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大家看到這個標題,是不是想到了過去這一年抗疫路上的好伙伴——口罩呢?沒錯,N95、醫用外科口罩、普通紗布口罩就是最常被提到的幾種口罩。但是如果大家有仔細看過相關的宣傳就會發現,這三種口罩的防護效果不怎么一樣,N95最好,而醫用外科口罩次之,
大家看到這個標題,是不是想到了過去這一年抗疫路上的好伙伴——口罩呢?
沒錯,N95、醫用外科口罩、普通紗布口罩就是最常被提到的幾種口罩。
但是如果大家有仔細看過相關的宣傳就會發現,這三種口罩的防護效果不怎么一樣,N95最好,而醫用外科口罩次之,普通的紗布口罩對病毒就沒什么防范作用。
那么大家可曾想過,是什么不同導致了這種差異?
我今天的文章就要來講一講口罩里的玄機。
口罩的起源
口罩是一種衛生用品,一般指戴在口鼻部位用于過濾進入口鼻的空氣,以達到阻擋有害的氣體、氣味、飛沫、病毒等物質的作用,以紗布或紙等材料做成。
百度百科-https://baike.baidu.com/item/口罩/3416459?fr=aladdin
從百科的定義來說,口罩就是一種分層的過濾器。
不難想見,它就起源于過濾某些東西的需要。
雖然我們國家的先人已經意識到了口鼻飛沫的影響,比如《禮記·曲禮上》的記載:“負劍辟咡詔之,則掩口而對。”唐朝大儒孔穎達注釋:“掩口,恐氣觸人。”,這便是先民們最早對于空氣防護的意識。到了元朝,馬可波羅在他的游記中寫道“在元朝宮殿里,獻食的人,皆用絹布蒙口鼻,俾其氣息,不觸飲食之物。”,這種最簡單的“口罩”的存在就說明人們已經有了個人防護的意識。
但是,在科學不夠發達的年代,人們連空氣中有什么都不甚明晰(可以參見這里),更何談知道要過濾些什么呢?而單純的個人防護措施或者薄薄一層絹布,又能起到幾分防護作用呢?
沒錯,現實中也就是科學的進步引發了現代口罩的誕生。
在1847年的春天,伊格納茨·菲利普·塞麥爾維斯第一次發現了醫院內的感染問題,他通過對比實驗的辦法證明了消毒,甚至只是簡單的洗手都可以有效地減少感染。雖然他的那個年代還不存在病菌的概念,但是他還是憑借自己的聰明才智證明了消毒防護在防止感染方面的重要性。
在他之后,在1861年巴斯德(就是開創了近代微生物學的那位科學家,他在醫學上的主要成就是捍衛了病菌論并大力推廣疫苗接種)用鵝頸瓶實驗證實了空氣中微生物的存在。
這兩人的成績使得科學界意識到了空氣中就存在著危險的病菌。但就這樣還不夠——畢竟這些病菌通過什么方式傳染,也還不甚明晰,而如果不知道呼吸道傳染的事實,也就不會有人想到發明口罩了。
在這之后,又有科學家特地做了在培養皿指定距離大聲說話、咳嗽、打噴嚏的實驗,結果培養皿中都有細菌生長,這就證實了飛沫是一種攜帶病菌的呼吸道傳染源。
這些發現累積到了1895年,德國病理學家萊德奇根據空氣中的病菌會致病這一基本發現做出了最基礎的醫用口罩的雛形,也就是用一層棉花紗布進行簡單的過濾。
另外這種中世紀瘟疫醫生所戴的鳥嘴面具里塞著棉花以便過濾,也是口罩的雛形之一
后續在1897年,德國醫生米庫利奇的學生胡伯納等人又改進了最初的口罩。
其實最初的口罩與其說是口罩不如說是紗布圍住口鼻一圈,不僅不方便還很悶。
于是他們把兩層紗布剪成長方形,在紗布之間放置鐵絲支架,然后在支架兩側縫制兩根帶子,將帶子固定在后腦勺上。這樣就在支架的幫助下,不但解決了呼吸不暢的問題,而且方便可靠。
再往后,在1899年,法國醫生保羅·伯蒂發現了一兩層的紗布不足夠防止飛沫的入侵,于是他把口罩加強到了六層紗布,還加了可以掛在耳朵上的帶子。
直到這里,現代意義上的口罩算是誕生了,隨著一次次疫情而不斷接受考驗再改進,就成了如今口罩的樣子。
口罩的分類
說完了口罩的歷史沿革,我們來介紹一下大家最關心的問題:這些口罩有什么不同。
其實影響口罩過濾效果的主要是材質,我們這里也就主要按材質的分別來介紹。
第一種:紗布口罩
顧名思義,這種口罩是由比較稀疏的棉布編織而成。過濾的原理基本只是依賴粉塵沖撞到紗布時,經過紗布網—層層的阻隔,將一些大顆粒粉塵阻隔在紗布中。
但我剛才也說了,這種口罩用的棉布比較稀疏,所謂稀疏,可以比較通俗地理解為“編織線之間的空隙網眼比較大”。這樣就會導致很多顆粒偏小的物體都能夠穿透這種口罩的防護長驅直入,就像篩孔大的篩子總會漏下很多東西一樣。而這些被放過的東西,有PM2.5(這也就是為什么這種口罩對霧霾防范效果差)、氮氧化物(城市中汽車尾氣的主要污染物),甚至有病毒這類的病原體(這也就是為什么抗疫期間不能使用這種口罩作為防護用具)。
哪怕多用幾層,紗布的大孔隙還是使得過濾效果不會有什么實質性的提升。
因此它最主要的用途是濾過一些比較大的粉塵顆粒,但由于它沒法濾過小的東西,所以在現實生活中的用途并不多。
第二種:醫用一次性口罩
這種口罩較之于我上面所說的紗布口罩要厚,它分三層,最外層具有防水作用,可以阻止飛沫的侵入;中層則是過濾層,是利用很細的無紡布做成的,這種布的孔隙很小,就有比較強的防止小顆粒物質或者病原體侵入的能力;最里面的一層是吸濕層,主要負責吸收口鼻呼出的濕氣,保證佩戴者的體驗(畢竟誰也不想戴完口罩一臉濕乎乎的)。
(所謂的無紡布是對于我們平日里說的編織布說的,它們不像編制的布料是按照橫豎(經緯)交錯編制,而是用物理方法直接把把線粘結在一起,這樣就可以做出編制布無法做到的小孔洞)
也是因為它的中間層,它擁有一定的微小物體過濾能力,我國對它的規定是細菌過濾效率應不小于95%,這已經是可以用于醫療防護用途的級別了。
而且這類口罩不僅僅只有機械性的阻攔過濾,它還可以實現分子引力的截留、(彎曲通道內)顆粒依附的氣流轉彎時因慣性被甩出,從而通過分子作用力吸附、還可以通過小粒子帶的電來實現互相作用從而實現吸附。因此,它的濾過效率就會更高。
在生活中,它主要是用在不需要防水的醫用場所,以防止呼吸道疾病通過飛沫的互相傳染。不過它的使用不僅有次數限制,還有時間限制,超過時限就不能再用了。
第三種:N95、N90口罩
這種口罩——或許不能叫做種了,叫做類更合適——其實沒有統一的構成。
大家平時說的這個N95或者N90指的其實是濾過效率,N95指的是暴露在規定數量的專用試驗粒子下,口罩內的粒子濃度要比口罩外粒子濃度低95%以上,這里的N則指的是不耐油,也就是只適用于粉塵、酸霧、微生物等顆粒物。
N90則同理,只不過濾過效率只要超過90%就可以了。
這些口罩的具體組成則不一而足,由于涉及到專利一類的問題,我在這里也沒法詳細解說,不過簡單的結構示意還是能做到的。
簡單來說,它們和醫用一次性口罩的結構類似,不過層數偏多,較之于三層的一次性醫用口罩,它們可以到達五層的厚度(再加一層吸收層,中間加一層維持結構穩定的紡粘層),而且它們的吸收層可以主動地處理小顆粒。
怎么處理呢?說來也簡單,這種口罩的吸收層里含有特殊的材料,可以主動地讓空氣極化(醫用一次性口罩只能被動地等帶電的微粒來了再捕獲),利用電磁相互作用力,使得微粒很容易被捕獲,這樣就大大提升了這種口罩的吸收效率。
所以這種口罩的防護等級是最高的,在過去的疫情防控中基本都是在高風險地區/場所使用的。
不過大家也沒必要一直用N95的口罩,要知道濾過效率高就等于是說呼吸到的空氣會減少,這就容易導致呼吸困難,反而有害于健康。
第四種:聚酯纖維口罩
光說這個名字大家可能想不太出來這個是指什么口罩,上張圖就好理解得多了:
這種口罩其實就是很多明星喜歡戴的那種薄又軟的黑色口罩。
但是就像我說的,這種口罩軟又薄,也就是說它的過濾層不多還有比較大的孔隙(這點可以設想一塊沒有任何孔隙完全密排的布,它應該會像鐵板一樣硬而難以變形),這就使得它的美觀和視覺遮擋作用更甚于過濾作用。
實際上,這種口罩大多也只能用作阻擋花粉一類的較大顆粒的過敏源,而沒有多少對病原體的阻擋作用,所以大家也能看到過去的一年間很少有專家提到使用這種口罩,也正是源于此。
口罩的使用
介紹完了口罩的分類,我們以如何使用口罩作為文章的結尾。
首先,根據風險等級來選擇要戴什么樣的口罩,具體可以參見公眾科學戴口罩指引[1]。
其次,戴口罩的方式也很重要:
對于一次性醫用口罩,要注意里外之分,淺色面有吸濕功能,應該貼著嘴鼻,使深色面朝外。有金屬片的一邊朝上,切記不要戴反。根據自己的臉型,將折面充分展開,把鼻、嘴、下頜完全包住,然后壓緊鼻夾,使口罩與面部完全貼合。
對于N95口罩,要將口鼻處完全密封好,臉部邊緣區要緊貼臉部,避免飛沫和有害氣體呼吸進肺部,佩戴口罩要及時更換,一般2~4個小時就需更換一次。
那么最后祝大家新年大吉,闔家幸福,身體安康。
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[1] 公眾科學戴口罩指引:請看“了解更多”
張悅一