān)憂了，熔噴布空隙這么大，是怎么過(guò)濾環(huán)境中的病毒的呢？雖然新型冠狀病毒尺寸很小，在 100 納米（0.1 微米）左右，但是病毒無(wú)法獨(dú)立存在，其傳播途徑主要有分泌物和打噴嚏時(shí)的飛沫，飛沫的大小在 5 微米左右，這是其一，第二，熔噴布本質(zhì)上是一種纖維過(guò)濾器，通過(guò)多種過(guò)濾機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)飛沫等顆粒的過(guò)濾，我們看到纖維空隙可以起到 篩（ Sieving ） 的作用，但 篩 只是最基本的相互作用之一。根據(jù)飛沫顆粒的大小和氣流速度，纖維通過(guò)多種機(jī)制捕捉含病毒飛沫： 

慣性碰撞 ( Inertial Impaction ）–發(fā)生在大顆粒身上，存在較大的慣性的顆粒遇到過(guò)濾纖維時(shí)。

示意圖所示：大顆粒由于其慣性而無(wú)法改變流向，因此會(huì)撞擊纖維并附著在纖維上。

攔截 ( Interception ) -發(fā)生在當(dāng)顆粒沿著氣流運(yùn)動(dòng)，碰巧與纖維表面接觸時(shí)。

示意圖所示：容易跟隨氣流的移動(dòng)的中等尺寸顆粒與過(guò)濾纖維接觸，被纖維攔截。

擴(kuò)散 ( Diffusion ) -發(fā)生在當(dāng)粒子尺度極小時(shí)，不按照氣體方向流動(dòng)，而是受隨機(jī)粒子運(yùn)動(dòng)（小粒子的布朗運(yùn)動(dòng)）控制時(shí)

示意圖所示：小顆粒（例如氣溶膠）做布朗運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向脫離氣流方向，隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，碰到纖維時(shí)被吸附。

靜電吸引 (Electrostatic Attraction ) –發(fā)生在纖維上存在靜電荷時(shí)。

示意圖所示：纖維上的靜電荷對(duì)顆粒會(huì)產(chǎn)生靜電粘附。

而要發(fā)生這些相互作用，要求纖維的直徑要盡量細(xì)，而熔噴布纖維直徑在 0.5-10 微米之間，比表面積大，排列致密高，過(guò)濾性能好。在醫(yī)用外科口罩與 N95 口罩中均使用了熔噴布作為核心過(guò)濾層，所以對(duì)含病毒的飛沫或氣凝膠均具有良好的過(guò)濾效果。

纖維過(guò)濾機(jī)理示意圖

（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)通知?jiǎng)h除）

Q3

為什么倡議大家不要過(guò)度追求 N95？

國(guó)家衛(wèi)健委高級(jí)別專家組組長(zhǎng)鐘南山院士在接受央視《新聞1+1》采訪時(shí)提醒大家，實(shí)際上普通人日常生活中的防護(hù)，不一定非要戴 N95 口罩，一般的醫(yī)用型防護(hù)口罩，是能阻擋大部分帶有病毒的飛沫進(jìn)入呼吸道的，在公共場(chǎng)合也就夠用了。N95 口罩是在近距離面對(duì)患者時(shí)所使用的，比如醫(yī)護(hù)人員每天在為患者診斷治療，得戴著這個(gè)，幾個(gè)小時(shí)換一下。所以大家不必因?yàn)榭只判睦矶诜e N95 口罩。畢竟當(dāng)前是困難時(shí)期。

而過(guò)度消耗 N95 口罩會(huì)過(guò)快消耗熔噴布資源，引起更嚴(yán)重的外科口罩緊缺。援引科技日?qǐng)?bào)的報(bào)道，專家介紹，醫(yī)用外科口罩熔噴布一般選用 20 克重，而 N95 口罩往往會(huì)用到 40 克重，甚至更高。

我們通過(guò)飛納臺(tái)式掃描電鏡，對(duì)比了 N95 口罩和醫(yī)用外科口罩的截面圖，掃描電鏡圖片可以清晰看出，外科口罩的熔噴布厚度為 156 微米，而 N95 級(jí)口罩的熔噴布層厚度為 521 微米，是外科口罩的 3 倍 。

醫(yī)用外科口罩截面圖

N95 口罩截面圖

援引中國(guó)日?qǐng)?bào)的報(bào)道，河南新鄉(xiāng)的口罩廠負(fù)責(zé)人表示，熔噴布目前一噸價(jià)格上漲了近萬(wàn)元。

在物資充足的情況下，選用 N95 口罩自然沒(méi)有問(wèn)題，但 1 個(gè) N95 口罩會(huì)消耗 3-4 個(gè)外科口罩的原料，在當(dāng)前春節(jié)剛剛復(fù)工，原材料緊缺的背景下，我們呼吁讀者遵守鐘南山院士的倡議，減少 N95 口罩的消耗，把 N95 口罩留給真正需要的醫(yī)護(hù)人員和疫區(qū)的同胞們，把生產(chǎn)資源留給外科口罩。

最后總結(jié)給大家

抗擊疫情人人有責(zé)。減少不必要的出門(mén)，用最合適的，而不是用最好的，節(jié)約防護(hù)物資，不過(guò)度消耗資源與產(chǎn)能，把最好的口罩留給前線的醫(yī)護(hù)人員。

如果您對(duì)正在使用的口罩型號(hào)的效果或者質(zhì)量有疑問(wèn)，可以點(diǎn)擊文末飛納掃描電鏡廠商鏈接聯(lián)系廠商，對(duì)您未使用過(guò)的口罩提供相關(guān)測(cè)試，但不代表權(quán)威的鑒定以及出具任何權(quán)威鑒定證書(shū)。祝大家健康，平安！愿疫情早日結(jié)束。

參考資料：

[1] N95 口罩供應(yīng)告急，這四條生產(chǎn)線正 24 小時(shí)不間斷生產(chǎn)口罩濾材，科技日?qǐng)?bào)

[2] R. S. Barhate, S. Ramakrishna, Journal of Membrane Science 2007, 296, 1.

[3] 藥店電商都缺貨 口罩去哪兒了？，中國(guó)日?qǐng)?bào)