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95口罩防病毒,N95口罩什么原理,有没有推荐的型号?

互联网 2021-05-12 04:21:03

这个回答主要分四个部分:

为什么只有医用外科口罩和N95防护口罩有用?(Why)口罩阻隔颗粒物的防护原理(How)如何选购口罩?(Which)关于N95的问与答(FAQs)为什么只有医用外科口罩和N95防护口罩有用?

首先,相信大家这些天应该都已经很清楚了,棉布口罩、纸口罩、活性炭口罩、海绵口罩等在疾病防治面前是几乎没有任何作用的(活性炭只能够除异味,做不了你想象中的吸附病菌)。官方推荐只有医用外科口罩N95系列的防护型口罩

医用外科口罩当你剪开后可以发现有三层,三层的作用都不尽相同。最外面是防水层,主要是防止外科工作中的血液等液体的喷溅。中间是过滤层,也是口罩的核心部分,作用是过滤病菌。内层则是吸湿层,可以吸收佩戴者呼出的潮气。

医用外科口罩的三层结构(图片来源:中国香港特区卫生署卫生防护中心)

由此可见,对于这种医用口罩,是绝不能戴反的,不然如果内层朝外,则很容易吸引外界的飞沫吸附渗透。

根据国家YY 0469-2011医用外科口罩标准,医用外科口罩的细菌过滤效率(Bacterial Filtration Efficiency,BFE)应大于等于95%;它的合成血液穿透能力(Synthetic Blood Resistance)应该具有能阻挡120mmHg压力血液渗透的防水力;但同时鉴于医用外科的特殊使用环境,医用外科口罩的颗粒过滤效率(Submicron Particulate Filtration Efficiency,PFE)仅要求不低于30%

至于普通的一次性医用口罩,根据国家YY/T 0969-2013一次性使用医用口罩标准,仅规定了细菌过滤效率BFE大于等于95%(这点与医用外科口罩相同),但在防水力颗粒过滤效率PFE等标准上则无要求

医用外科口罩与一次性医用口罩对比(图片来源:www.hotbak.net)

鉴于此次新型冠状病毒的传播途径以飞沫传播接触传播为主[1],尚未确定排除是否可通过气溶胶传播。因此医用外科口罩明显发挥的作用更大

↓↓↓下面谈谈N95防护口罩。

「N95」是符合美国国家职业安全卫生研究所(NIOSH)标准的防护口罩的一种等级,与此等级相匹配的是符合中国GB 2626-2006呼吸防护用品-自吸过滤式防颗粒物呼吸器标准的「KN95」。当然,这一点大家应该也都了解了不少,我就不再赘述太多。

NIOSH认证的颗粒物防护型口罩总共有9种:N系列三种(N95、N99、N100);R系列三种(R95、R99、R100);P系列三种(P95、P99、P100)。N系列不抗油,R系列有一定的耐油性,P系列强抗油。而后面的数字则表示可以阻挡的油性/非油性颗粒的百分比

美国NIOSH标准防护型口罩分级(图片来源:美国疾控中心网站)

由此可见实际上,N95可以说是这9种里面最低的标准,抗油的主要是某些工业环境需要,但是对于防护雾霾、PM2.5,以及生物气溶胶等,N95就已经足够

口罩阻隔颗粒物防护的原理

无论是医用外科口罩还是N95防护型口罩,它们材质实质上都是纤维性的,以此过滤空气中的颗粒物质。因此可见,口罩纤维的直径纤维孔的气孔率纤维过滤层的厚度等因素都会影响口罩阻隔颗粒物的效能。

而对于纤维层阻隔颗粒物的机制主要有以下这几种[2]:

沉降作用:大型颗粒物受到重力作用自行沉降到过滤纤维上;惯性撞击:大的颗粒物由于惯性太大,没办法跟随气流绕过过滤纤维,从而撞到过滤纤维上被过滤下来;拦截作用:中大型颗粒在通过过滤纤维时,因其半径太大而被纤维所拦截;扩散作用:小颗粒受到分子热运动的影响,呈现布朗运动的轨迹,使得它们偏离气流方向「撞向」纤维。静电吸引作用:如果滤过纤维带有一定的静电,那么气流中的颗粒物则容易受静电的吸引而被过滤下来。口罩过滤纤维阻隔颗粒物的原理(图片来源:美国疾控中心网站)

当然,以上五种机理是综合地在起作用,从而在整体上防护各种尺寸的颗粒物。而且,当颗粒物一旦与纤维接触,被阻隔下来,由于分子间作用力的影响,它们便很难脱离,从而一点一点地积累在口罩面上。

根据下图我们可以看到,不同的颗粒物半径它们被过滤的效率是不一样的

过滤效率与粒径的关系(图片来源:美国疾控中心网站)

可以看到效率曲线上有一个凹点(最低点),而这个凹点对应的也即是「最具有穿透力的颗粒尺寸」(most penetrating particle size,MPPS),通过对这一尺寸下的颗粒渗透度进行测量,可以知道这一类型口罩的最佳效能(因为如果在「最坏情况下」的效能也不低的话,那么其它尺寸的颗粒阻隔效能只会更高)。

一般来说,无论是美国的NIOSH标准还是中国的GB 2626-2006防护型呼吸器标准,它们测量和要求的都是对于空气中直径为0.3µm的颗粒物的过滤效率。也就是说对于N95或者KN95而言,它对于0.3µm非油性颗粒物的过滤效率要大于等于95%。当然,这个0.3µm对于绝大多数防护型呼吸器而言都在其MPPS的范围内

常见颗粒物与细菌、病毒的大小对比(图片来源:smartairfilters.com)

因此可见,只要在气密性得到保障的前提下,N95足以阻隔包括花粉、PM2.5,以及大部分细菌等在内的颗粒物的滤过。当然,尽管新冠病毒的颗粒直径仅为60-140nm(0.06-0.14µm),但是事实上病毒的传播主要依靠飞沫飞沫核作为载体飞沫的直径一般大于5µm,而飞沫核则小于等于5µm,一般大于1µm),在空气中漫无目的地漂浮,因此N95也足以进行阻隔

如何选购口罩?

对于医用外科口罩而言,一定要看准是根据YY 0469-2011医用外科口罩标准的产品,这个有很多,大家买的时候注意甄别就是。

对于N95防护型口罩而言则是要注意甄别是否有GB 2626-2006标准的「KN95」或者NIOSH标准的「N95」的标识。

由于N95型口罩一定是要在保证气密性的前体下,才能实现95%的阻隔。然而对于大多数的公众来说,受限于普通人佩戴方式不正确、胡须或脸型问题不能完全贴合面部、憋得难受经常摘下换气等因素,事实上是很难达到95%的效能的

因此,对于大多数非疫区公众来说,如果仅是日常外出及一般公众场所的话,其实医用外科口罩足以,既能达到相近于N95的效能,又能获得更好的舒适度。

至于说是否一定需要医用型的N95才能有效对抗病菌?对于普通公众来说,鉴于目前医用型实在缺货,而且价格也被炒高了不少,在这种情况下其实也是没必要非要医用型的。无论是美国的FDA批准认证还是中国的GB 19083-2010医用防护口罩标准,基本上都仅是在N95/KN95相同过滤效率的基础上增加了对合成血液穿透能力(也就是污染性液体的防水性)的要求。

普通人其实基本上不会遇到大量污染性液体喷溅的场景,所以3M的一般工业用N95口罩就足够了。只要看清楚它是否标示有GB 2626-2006标准的「KN95」或者NIOSH标准的「N95」(这是第二次提到了,属于重复强调)。

,如果你是想要捐献给一线医疗人员支援抗击疫情,或者身处疫区一线直接接触病患的话,当然还是首选医用型的防护型口罩,比如说3M牌18型号开头的几款:「1860」、「1870(+)」、「1805」「9132」,以及其它符合或高于GB 19083-2010医用防护口罩标准的防护口罩。

总结一下:

一般公众:没什么特别的话首选YY 0469-2011标准医用外科口罩,以及GB 2626-2006标准KN95防护型口罩(或NIOSH标准N95防护型口罩);一线人员:GB 19083-2010标准医用防护口罩,或同时获NIOSH N95标准和FDA认证的医用外科防护型口罩。

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感谢 @lestathc 的提醒,这里有得到了NIOSH-N95认证的3M口罩型号的列表。型号后面括号有FDA的,表示通过了FDA审批可以进行外科医用的防护型口罩(其实也就是我上文提到的几个型号)。

当然,这个系统也能查询别的公司的口罩型号,大家有需要也可以看看。

NIOSH-Approved N95 Particulate Filtering Facepiece Respirators​www.cdc.gov

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关于N95的问与答

这里摘录几个在美国疾控中心(CDC)网站上关于N95口罩的问与答[3]。

一、带有呼气阀的呼吸器防护型口罩可以用于医疗防护吗?

在医疗机构中,在并不要求维持无菌状态(如体温测量和血压测量区)的环境下,可以使用带有呼气阀的呼吸器防护型口罩。但是在必须维持无菌环境(如手术室等)的情况下,不应使用带有呼气阀的呼吸器口罩,因为呼气阀会将未经过滤的呼出气体逸出到外面无菌区域。

(正如别的回答所提到的,如果仅是一般公众使用,只要你是健康人,带不带呼气阀效果都一样;但如果你是病毒携带者,为了保护他人,应选择不带呼气阀的N95口罩。)

二、N95呼吸器防护型口罩是否具有不同的样式?

过滤式面罩呼吸器有多种颜色、形状和样式可供选择。对于个人来说,不一定所有款式都适合,某些样式可能会更具舒适度且更好拟合面部特征。

只要N95经过NIOSH认证,并按照符合OSHA(美国职业安全与健康管理局)规范要求的场合下使用,在保持气密性的前提下,无论是什么颜色、形状、样式的N95口罩都应该获得相同的效果

三、以下这些口罩有什么区别?

表格翻译自美国CDC网站,其中某些标准与中国略有差别,仅供参考

四、呼气阀的作用是什么?

使用呼气阀可以降低呼气阻力,从而使呼吸(呼气)更为容易。一些使用者认为带有呼气阀的防护型口罩呼吸器可以使面部保持凉爽,并且减少在口罩内积聚的水分。

五、同一个N95防护型口罩可以使用多久?

NIOSH批准的防护型口罩上的过滤器是有使用寿命的,它会受到卫生、损坏及呼吸阻力等因素的限制。一旦防护型口罩遭到破坏、弄脏或明显增加呼吸阻力,都应该更换。

N系列的防护型口罩只要在没有卫生、损坏及呼吸阻力增大等因素的影响下,可以重复使用。然而,对于在受到严重污染的工作场所使用,可能会导致防护型呼吸器的高负载,此时若要重复使用应进行谨慎评估。

六、我可以在有病患的环境中使用未经FDA(美国食药管理局)批准的N95口罩吗?

获得了NIOSH-N95认证,但没有得到FDA批准的(也就是非外科用、非医用的)防护型口罩也可以用作呼吸防护,以减少卫生保健人员在有病患环境中暴露于有害颗粒的风险。但鉴于FDA未对这些防护型口罩进行医疗必需的防水性和易燃性评估,因此它们不适用于外科环境。

问与答的总结:

医用型和非医用型的N95口罩,在过滤0.3µm非油性颗粒物的效能上是一样的,均大于等于95%,均可以用作呼吸防护。医用型只是多了防水性和抗易燃性的需求。N95防护型口罩在没有卫生、损坏及呼吸阻力增大等因素的影响下,可以重复使用。(注意,这里损坏的意思包括了所谓的什么「吹风机加热消毒」、「烫热水消毒」、「微波加热消毒」等损害性做法)呼吸阀不影响口罩效能,但如果使用者本身是病毒携带者,请勿使用带呼吸阀的口罩,以保护他人。

最后,下面是几个我以前关于病毒小知识的回答,有兴趣也可以多了解~

Mr-HH:综述:长文回顾WHO十年间面对的三场全球性疫情(甲流、埃博拉、寨卡)​zhuanlan.zhihu.com图标病毒是怎么破坏细胞的?​www.zhihu.com图标病毒对人类有没有益处?如果有,有哪些?​www.zhihu.com图标「HIV 前病毒整合入宿主细胞基因组中,不被免疫系统识别」是什么意思?​www.zhihu.com图标有没有能同时感染动物和植物的病原体?​www.zhihu.com图标武汉加油!武汉加油!!武汉加油!!!参考^新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第四版). 国家卫生健康委办公厅国家中医药管理局办公室 http://bgs.satcm.gov.cn/zhengcewenjian/2020-01-28/12576.html^N95 Respirators and Surgical Masks. CDC https://blogs.cdc.gov/niosh-science-blog/2009/10/14/n95/^Respirator Trusted-Source Information. CDC https://www.cdc.gov/niosh/npptl/topics/respirators/disp_part/respsource3healthcare.html
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