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口罩知多少?從掃描式電子顯微鏡中了解防護力

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目前武漢肺炎來勢洶洶,每日疑似案例持續增加,人人開始瘋搶口罩。

但,你現在戴的口罩可以過濾病毒飛沫傳染嗎?

而,為什麼政府要一直倡導N95口罩留給一線醫護人員使用呢?

 

市售口罩種類

目前市面上常見的口罩有七個類別,根據功能性不同,只有三款口罩夠防治飛沫傳染病毒。

口罩類別

(圖片來源: Akina繪/大紀元製圖,如有違反著作權,通知後立即刪除。)

 

註:  N95型口罩是NIOSH(美國國家職業安全衛生研究所)認證9種顆粒物防護口罩中之一。

N95不是特定的產品名稱,防護等級為N95級表示在NIOSH標準規定的檢測條件下,對空氣動力學直徑≥0.3µm的顆粒的過濾效率達到95%以上。

 

防治病毒飛沫傳染的守護者

N95口罩、一般醫用/外科口罩、綁帶外科口罩具備了最關鍵的一層------熔噴不織布過濾層

口罩三層2

(圖片來源: 佑合口罩,醫用口罩結構,如有違反著作權,通知後立即刪除。)

N95平面

(圖為掃描式電子顯微鏡下熔噴不織布過濾層的影像)

 

很多人一定會想:這真的可以擋住奈米級病毒嗎?

雖然新型冠狀病毒尺寸很小,在 100 奈米(0.1 微米)左右,但是病毒無法獨立存在,傳播途徑主要有分泌物和打噴嚏時的飛沫,飛沫的大小約在 5 微米,而纖維通過多種機制攔截含病毒飛沫: 


慣性撞擊( Inertial Impaction)-慣性是粒子本身運動的持續性質,若是氣體與懸浮其中的粒子以相同的速度撞擊濾布或濾材,氣體會隨著濾材中的孔洞而改變其流動方向,此時較大的粒子會因為慣性,導致其依然維持在原本的流動方向,因而撞擊到濾材上,達到過濾的功能。

 

攔截( Interception )-攔截的基本原理便是依據被攔截粒子的粒徑大小做有效的分離,所以此一效應基本上隨著濾材孔洞的大小而有所不同。若是粒子的粒徑大於濾材的孔洞,則會被阻絕於濾材表面,所以對越大的粒子,其過濾效果越好。

 

擴散( Diffusion )-空氣中的所有粒子,都以相當快的速率在運動,因而增加了粒子之間的碰撞機會,使其運動軌跡呈現不規則的移動或跳動布朗運動(Brownian motion),這種不規則的移動或跳動顯著地提升微粒與濾材接觸的機會,因此其效應對於越小的粒子,也就越強。

靜電吸引 (Electrostatic Attraction )-氣體中的粒子與濾材纖維間的靜電吸引力,也是對越小越輕的粒子越明顯。

過濾方式

(圖片來源: 網路,口罩過濾原理,如有違反著作權,通知後立即刪除。)

 

N95和醫用口罩在掃描式電子顯微鏡下的影像

透過掃描式電子顯微鏡中我們可以發現醫科口罩和N95口罩兩者皆具備熔噴過濾層,由下方影像中我們可以看到熔噴過濾層厚度有明顯差距,由此可知,N95較不透氣但防護性比較好。

 

N95斷面

醫用口罩斷面

(第一張圖為N95熔噴過濾層在電子顯微鏡中的影像;第二張圖為醫用口罩熔噴過濾層在電子顯微鏡中的影像)

 

但因為N95透氣度較低,長時間配戴容易令人感覺不適,若時常解開呼吸即喪失保護作用,一般外出建議配戴較透氣的醫用口罩即可;而N95口罩則留給需要防護性較好的一線醫療機構。

→同場加映:一般防塵的口罩結構

防塵口罩

(圖為一般市售防塵口罩,前後結構鬆散,中間為普通較密的不織布層,不具備過濾病毒功能)

→同場加映:四層活性碳的口罩結構

活性碳斷面活性碳口罩

(圖為一般市售活性碳口罩,結構緊密,由上方開始第二層為活性碳,第三層為不織布過濾層,因沒特別說明熔噴不織布,不具有靜電吸引,無法過濾病毒)

 

再次呼籲

  1. 醫用型口罩,已能阻擋大部分帶有病毒的飛沫進入呼吸道,日常生活中使用即可避免大部分病毒;醫護人員長時間暴露在高危險環境中,需要防護力更好的N95口罩,請把N95留給醫療機構。
  2. 醫用型口罩一定要「衛福部醫療許可認證」與通過「CNS標準」才具備政府認可之阻隔病毒效用。
  3. 在防疫期間,勤洗手、量體溫,不用過度恐慌,盡量避免到人潮眾多地方,由你我做起。

 

口罩樣本

(圖為此次檢測之口罩類別)

※如果大家對於口罩效果有疑慮,可來電或來信詢問更多細節,但其結果不具備權威性鑑定。

 

資料來源:

《科學發展》2003年8月,368期,66 ~ 71頁

市售的四層活性碳口罩可以防疫嗎?口罩應該怎麼丟? -Blog生活誌

 

 

 

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