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口罩种类那么多选哪个才能防住飞沫?

更新时间:2020-07-13 04:21点击:

  目前,新冠肺炎疫情的形式依然十分严峻。口罩是预防呼吸道传染病的重要防线,科学合理佩戴,规范使用,可有效降低新型冠状病毒的感染风险。为防止新冠肺炎疫情的进一步扩散,国务院下发了《预防新型冠状病毒感染的肺炎口罩使用指南》(以下简称指南),对不同场合、不同人群提出了指导意见。指南中涉及了多种类型的口罩,如棉纱口罩、一次性使用医用口罩、医用外科口罩、KN95/N95及以上颗粒物防护口罩和医用防护口罩。本次科普将从口罩的防护原理入手,向大家介绍口罩的选用。

  口罩的防护原理主要体现在对空气中颗粒物的阻留上,其用于阻留颗粒物的材料与性能决定了口罩的防护能力,而不是口罩的层数。阻留颗粒物的基本原理为:

  (2)重力沉降:气流中颗粒较大的物质,受重力的影响,也会直接沉降到阻留材料上。

  (3)惯性拦截:当较高质量的颗粒物绕过留阻材料时,会因自身惯性的影响而偏离气流的方向,与阻留材料发生碰撞而被留滞于材料表面得以拦截。

  (4)扩散拦截:微小的颗粒物在气流中呈布朗运动,无规律的颗粒物接触到阻留材料而被过滤。

  (5)静电拦截:阻留材料通过静电吸附附近的颗粒。静电作用可以帮助过滤材料在不增加气流阻力的前提下提高过滤效率。静电拦截比上述几种拦截方式,拦截能力更高。

  呼吸、说话、咳嗽、打喷嚏均会产生飞沫,患有各种呼吸道疾病的病人产生的飞沫浓度大于健康人产生的飞沫浓度;一般而言,打喷嚏平均产生800000个飞沫,咳嗽平均产生66000个飞沫。病人的飞沫粒径范围为0.05-10μm,飞沫会在喷出口腔后数秒内蒸发,形成飞沫核,飞沫核的粒径范围为0.01-5μm。由于飞沫核较轻,可悬浮于空气中,形成气溶胶,能够随风播散至更远的地方,但是随着距离的增加,感染风险会明显降低。有的研究者通过计算机模拟咳嗽在飞沫传播时的特征,发现飞沫传播速度为10-25m/s,随着咳嗽次数增加,感染面积会越来越大,传播距离约为2米,且在1米以内的范围浓度较高。

  气溶胶传播与空气传播有略微的不同。从定义上来看,世界卫生组织根据飞沫粒径大小为5μm 来界定空气传播(≤5μm)和飞沫传播(>5μm),而第五版新冠肺炎诊治指南中提到的气溶胶传播,则是根据传播介质的特性来定义的。

  指南中明确提出棉纱口罩不具有预防病毒感染的作用,与其类似的还有海绵口罩。因为这些普通纱布口罩是通过机械阻挡来实现阻挡隔离物,过滤孔径过大,无法将直径过小的飞沫阻挡在外,且棉纱口罩不具备静电拦截的条件。

  有的人会提出通过增加棉纱的层数或加入活性炭,提高棉纱的预防效果。但是即使棉纱增加至24层,对飞沫的防护能力也仅有30%,且十分厚重,呼气阻力非常大,舒适感差。而活性炭本身也是颗粒,其作用仅为吸附空气中的刺激性的化学成分,如甲醛,对飞沫完全的阻挡作用十分微小。故指南中明确提出,棉纱口罩、海绵口罩和活性炭口罩对预防病毒感染无保护作用。

  指南中推荐公众在非人员密集的公共场所使用一次性医用口罩。这种口罩在医用防护能力上处于基础地位,用于普通医疗环境中的佩戴,阻隔口腔、鼻腔喷出的污染物,生产过程中对口罩是否灭菌无强制要求。其细菌过滤效率≥95%,可有效防菌。但因为没有对颗粒物过滤的要求,也没有防止液体喷溅的功能等,故该口罩仅适合在非人员密集的公共场所使用。

  该口罩依据《一次性使用医用口罩》行业标准(YY/T0969-2013)生产,购买前请务必在包装上确认该行业标准。

  指南中指出,医用外科口罩推荐疑似病例、公共交通司乘人员、出租车司机、环卫工人、公共场所服务人员等在岗期间佩戴。根据《医用外科口罩》行业标准(YY0469-2011),它比一次性医用口罩增加了非油性颗粒过滤效率(0.25μm,≥30%),防护能力增强。医用外科口罩采用了外中内三层设计,其中外层阻水,中层过滤(5μm颗粒阻留率可90%),内层吸湿。选用前务必确认口罩外包装的行业标准。

  颗粒物防护口罩有很多个名字,其中符合欧洲标准(CEEN1409:2001)的为FFP系列口罩,美国标准(NIOSH)的为N系列口罩,符合国标(GB2626-2006)的则为KN系列口罩,三者防护效应一致。指南中提及的KN95/N95及以上颗粒物防护口罩则包含了FFP3,N95,N99,KN95和KN100。

  以下以KN系列为例。KN的全称为呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器,其制作标准为GB2626-2006,包含口罩、面罩等多种产品,防护对象包括粉尘、烟、雾、飞沫等各类颗粒物。KN类只适用于过滤非油性颗粒物,包括KN90、KN95和KN100,过滤率对应分别为≥90%、≥95%和≥99.97%。

  指南指出,KN95/N95及以上颗粒物防护口罩的防护效果优于医用外科口罩、一次性使用医用口罩,并推荐现场调查、采样和检测人员使用,公众在人员高度密集场所或密闭公共场所也可佩戴。但该口罩不具备防液体喷溅能力,故在医疗环境中无法使用。

  医用防护口罩具备过滤空气中的颗粒物的能力,同时能够阻隔飞沫、血液、体液、分泌物(这些通常携带病毒)等,用于医疗工作环境。它依据《医用防护口罩技术要求》(GB19083-2010)制作,其过滤能力分为3级,对非油性颗粒过滤效率分别≥95%、≥99%和≥99.97%,并同时具备优秀的防喷溅能力、表面抗湿性和密合性。我国自主知识产权的FS9901-L型医用防护口罩,对非油性0.3μm颗粒滤过率达最高标准,对病毒气溶胶的过滤能力大于95%。

  该口罩具有最高的防护能力,故指南中推荐发热门诊、隔离病房医护人员及确诊患者转移时佩戴医用防护口罩。

  在明白了口罩防护原理之后,大家对自己适用何种口罩肯定有了更深刻的认识。正所谓知己知彼,百战不殆,请大家一同携手,抗击新冠肺炎!

  本平台科普内容获中国科协科普部“科普中国共建基地2020年-2021年”项目资助


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