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掃描電鏡圖解哪種口罩能保護(hù)好您和家人 —— 倡議群眾合理使用口罩資源

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放大字體  縮小字體    發(fā)布日期:2020-02-04  來源:儀器信息網(wǎng)  作者:Mr liao  瀏覽次數(shù):442
核心提示:通過掃描電鏡結(jié)果告訴我們,N95口罩與醫(yī)用外科口罩均具有核心過濾層--熔噴無紡布,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% 來自武漢疫區(qū)或需要貼身接觸病人的讀者,建議使用 N95 級口罩。 1.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 級口罩(醫(yī)用防護(hù)口罩) 常規(guī) N95 級口罩(國標(biāo) KN95 口罩) 醫(yī)用外科口罩 KN90 級口罩 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
通過掃描電鏡結(jié)果告訴我們,N95口罩與醫(yī)用外科口罩均具有核心過濾層--熔噴無紡布,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% 來自武漢疫區(qū)或需要貼身接觸病人的讀者,建議使用 N95 級口罩。

 

1. 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 級口罩(醫(yī)用防護(hù)口罩)

常規(guī) N95 級口罩(國標(biāo) KN95 口罩)

醫(yī)用外科口罩

KN90 級口罩

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 級口罩(等同國標(biāo) KN95,常規(guī),醫(yī)用均可),可以起到良好的防病毒的作用。而我們在測試過程中發(fā)現(xiàn),某些 KN90 級口罩也具有有效的核心過濾層,應(yīng)當(dāng)也可以起到類似醫(yī)用外科口罩的過濾效果。

 

N95是美國國家職業(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)定的檢測條件下,對 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 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 口罩等效的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)口罩為 KN95。

 

請注意: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)效果會更好一些。

 

2. 為什么醫(yī)用外科口罩和 N95 級口罩可以防病毒?借助飛納臺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)核心過濾層、和(外層)阻水層。

 

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

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醫(yī)用外科口罩結(jié)構(gòu)示意圖
(圖片來源于網(wǎng)絡(luò),如侵權(quán)請通知刪除)

 

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N95 級別口罩結(jié)構(gòu)示意圖
(圖片來源于霍尼韋爾,如侵權(quán)請通知刪除)

 

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濾層均由一種特殊的材料構(gòu)成,這層材料稱為熔噴無紡布,或簡稱為熔噴布。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。

 

下圖為飛納臺式掃描電鏡拍攝的熔噴布結(jié)構(gòu)照片。

 

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有同學(xué)看到圖片會擔(dān)憂了,熔噴布空隙這么大,是怎么過濾環(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)上是一種纖維過濾器,通過多種過濾機(jī)制實(shí)現(xiàn)對飛沫等顆粒的過濾,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,纖維通過多種機(jī)制捕捉含病毒飛沫:

 

1. 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濾纖維時(shí)。
示意圖所示:大顆粒由于其慣性而無法改變流向,因此會撞擊纖維并附著在纖維上。

 

2. 攔截 ( Interception ) -發(fā)生在當(dāng)顆粒沿著氣流運(yùn)動,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的中等尺寸顆粒與過濾纖維接觸,被纖維攔截。

 

3. 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,而是受隨機(jī)粒子運(yùn)動(小粒子的布朗運(yùn)動)控制時(shí)
示意圖所示:小顆粒(例如氣溶膠)做布朗運(yùn)動,運(yùn)動方向脫離氣流方向,隨機(jī)運(yùn)動,碰到纖維時(shí)被吸附。

 

4. 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:纖維上的靜電荷對顆粒會產(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濾層,所以對含病毒的飛沫或氣凝膠均具有良好的過濾效果。

 

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纖維過濾機(jī)理示意圖
(圖片來源于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請通知刪除)

 

3. 為什么倡議大家不要過度追求 N95?

 

國家衛(wèi)健委高級別專家組組長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,在公共場合也就夠用了。N95 口罩是在近距離面對患者時(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。

 

而過度消耗 N95 口罩會過快消耗熔噴布資源,引起更嚴(yán)重的外科口罩緊缺。援引科技日報(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 口罩往往會用到 40 克重,甚至更高。

 

我們通過飛納臺式掃描電鏡,對比了 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 級口罩的熔噴布層厚度為 521 微米,是外科口罩的 3 倍 。

 

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醫(yī)用外科口罩截面圖

 

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N95 口罩截面圖

 

“援引中國日報(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)格上漲了近萬元?!?/p>

 

在物資充足的情況下,選用 N95 口罩自然沒有問題,但 1 個(gè) N95 口罩會消耗 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,用最合適的,而不是用最好的,節(jié)約防護(hù)物資,不過度消耗資源與產(chǎn)能,把最好的口罩留給前線的醫(yī)護(hù)人員。

 

如果您對正在使用的口罩型號的效果或者質(zhì)量有疑問,可以聯(lián)系 飛納掃描電鏡,我們能對您未使用過的口罩提供相關(guān)測試,但不代表權(quán)威的鑒定以及出具任何權(quán)威鑒定證書。祝大家健康,平安!愿疫情早日結(jié)束。

 

參考資源

 

[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,科技日報(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?,中國日報(bào)

 
 
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