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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(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(qiáng),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(jìn)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(hù),過濾效率達(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(jī)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(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)條件下過濾效率達(dá)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(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,過濾層數(shù)更多,因此過濾效果及防護(hù)性能更好。我們利用ZEISS的EVO10來對(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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