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掃描電鏡【辨】口罩——不服來【辯】

日期:2022-04-26 20:13:52 瀏覽次數(shù):260

面對新型冠狀病毒疫情,全國人民心手相連,眾志成城,共克時艱。疫情期間,口罩、額溫槍等物資成了大家日常接觸的“小伙伴”。經(jīng)常會有朋友問小編:“如何判斷我買的口罩是真的假的呢?”
要準確回答這個問題其實非常困難。國標“GB/T 32610-2016”、“GB 2626-2006”等都對口罩等呼吸防護用品有著嚴格的規(guī)定,從過濾效率、泄露效率、呼氣阻力、氣密性、死腔等指標有著明確的實驗測試方法及判斷標準。這類標準雖然準確,卻也繁瑣,雖然能判定口罩真假,卻難判定口罩是否是“二手貨”(因為很多二手口罩經(jīng)過處理后主要指標都與全新口罩無異)。

我們有沒有一種實驗手段可以在較高準確率下既能實現(xiàn)快速篩查,又可以鑒別口罩是否是“二手貨”呢?

眾所周知,口罩對于灰塵、唾沫(防護病毒也是通過防護攜帶病毒的唾沫)等的防護主要依靠其物理性質(zhì),口罩過濾層的纖維粗細、孔徑大小和過濾層的厚度會直接影響口罩的防護能力和過濾效率。我們?nèi)绻苤苯佑^察并測試這些指標的話是不是就能快速有效地篩選口罩了?

除此之外,小編還分別做了高空氣污染環(huán)境下的口罩檢測以及二手煙環(huán)境下的口罩檢測,以驗證在這些環(huán)境下做好呼吸防護的必要性。

為了驗證上述猜想,小編使用掃描電子顯微鏡并搜集了各類口罩做了一系列對比實驗。



圖1(1)某常見的醫(yī)用外科口罩1;(2)某常見的醫(yī)用外科口罩2;(3)累計使用4小時的醫(yī)用外科口罩;(4)待鑒定的“三無”口罩;



圖2 醫(yī)用外科口罩1中間過濾層(熔噴布層)的掃描電鏡照片??梢钥吹皆搶用芗挪贾? - 15 um的纖維結(jié)構(gòu)。



圖3 醫(yī)用外科口罩2中間過濾層(熔噴布層)的掃描電鏡照片。可以看到該層密集排布著1 - 15 um的纖維結(jié)構(gòu)。



圖4 累計使用過4小時的醫(yī)用外科口罩3的中間過濾層(熔噴布層)。纖維結(jié)構(gòu)排布和前兩種類似,同時發(fā)現(xiàn)直徑3-4 um的顆粒物。



圖5 待鑒定的“三無”口罩中間層的掃描電鏡圖。纖維非常粗大,普遍在約15 um以上,孔洞粗大。這種大的孔洞無法有效過濾污染物。



圖6 醫(yī)用口罩中間過濾層(熔噴布)截面的掃描電鏡圖。從截面看纖維排布致密,中間有一道明顯的壓印痕跡,是口罩生產(chǎn)過程中壓制導致的。



圖7 三無口罩中間層的截面掃描電鏡圖??梢钥吹嚼w維排列松散,纖維粗大,孔洞也很大,無法有效過濾。

剛剛我們看到了日常環(huán)境下佩戴4小時的醫(yī)用口罩掃描電鏡圖片,上面的顆粒非常少,這也說明我們?nèi)粘I畹目臻g其實是比較干凈的。那如果換成高污染環(huán)境呢?我們想到模擬高污染環(huán)境和二手煙環(huán)境下的口罩進行對比實驗。



圖8 模擬高污染環(huán)境下佩戴過的口罩中間過濾層的掃描電鏡圖片。

為避免污染對人身體造成傷害,我們將口罩戴到車載吸塵器上,在高污染環(huán)境下抽氣5分鐘,這時的吸氣量與人呼吸4小時相似,以此作為參考。我們可以看到口罩過濾層上密密麻麻的遍布著2 - 15 um大小的顆粒,如果沒有口罩的過濾,這些顆粒將全部被吸到肺部,并對人體造成傷害。

那吸二手煙的環(huán)境下又如何呢?



圖9 二手煙環(huán)境下佩戴過的口罩中間過濾層的掃描電鏡圖片。

同樣,我們使用吸塵器替代了人的口鼻。在一個密閉的充滿煙味的房間中持續(xù)抽氣5分鐘這時的吸氣量與人呼吸4小時相似,以此作為參考。與高污染環(huán)境下相似,口罩的過濾層上也遍布著大大小小的顆粒,如果不戴口罩,這些顆粒將會被直接吸入肺里。所以,為了家人和身邊人的健康,還是少抽煙吧。

結(jié)論:(1)良品醫(yī)用口罩的的過濾層纖維大約1-15um,并且非常致密,可以有效隔絕污染及攜帶病毒的唾沫;

(2)劣質(zhì)口罩過濾層纖維粗大且蓬松,對于大多數(shù)污染物沒有辦法起到過濾作用;

(3)使用掃描電鏡對于本次試驗樣本可以在幾分鐘內(nèi)快速分辨口罩質(zhì)量優(yōu)劣,但是缺乏大量的樣本做支撐,希望有識之士可以一同參與設計和采樣,進一步加快和優(yōu)化口罩檢測效率;

(4)高污染環(huán)境和吸煙環(huán)境下會產(chǎn)生大量污染顆粒,因此務必佩戴醫(yī)用口罩,也請為了家人和身邊朋友的健康減少抽煙。

文章來源:麥迪森Madison

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