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

來源：北京歐波同光學(xué)技術(shù)有限公司 2020年07月08日 09:46

華夏四大發(fā)明對世界進步產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響可謂是震撼寰宇，可是大家知道嗎，早開始使用‘口罩’的國家也是中國哦！古時候，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)過漫長的發(fā)展與演變，到20世紀(jì)中后期，口罩變成現(xiàn)在常見的樣子，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：

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，但幾乎沒有防塵防菌效果,見圖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，能夠有效防有毒性氣體及灰塵,見圖1(b)；

防塵口罩：防止或減少空氣中粉塵進入人體呼吸器官,見圖1(c)；

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

N95型口罩：用于職業(yè)性呼吸防護，過濾效率達到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,見圖1(e)；

圖1 幾種口罩外形對比 (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理是怎么樣的呢，下面我們用ZEISS的EVO10電鏡來一探究竟(圖2)。

圖2 ZEISS 鎢燈絲EVO10

醫(yī)用一次性口罩由三層組成：外層無紡布起阻隔液體作用；內(nèi)層無紡布起隔濕作用；中間層過濾層由于其材料是熔噴無紡布又稱為熔噴層，以聚丙烯為主要原料，纖維直徑介于0.5-10 μm，這些隨機方向分布的纖維使得過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濾性（圖2）。

圖3 熔噴無紡布形貌

N95醫(yī)用口罩，是NIOSH(美國國家職業(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)定的檢測條件下過濾效率達到95%。那么問題來了，N95口罩有什么特別之處使得其過濾效率能夠達到95%呢。

與醫(yī)用一次性口罩相同，N95口罩也有三層結(jié)構(gòu)且成分對應(yīng)一致，不同之處在于它的熔噴層厚度更厚，過濾層數(shù)更多，因此過濾效果及防護性能更好。我們利用ZEISS的EVO10來對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）平面及截面對比

病毒無法獨立存在，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。

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

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