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关于口罩重复使用,这是一篇比较全面的解读

仪器信息网 2020/02/17 09:56:09 点击 1453 次
[导读] 本文通过查阅大量文献资料,经过系统的综合对比分析和实验检测,为您面临的口罩困惑提供比较全面的答疑和解惑。

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疫情形势依旧十分严峻,对疫情和口罩的也是众说纷纭。所谓兼听则明,偏信则暗。本文通过查阅大量文献资料,经过系统的综合对比分析和实验检测,为您面临的口罩困惑提供比较全面的答疑和解惑。


首先,关于疫情期间佩戴口罩,有如下建议:


1. 外出请务必佩戴口罩,无论是N95口罩,一般医用口罩、普通纱布口罩或消毒后重复使用的口罩。

2. 清蒸、水煮、烘烤、酒精喷洒或浸泡以及紫外线照射等消毒方式都会降低口罩过滤效果。但对于非疫区活动的普通人来说,消毒后的口罩仍具有一定防护能力。

3. 钟南山院士讲:“口罩没必要每次换着用,一般就是4个小时,不是说每次戴一次就要丢掉了。只要保护得好,而且把贴脸的那一面叠起来,脱口罩手不要去沾它。这样放的话就可以继续用。

4. 带单向呼吸阀的口罩会将呼出的气体排到空气中,不利于限制病毒传播,疫情期间不宜佩戴。

5. 远离人群聚体场所、自我隔离、勤洗手。

6. 请勿使用84等强腐蚀性消毒液对口罩进行消毒。


关于如何正确使用口罩的干货内容已经基本结束。如果您希望了解更多技术细节欢迎继续阅读……


昨天岳父电话过来告诉我们使用后的口罩用“84”消消毒还可以继续戴,这令我无比惊愕。阻止他继续使用“84”消毒液给口罩消毒的同时我也意识到口罩问题的严重性。作为显微镜工程师,我想我们应该做点什么,于是便开始了下面的实验。


试验对象和目的:


利用蔡司扫描电镜点击查看)观察N95口罩、普通医用口罩的驻极熔喷非织造布滤膜在酒精消毒、65高温下的形貌变化。


使用蔡司X射线显微镜点击查看)观察KF94口罩滤膜在100℃蒸煮以及75%酒精消毒后结构的变化情况。


蔡司扫描电镜实验过程:


 分别将N95和一般医用口罩滤膜固定在样品台上,对滤膜进行观察;

 然后在滤膜表面喷洒酒精,待酒精挥发后对同一位置进行观察;

  最后将滤膜放入65℃烤箱烘烤1小时后对滤膜同一位置进行观察。

KN95口罩 (约80倍)

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全新

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100%乙醇洗涤阴干

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100%乙醇洗涤65℃烘干60min

--左右滑动查看更多图片--

KN95口罩 (约200倍)

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全新

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100%乙醇洗涤阴干

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100%乙醇洗涤65℃烘干60min

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医用外科口罩 (约80倍)

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全新

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100%乙醇洗涤阴干

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100%乙醇洗涤65℃烘干60min

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医用外科口罩 (约200倍)

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全新

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100%乙醇洗涤阴干

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100%乙醇洗涤65℃烘干60min

--左右滑动查看更多图片--

以上电镜图片均用蔡司GeminiSEM 300(点击查看)拍摄。


通过对滤膜消毒前后的原位(同一位置)观察,可以看出滤膜形貌未发生可观察到的变化。


蔡司X射线显微镜实验过程:


 将KF94口罩中间滤膜取出分别放入100℃煮沸10分钟和75%喷洒酒精进行处理消毒处理;

 然后样品自然风干后分别使用500nm体素分辨率对样品进行无损三维成像。


▲滤膜三维成像结果虚拟切片(可见纤维的空间编制情况)

视频是滤膜样品的三维虚拟切片,可通过三维的方式观察纤维的编制情况。这种无损三维方式观察滤膜纤维对于评价滤膜制造工艺和进行质量控制有重要的意义


 得到三组滤膜的虚拟切片数据后,再使用Dragonfly三维数据处理软件对滤膜的孔隙率和纤维的编制情况进行了进一步分析。


三组滤膜的孔隙率情况如下分别为:

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a.原始滤膜,孔隙率为81.84%

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b.75%酒精消毒滤膜,孔隙率为81.77%

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c.沸水蒸煮滤膜,孔隙率为82.17%

滤膜纤维分布情况三维模型

--左右滑动查看更多图片--

可见样品孔隙率几乎没有变化。


【有关资料显示:口罩滤膜主要成分是PTFE薄膜,采用工艺是驻极熔喷非织造布技术。PTFE即聚四氟乙烯,这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂、耐高温的特点,几乎不溶于所有的溶剂,长期使用温度200-260。】


综上结果和资料来看,经过各种“折腾”的口罩滤膜纤维结构几乎没有发生变化,这似乎是一个非常好的消息。但是实际情况并非如此。我们忽略了在口罩滤膜在过滤过程中起着非常重要作用的一个机理,那就是静电吸附。就在我们为滤膜纤维结构的坚韧欣喜不已的同时,滤膜过滤性能早已经发生了变化。接下来我们就聊一聊这一鲜为人知的黑科技吧。


常见的医用口罩至少由三层无纺布组成。内层是普通无纺布,外层是做了防水处理的无纺布,主要用于隔绝患者喷出的液体;中间的过滤层用的是经过驻极处理的聚丙烯熔喷无纺布。口罩的过滤机制是布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降和静电吸附。前四种都是物理作用,而静电吸附却可以吸附微小的气溶胶颗粒。那么怎么能够让口罩带静电呢?请注意我们前面提到过几次的黑科技“驻极处理”。


【驻极处理是将外部高的电压(30-60kV,20秒以上)形成的电场作用在滤膜材料上,使滤膜材料发生极化(相当于携带了电荷)。驻极电压越高,材料过滤效率越高。驻极处理能够在不改变呼吸阻力的情况下提高过滤效率。】


值得注意的是,在我们进行扫描电镜实验过程中,细心的显微镜技术专家于洋发现未处理的口罩滤膜荷电现象非常严重,而浸泡过酒精或烘烤过的滤膜荷电现象就减弱了很多显然,我们的对口罩的各种消毒方式都会破坏驻极处理的效果。那么为什么各种消毒方式是怎么破坏过滤效果的呢?


 清蒸或水煮高温消毒:会带走驻极处理在材料上形成的电荷,静电过滤的效率大大减低。

 酒精消毒:由于口罩表面有防水处理,表面喷洒酒精无法达到对滤膜内部滤膜的消毒意义。而采用大量酒精浸泡同样破坏了静电过滤能力。

 紫外线消毒:聚丙烯熔喷材料是一种热塑性高分子材料,耐老化性差对紫外线非常敏感。接受紫外线照射后,结构会发生破坏即氧化降解。


如果您已经耐心的阅读到此是不是有些心塞呢?别急,我们看看普通口罩的问题,毕竟更多的人们戴的都是普通口罩。让我们暂时放下消毒重复利用的纠结想一想,戴口罩目的是什么?


【口罩的主要作用并非是直接隔绝一切空气和病毒源,而是隔绝人与人之间交流时的飞沫。大多数人都生活并不是生活在疫区,所以不会长时间接触到病毒,那么戴普通口罩对病毒传播也是有效的。】


我们所担心的是病毒以子弹飞行的速度冲向口罩,然后进入我们的体内。事实上口罩拦截的却是飞沫。钟南山院士也表达了这个观点:

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最后,让我们再深挖以下口罩的有关历史。据了解,N95口罩是NIOSH在1995年制定的9种标准之一。那么在N95标准口罩标准没有被制定之前人们遇到疫情该怎么防护呢?早在1911年抗肺鼠疫在东北爆发,在这场战斗中,最大的功臣伍连德医生不仅仅采用正确疫情隔离措施,还发明了棉纱做成的简易口罩。即用两层纱布,内置一块吸水药棉,戴上1个小时甚至更长时间也没有不适感,这种口罩简单易戴,价格低廉,当时每个只需二分半,伍连德调动了大量人力物力,确保口罩源源不断地供应给市民,并且很快被民众接受。这种口罩,被后人称为“伍氏口罩”。至今,仍有医务人员在使用这种口罩。尽管现在少有读者知道伍连德,但他却是百年前中国科学界最有影响力的人物之一:凭一己之力,在一场罕见的鼠疫中挽救了数万同胞的性命。

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▲在1911年东北鼠疫抗争中佩戴“伍氏口罩”的医生

既然100多年前的纱布口罩可以打败那场肆虐的鼠疫,那么我们今天还需要为口罩继续焦虑吗?关于口罩消毒后是否可以重复使用,您是否已经从这篇文章中找到了答案呢?希望本文能够让您少一些紧张、少一些困惑。再次提醒您,外出务必佩戴一款口罩。愿疫情早日结束,你我摘掉口罩尽情呼吸!


考文献:

[1]《水煮、喷酒精、照紫外线…… 防病毒口罩不能用这些方法循环使用》,http://tech.gmw.cn/2020-02/03/content_33518025.htm,光明科技

[2]《独家视频 | 钟南山接受总台专访 关于疫情的10个重要问题这里有答案》http://m.news.cctv.com/2020/02/02/ARTIJw6w0oLm1wX0cOuaA3oq200202.shtml

[3]《发明伍氏口罩,消灭东北鼠疫,获诺奖提名,这位中国医生战"疫"方法今天仍在用》,http://www.bjd.com.cn/a/202002/03/WS5e37a715e4b002ffe994086f.html

[4] 它各种官方媒体资料


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 授权转载"蔡司显微镜"公众号,作者:曹春杰 于洋

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