OPTON微觀世界 | ZEISS 電鏡觀察口罩的內(nèi)部構(gòu)造

2020-07-08

華夏四大發(fā)明對(duì)世界進(jìn)步產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響可謂是震撼寰宇，可是大家知道嗎，早開(kāi)始使用‘口罩’的國(guó)家也是中國(guó)哦！古時(shí)候，宮廷里的人為了防止粉塵和口氣污染便用絲巾遮蓋口鼻，這就是原始的口罩啦。經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的發(fā)展與演變，到20世紀(jì)中后期，口罩變成現(xiàn)在常見(jiàn)的樣子，在預(yù)防和阻斷病毒傳播方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。下面我們一起了解下口罩吧！

口罩根據(jù)用途不同可分為以下幾類(lèi)：

棉布口罩：棉布口罩的主要功能在于防寒保暖，避免冷空氣直接刺激呼吸道，透氣性好，但幾乎沒(méi)有防塵防菌效果,見(jiàn)圖1(a)；

活性炭口罩：在口罩夾層內(nèi)加入活性炭，活性炭吸附能力很強(qiáng)，能夠有效防有毒性氣體及灰塵,見(jiàn)圖1(b)；

防塵口罩：防止或減少空氣中粉塵進(jìn)入人體呼吸器官,見(jiàn)圖1(c)；

醫(yī)用一次性口罩：材質(zhì)為無(wú)紡布，可以有效防止人口鼻噴濺出來(lái)的飛沫造成的病菌感染,見(jiàn)圖1(d)；

N95型口罩：用于職業(yè)性呼吸防護(hù)，過(guò)濾效率達(dá)到95%，包括某些微生物顆粒，如病毒、細(xì)菌、霉菌、炭疽桿菌、結(jié)核桿菌等,見(jiàn)圖1(e)；

圖1 幾種口罩外形對(duì)比 (a)棉布口罩；(b)活性炭口罩；(c)防塵口罩；(d)一次性醫(yī)用口罩；(e)N95型口罩

上述口罩中，醫(yī)用一次性口罩與N95型口罩均能起到防病毒的效果，那么它們防控病毒的機(jī)理是怎么樣的呢，下面我們用ZEISS的EVO10電鏡來(lái)一探究竟(圖2)。

圖2 ZEISS 鎢燈絲EVO10

醫(yī)用一次性口罩由三層組成：外層無(wú)紡布起阻隔液體作用；內(nèi)層無(wú)紡布起隔濕作用；中間層過(guò)濾層由于其材料是熔噴無(wú)紡布又稱(chēng)為熔噴層，以聚丙烯為主要原料，纖維直徑介于0.5-10 μm，這些隨機(jī)方向分布的纖維使得過(guò)濾材料具有大的比表面積和高的孔隙率，從而使熔噴層具有很好空氣過(guò)濾性（圖2）。

圖3 熔噴無(wú)紡布形貌

N95醫(yī)用口罩，是NIOSH(美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全衛(wèi)生研究所)認(rèn)證的9種防顆粒物口罩中的一種。“N”指的是不適合油性的顆粒，“95”是指在NIOSH標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)條件下過(guò)濾效率達(dá)到95%。那么問(wèn)題來(lái)了，N95口罩有什么特別之處使得其過(guò)濾效率能夠達(dá)到95%呢。

與醫(yī)用一次性口罩相同，N95口罩也有三層結(jié)構(gòu)且成分對(duì)應(yīng)一致，不同之處在于它的熔噴層厚度更厚，過(guò)濾層數(shù)更多，因此過(guò)濾效果及防護(hù)性能更好。我們利用ZEISS的EVO10來(lái)對(duì)比這兩種口罩熔噴層平面及截面厚度差異。

圖4 一次性醫(yī)用口罩（a）、（b）與N95口罩（c）、（d）平面及截面對(duì)比

病毒無(wú)法獨(dú)立存在，需要依附在飛沫上，其傳播途徑主要為直接傳播、氣溶膠傳播和接觸傳播。直接傳播是指患者噴嚏、咳嗽、飛沫、呼出氣體近距離直接吸入導(dǎo)致的感染；氣溶膠傳播是指飛沫混合在空氣中，形成氣溶膠，吸入后導(dǎo)致感染；接觸傳播是指飛沫沉積在物品表面，接觸污染手后再接觸口腔、鼻腔、眼睛等粘膜，導(dǎo)致感染。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，不管是熔噴層厚度198μm的一次性醫(yī)用口罩還是450μm的N95口罩都能對(duì)飛沫起到很好的阻隔作用。N95因其過(guò)濾效率達(dá)95%而成為醫(yī)護(hù)人員的*配置，但對(duì)于我們普通人來(lái)講，一次性醫(yī)用口罩不僅起到防護(hù)作用，且透氣性好、質(zhì)地輕盈柔軟、價(jià)格低，還有藍(lán)粉綠等多種好看的顏色可供選擇哦。

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