口罩防护病毒原理

突如其来的新冠病毒肆虐,也给民众带来恐慌,一些人就开始疑虑口罩真的能防护住新冠病毒入侵呼吸系统吗?现在我普及一下:

1mm(毫米)=1000μm(微米)

1μm(微米)=1000nm(纳米)

新冠病毒的体积是125纳米,也就是0.125微米,一般医用及民用口罩防护非油性颗粒物防护标准是以过滤体积300纳米也就是0.3微米颗粒的过滤率百分比为标准的,也就是口罩的孔隙大于病毒的体积,纳米病毒会不会成为漏网之鱼进入人体的呼吸道呢?

拿N95口罩来说吧,N95的含义是,对直径大于0.3微米颗粒物的过滤效率在95%以上。 那么,为什么N95口罩能防住大小只有125纳米的病毒呢?

N95口罩过滤的原理

现代的一次性口罩与老式棉纱制成的口罩是完全不一样的。现代口罩不管是什么型号,其核心材料是其中间的喷熔布。喷熔布是由极细的聚丙烯纤维无规律交织粘结而成,其纤维直径可达1-5微米。

颗粒物被过滤主要基于以下几种原理:

1 直接拦截: 尺寸较大的颗粒,由于难以穿过纤维之间的空隙,被拦截下来。

2 布朗运动:尺寸较小的颗粒,容易受到其他气体分子的不断撞击,造成它们的运动轨迹是无规则的布朗运动,从而被吸附于纤维表面,粒子越小,效应越强;

3 惯性撞击: 较大的粒子会因为惯性导致其依然维持原来的流动方向,因而撞击到滤材上,达到过滤的功能。质量越大及速度越快的粒子,过滤效果越好。

4 沉降作用:由微粒自身的重力引起的直接沉降,而被滤料捕获;质量越大,机会越多。

5 静电吸附:因纤维带电,诱使极细微粒吸附于纤维表面,粒径越小、质量越轻的粒子较易被吸引。

以上几种原理同时都在起作用,对于较大颗粒和较小颗粒都能起到很强的拦截作用。

口罩的防护原理弄清楚之后,我们再研究一下病毒:

1 病毒的存在形式

单独的一个或几个病毒是难以在空气中存的,它们一般是团体出动,依附在飞沫中传播。而飞沫的直径就要大很多了。很容易被口罩拦截下来。

如果患者戴口罩,能够更有效地阻挡飞沫在空气中的飘散。 一般人际接触,如果保持在2-3米以外的距离,大部分飞沫也已经沉降到地面,少量的再被口罩阻拦,一般危险性就已经大大减小了。

2 病毒数量太少不足以致病

少量的病毒接触不足以使人感染疾病,只有一次性接触数量足够多,才有可能发病。所以尽管N95口罩不可能达到100%的拦截效率,N99甚至N100也不一定做得到,但是即使有少量的漏网之鱼,也不可能兴风作浪。

3 一般生活环境病毒密度较低

虽然在医院环境里,病毒的密度较高,但医院里虽然会按照要求消毒但比照一般生活环境风险相对大,需要防护等级更高的口罩,以及严格的卫生和消毒程序。在一般生活环境,因为本身病毒数量就不多,所以N95,甚至普通医用口罩就足以满足大多数人需要。

4 口罩的防护作用已经足够

口罩的过滤孔径越小,对空气的阻力就越大,越会感到呼吸困难,实际戴着是很难受的。我看见好多人因为憋气,时不时地总是把口罩拉下来呼吸一会儿,这样反而失去了戴口罩的意义。



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