2020年8月5日 星期三

第十二章、口罩的結構功能及品質


一、口罩的種類功能及使用時機 

 

     

適用時機及注意事項

棉布口罩

過濾較大之顆粒、灰塵,避免吸入灰塵或將飛沫噴出。

1.進入人潮擁擠或空氣不流通之公共場所、平時清潔工作時使用。

2.每日清洗或替換;有髒污、潮濕、破損時應立即清洗或更換。

醫用口罩

避免醫護人員飛沫影響病人,或吸入病人咳出的飛沫微粒。

1.有感冒、發燒、咳嗽等呼吸道症狀時使用;實驗室及禽畜養殖場工作人員、醫護人員照顧病人或民眾探病時使用。

2.每日替換;有髒污、潮濕、破損時應立即更換。

3.不得重複使用。

活性碳口罩

可以吸附有機氣體、惡臭分子及毒性粉塵。

1.騎乘機車、噴漆、噴灑農藥時使用。

2.每日替換;無法吸附異味時、髒污、潮濕、破損時應立即更換。

醫用活性碳口罩

兼具醫用口罩與活性碳口罩功能

請參考前項。

N95口罩

呼吸阻抗大,執行會產生飛沫微粒等特殊處置時使用。

1.不適合一般民眾日常生活使用及長時間配戴。

2.避免重複使用。

醫用N95口罩

兼具醫用口罩與N95口罩性能。

請參考前項。

 


二、口罩的結構介紹

藥署於2019620日公告「醫用面(口)罩製造工廠品質管理指引」,醫用口罩一般分為三層,簡介如下:

1. 防水層(最外層):外層是具有疏水效果的PP紡黏不織布,可以阻隔飛沫、水滴、灰塵及血液等。

2. 過濾層(中間層):中間層為熔噴不織布(Melt-Blown Non-Woven,簡稱MB),使用高性能聚丙烯(PP)熔噴濾材,作為其核心之靜電過濾層,能長時間達到過濾含有細菌或病毒的飛沫之效果。

3. 吸水層(最內層):內層接觸人體,為吸水材質的ES複合纖維不織布,可以提高配戴時之舒適度。

 

三、口罩可有效防止病毒的氣凝膠飛沫傳染

新冠病毒(COIVD-19)的飛沫傳染,跟病毒氣凝膠化(Aerosolized)有很大的關係。氣凝膠化指的是當人咳嗽、打噴嚏甚至說話和呼吸時,都會製造氣凝膠(Aerosol),病毒可能是單獨或混在唾液裡被排出體外,當唾液裡的液體因外界的相對濕度較低而蒸發時,剩下的就是病毒或是有病毒附在上面的氣凝膠了。

病毒和帶有病毒的氣凝膠粒徑都很小,可以傳播的危險半徑大大的增加,人如果把帶有新冠病毒的氣凝膠吸入肺中,就會受到新冠病毒感染發病。病毒在空氣較小的氣凝膠中可存活至少8小時,要是有配戴品質良好的合格口罩,飛沫氣凝膠中的冠病毒就會被口罩中間層熔噴布上的電荷卡住捕獲,而無法進入人體。

受到新冠病毒感染者,有三分之一的人是沒有症狀的,只有輕微症狀者又佔了被確診者的81%,因此,您周圍的任何一個人都有可能是病毒傳播者,所以戴口罩可以減少自己被感染的風險。

每個沒有任何不適症狀的人,都有可能是已經受到了感染而不自知,說話或打噴嚏時,如果沒有戴口罩,口水鼻涕可以噴發1~2.5公尺遠,因此戴口罩也可以防止把自己身上的病毒傳染給他人。

 

四、口罩之核心關鍵技術:熔噴不織布
熔噴是一種將工程塑膠原料;變成不織布纖維網的工藝,通過以高速熱風,分散熔融態塑料,來製造超細纖維不織布產品,使用的原料為聚丙烯,熔噴不織布的孔洞縫隙為2毫米,而冠狀病毒的大小則為萬分之一毫米。病毒實在是太小了,熔噴不織布完全無法阻擋住病毒,熔噴不織布之所以可用來製作口罩的過濾層,主要是透過電暈靜電充電技術,藉由電場將感應電荷嵌入不織布中,使得不織布纖維帶電荷,形成駐極體,當攜帶病毒的飛沫氣凝膠通過時,就會被此靜電荷吸附捕獲,提高了過濾病毒效率阻隔病毒效率達96.44%,但不會增加空氣阻力;為了再提高效率,又透過一種水摩擦帶電技術,將更多電荷施加在不織布上,使其效率更加提升,阻隔病毒效率高達99.98%(如下圖)

 


上圖:紡織所熔噴不織布高效靜電濾材技術實驗結果

 

 

五、有關口罩的一些基本常識

1.    N95口罩是醫用口罩嗎
所謂N95口罩是指符合美國國家職業安全衛生研究所規定的空氣過濾「N95」評級,N95口罩的熔噴不織布有三層,其形狀為立體,與一般平面形口罩有別,可阻擋95 %直徑0.3微米以上的非油性顆粒的口罩,N95口罩廣泛用於各種粉塵量大的工作場合,有些醫用口罩也具備N95的性能,標示為N95的醫用口罩必須同時符合CNS 14774CNS 14755「拋棄式防塵口罩」D2 等級。醫療用N95口罩適合第一線醫護人員使用,N95濾材經過特別設計,呼吸阻抗較高,一般民眾不適合長期配戴。

2.    醫用口罩和非醫用口罩有甚麼不同
醫用口罩列屬醫療器材管理,不論是進口品或國產品,都必須由輸入藥商或製造業者向食藥署申請查驗登記,經核准取得醫療器材許可證後,始得輸入、製造或販售。非醫用口罩則視同一般商品,不需要取得醫療器材許可證。
根據「醫療器材管理辦法」規定,醫用口罩屬於醫療用衣物(編號I.4040,英文為Medical Apparel)的範圍,「醫療用衣物是用來防止病人與醫護人員之間的微生物、體液以及粒狀物質的傳遞,此類產品如:手術帽、頭巾、面(口)罩、手術衣、手術鞋、鞋套,以及隔離面罩、衣物。刷手時穿著的手術衣服不在此類。分級:為執行手術程序(Surgical procedure)而穿戴之外科手術衣及面(口)罩屬第二等級;其餘產品屬於第一等級。」

 

3.    醫用口罩不可以重複使用
最近因為醫用口罩短缺,很多民眾都在討論醫用口罩可不可以重複使用,或者把用過的醫用口罩清洗、消毒之後再使用。但是食藥署核准的所有醫療口罩都是限於單次使用的,廠商都會在使用說明上,規定醫用口罩配戴的時間不可超過8小時,事實上如果能4小時更換一次會更有保障,配戴期間如果發現醫用口罩有髒污、潮濕、破損時應立即更換,有政府官員提倡民眾把口罩用電鍋蒸過再重複使用,這種作法存在爭議性。

 

六、口罩採購品質及使用須知
口罩用久了,中間層熔噴不織布中的電荷的阻隔病毒效果會衰退,因此一般人必須至少每日更換新的口罩。如果是在急診室或新冠狀病房照顧患者的醫護及協助人員,如果口罩供應充足,每4小時更換一次新口罩最理想。

戴口罩者在用餐後要先漱口刷牙,去除口中食物殘渣後再戴上口罩,如果一時不方便刷牙,也必須先用一張衛生紙摺疊後,放在口罩內層,暫時隔離尚未刷牙的口腔。
根據研究觀察,用過的口罩到了第二天,在顯微鏡下就可以觀察到長滿了細菌黴菌。
一般自製的布口罩,其實是發揮不了病毒隔離效果的。

據說,有相當比例的口罩是劣質不合格的,不合格的口罩在外觀上並無法分辨,不合格的關鍵在於中間層的熔噴不織布,未經靜電處理。

台灣媒體曾有報導業者販售假N95醫用口罩而被懲處的消息。後來執法單位有循線找到生產此假N95口罩的廠商,口罩廠商負責人說,他們製造的口罩本來就不是醫用的,不曾申請認證,只是外觀做的很像N95,他們也不曾主動對外賣口罩,都是商販抱著現金來排隊搶購的。

疫情指揮中心如果有心想整頓一下口罩產業,只是舉手之勞罷了。是不為也,非不能也。

購買口罩時最好是不要買零散的,而要買有整合包裝的,並注意口罩盒外的標示。

台灣本土口罩產能每天約2000-2300萬個,除了足夠島內使用之外,還可以外銷。台灣產能居世界第二,產能第一名的為中國大陸,每天可生產7-10億個口罩,也有可能更多。

 

七、效果最強的石墨烯口罩已研發成功

石墨烯是一種革命性的新材料,廣泛被運用在航天、航空、電池、生物醫葯上。

石墨烯是一種最薄的二維材料,是由單層碳原子組成的,其厚度只有0.35奈米(0.35nm)

石墨烯可用在口罩中最關鍵的過濾層聚丙烯熔噴布材料中,石墨烯在熔噴布上形成納米刀,可以把細菌的細胞壁及病毒破壞掉,其效果比傳統的口罩強很多。

傳統口罩的有效時間為8小時,而石墨烯口罩的有效時間為48小時,為一般非石墨烯口罩的5倍。

石墨烯口罩除了使用有效時間長,還有透氣性好,抗菌性強及不怕水耐用的特點。

石墨烯口罩已有少量試產上市,但還不普及。

 

八、N95口罩的發明者是台灣人

聞名N95醫用口罩的發明者,其實是留美台灣人蔡炳燚教授。

 

蔡秉燚於1981年從台灣來到美國,在堪薩斯州立大學攻讀材料科學博士班,修了整整逾500多個學分的課程,「相當於唸了6個博士學位」。蔡跟隨他的教授從堪薩斯州立大學轉到田納西州的諾克斯維爾大學,並成為一名教授。

 

蔡秉燚在那裡領導了一個研究小組,開發出一種材料,該材料可以透過帶靜電的纖維吸引顆粒來過濾空氣。他最初是想將這些帶電纖維用於空氣過濾器,例如家用清淨機,但這項發明很快導致N95口罩的誕生,因為口罩也是一種空氣過濾器,專為單次使用而設計。蔡將其發明的材料與3M醫用口罩結合,從那時起,N95就被全世界的醫療專業人員所使用。在1996年,美國疾病管制中心發現N95口罩可以吸引和阻絕病毒。

 

當蔡秉燚發明可用來製造N95口罩的材料時,他從沒想到過,幾十年後它可以挽救數百萬的生命。蔡秉焱謙虛地說,他的發明「只是普通發明」,但事實上,光是組成N95口罩的帶電纖維,蔡就花費了10多年才得以開發。

 

雖然蔡秉燚2018年已退休,但在新冠肺炎大流行後,他重出江湖、退而不休,每天工作1820小時,試圖找出對被污染的N95口罩消毒,以減少資源浪費。

 

蔡發現,雖然沸騰、酒精和烘烤都會降低口罩的功效,但在攝氏71度的烤箱中烘烤後,口罩仍然有效,蔡的方法就是讓口罩靜置7天而不去觸摸,從而使病毒自然死亡。如果病毒長時間沒有宿主,它會在口罩表面死亡。



 
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