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關於口罩的測試粒徑與使用見解-蔡秉燚(Peter Tsai)博士

作者:蔡秉燚博士(Peter Tsai,Ph.D)

  1. 關於 醫用口罩以及N95口罩

測試一般醫用口罩用的顆粒是金黃色葡萄球菌,細菌大小為 3 微米;測試N95 口罩用的NaCl,是用氣溶膠方法產生的懸浮顆粒,其中值粒徑為 0.075 微米;冠狀病毒大小是0.09 微米(90 奈米),但病毒會附著在宿主載體上,該載體可以是遠大於細菌大小的飛沫、或有可能是小於細菌大小的懸浮顆粒。

N95 口罩(俗稱 N95)對懸浮顆粒的過濾效果達 95%以上,一般醫用口罩對細菌顆粒的過濾效率為 95% (俗稱 BFE95),但對懸浮顆粒的過濾效率僅為78%,且醫用口罩側面與臉部貼合不緊密,穿戴時對懸浮顆粒的過濾效率降為 40%。由於 N95 口罩的形狀設計和臉部貼合緊密,所以穿戴N95 口罩對懸浮顆粒可以達到 95%以上的過濾效率。

 

  1. 口罩組成材料

無論 N95 還是醫用口罩都有三層結構。外層為紡粘聚丙烯不織布SB PP,中層過濾層為熔噴聚丙烯不織布駐極材料,內層為針軋不織布needle punched、熱固型不織布 thermoset (N95口罩)、紡粘不織布SB、熱粘合不織布(醫用口罩)或紙制。醫用口罩過濾層僅有一層,而 N95 有兩層。

 

  1. 靜電及靜電衰退實驗

   為了保持過濾效率同時不降低透氣性,過濾材料經特殊處理帶靜電,利用靜電吸附達 到過濾效率,同時不降低透氣率。靜電處理過的濾材過濾效率與未處理的相比可以提 高 10-20 倍。然而,其靜電量會視環境隨時間有點衰退,使過濾效率會相對降低。Peter Tsai 博士根據歐規口罩標準 EN143 以及 EN149 實驗,結果表明經攝氏 70度加熱24 小時,N95 的過濾效率降低在 0.5% 範圍內。對於醫用口罩同樣的實驗得到的降低效 率為 3%N95 對微米以下懸浮顆粒的最低過濾效率為 95%,實際初始效率一般為99%,而醫用口罩該效率最低為 78%,但初始效率一般為 82%。就是說雖然加熱之後效率有所降低,但仍然可以滿足該口罩的過濾效率標準。

 

  1. 口罩使用及消毒的建議

根據報導,這次的新型冠狀病毒在 60 攝氏度 30 分鐘環境下不能存活。根據實驗結果,Peter Tsai 博士建議可以使用 70 度空氣加熱 30 分鐘的方法為口罩消毒。但請一定注意:

  • 口罩在加熱過程中不要和烤箱的金屬接觸,也不要離金屬過近。

  • 這種操作可以重複,口罩可以重複使用多次。

  • 此外,關於酒精消毒,由於 PP 的表面張力遠遠小於水的表面張力,所以是疏水材料、不含水,水也是不容易沁潤PP材料的。但是,酒精等有機液體的表面張力比 PP 表面張力小,因此可以進入 PP 過濾材料,從而消除靜電。因此,不宜用酒精等有機液體對口罩進行消毒。

  • 一般用於消毒的射線,比如伽瑪射線由於它們對 SBMB PP 材質的破壞,也不可以用於口罩的消毒。

 

  1.  N95 口罩與醫用口罩的標準不同

標定了 NIOSH N95 字樣的口罩是經過 NIOSH 認證和定期稽查,未標明 NIOSH 的口罩是不經 NIOSH 認證和稽查的,而 NIOSH 標準,實驗是採用 85 升 每分鐘氣流量下,數目中值粒徑為 0.075 微米的  NaCl  氣溶膠顆粒的過濾效率。醫用口罩則是依據 ASTM F2101 標準做測試,F2101 標準用的是 3 微米的金黃色葡萄球菌,FDA 會做查驗。

 

備註:

  1. 以上資訊為美國田納西大學Peter Tsai 博士提供,不織布公會排版整理
  2. 台灣醫用口罩分成一般醫用口罩、外科手術口罩(一級、二級、三級)、外科手術D2防塵口罩(醫用N95);防塵口罩(N95)則分成D3、D2、D1三等級

 

 

檔案下載: 20200212口罩-蔡秉燚.pdf