作者:赵致真 来源:光明网 发布时间:2020/2/9 16:46:58
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安危之间

 

当2020年春节变成一场抗击新型冠状病毒的全民战争,“人自为战”的最基本、最廉价、最有效武器,大约莫过于口罩了。

新型冠状病毒一个主要传播途径,是病人的飞沫。你知道飞沫的来源吗?

飞沫传播疾病示意图

是的,咳嗽,这种呼吸道的保护性反射,把肺中的空气压缩为1米多长的喷射流。携带着3000多个细小液滴,以每秒20多米的速度冲开声门,脱口而出。

喷嚏甚至更糟糕,这是一个几乎调动了上半身众多肌群的爆发性痉挛,连极其衰弱的人也能打出强大的喷嚏,每次将40000个细小的液滴,以超过12级飓风的速度猛烈喷涌。

飞沫的直径一般小于100微米,并不都按照抛物线落到地面,在封闭环境中会成为一种“气溶胶”,或者叫“气体云”。携带着数以亿计的病毒在空气中悬浮、飘散、游荡,远达10余米,长达数小时。

除此之外,甚至从高声喧哗到日常呼吸,都能产生大大小小的飞沫。而人类的呼吸道上皮细胞,恰恰是新型冠状病毒入侵的重要门户。于是疫情就野火般的蔓延了。

如何为我们不设防的呼吸道站岗放哨?如何切断新型冠状病毒传播链路?今年春节的热搜关键词是“口罩”,集中显示了全社会共同的焦虑和急切的呼唤。

市场上的口罩可谓琳琅满目,五花八门。防风保暖的棉布口罩,清洁作业的纸质口罩,吸附有机气体的活性炭口罩,还有自家制作的杂色口罩,应该说,在紧急情况下,哪一种口罩也“聊胜于无”,但却并非都是预防疫情的合格之选。让我们把目光投向两款主流口罩吧。

N95,这是2003抗击非典后一战成名的口罩王牌,由聚氨酯和聚丙烯为基材的多层无纺布制成。N代表非油性颗粒物,譬如炒菜的油烟就不在防护之列。95则代表过滤0.3微米颗粒物效率不低于95%。这里有必要审视一下0.3微米的特殊意义,根据美国科学家朗缪尔为曼哈顿工程设计防辐射尘埃过滤器时的发现,0.3微米是最难过滤、穿透力最强的微粒尺寸,小于0.3微米的颗粒物反而会因质量太轻、惯性力太弱而偏离空气流线,以近乎布朗运动方式扩散,从而更容易被吸附和捕获。

过滤的机制:扩散、拦截、惯性碰撞、静电吸引

新型冠状病毒的平均直径为0.1微米,正好在N95口罩“关照”之下。何况病毒并非在空气中孤零零地“裸奔”,它们是“搭乘”着患者的飞沫四处旅行的。而最小的飞沫直径也有1-5微米,因此N95口罩就更能成功的“御敌于国门之外”。

N95口罩看上去如此简单,却要求正确规范的佩戴方法。无论是碗形、鸭嘴型外观,先用清洁的手将它扣在口鼻上,依次把下面和上面的橡皮筋拉伸,套在脖子和头部。接着用两手的食指从内到外按压铝制鼻夹,使它和脸部起伏一致,并精细调整边缘,让口罩和脸部严丝合缝,达到无泄露的气密状态。当我们呼吸和说话时,能看到口罩相应的微小起伏,就表明佩戴正确无误了。对于暴露在病毒环境下,和患者密切接触的医护人员来说,N95口罩是久经考验的“忠诚卫士”。

但必须做一个重要提醒,N95口罩虽然高效可靠,却并非所有人在所有时刻都适合佩戴。这里不妨从呼吸的原理说起。

人体的呼吸机制

当我们的横膈膜收缩并下移,我们的肋间肌收缩并将肋骨上抬,共同带来胸腔的扩张。根据波义尔原理,肺部的气压降低到大气压以下,外部空气便会涌进肺中,于是吸气发生;反之,当横膈肌和肋间肌松弛后,我们的肺组织便会靠着弹性恢复到原来的尺寸,“被动”地将肺内的空气“呼出”。如此循环往复,确保氧气和二氧化碳的交换。

口罩作为呼吸通道上的物理性屏障,必然带来呼吸阻力增加。研究表明,佩戴N95口罩时,吸气和呼气的阻力分别增加26%和22%。这就意味着我们很难“呼吸自如”了,而需要“更努力的呼吸”,才能维持正常的压力梯度和空气流量。数据显示,连续佩戴N95口罩4小时后,空气交换量减少37%。二氧化碳分压增高,血氧饱和度降低,还能引起疲劳、头晕、头疼和热应激,在体力活动的情况下更容易造成呼吸困难。因此对于心肺功能较弱的人,选择佩戴N95口罩时不可不慎。

N95口罩呼吸

我们看到有一款N95口罩带有气窗,这是对呼出空气不加过滤直接排放的“后门”。如果单从预防雾霾和粉尘考虑,不失为呼吸减负的巧妙设计,但在疫情防控中,这种让病毒“只出不进”的口罩就难免遭人白眼了。

现在我们要说说另一款“主力口罩”,那便是成本低、舒适性强、普及程度高的外科口罩。它由三层无纺布组成,从外到内分别是防水层、过滤层、吸水层。虽然没有达到N95的防护标准,但对飞沫和微小颗粒物仍然有很好的阻隔和过滤作用。诚然,外科口罩和脸部的吻合相对比较宽松,空气会顺着阻力最小的缝隙进入呼吸道,但那些飞沫是很难转弯的,它们会在各个拐点搁浅和抛锚,留在口罩纤维和脸部皮肤上。因此对于公共场所的日常防御,外科口罩应该足够了。再说,除了呼吸顺畅,廉价轻便的好处外,我们还应该把N95口罩留给真正需要它的人。

外科口罩由三层构成

正确的佩戴,是外科口罩发挥效能的关键。洗净双手,捏住左右系带挂在耳上,让口罩深色一面朝外,带有铝条鼻夹的一边朝上,切勿内外反置和上下颠倒。用两手食指将鼻夹按压到位,拉伸底部盖住下巴,半张脸就在口罩的防护之中了。有效阻止我们的手无意间触摸脸部造成污染,也是口罩的重要功能。

随着我们的呼吸,大量尘埃、飞沫和微生物会附着与嵌合在纤维中,口罩就成了藏污纳垢之所,因此必须及时更换。手术口罩一般使用时间为4小时,然后弃旧易新。换下的口罩切忌随手乱丢,应喷洒酒精消毒后再投进垃圾袋。

几乎任何一种防疫指南都不提倡口罩的重复使用,但在资源十分紧缺的情况下,普通人的居家生活中“出门打个转”,就要扔一个口罩,也未免弃之可惜和难以为继。因此,在日常环境下使用时间较短而未曾污损的口罩,应该允许重复使用,最好经过日晒、臭氧或紫外线消毒。

2020年春天注定是一段难忘的岁月,也许我们的安危之间,只隔着一张口罩。在全民抗击新型冠状病毒的慷慨悲歌中,雪片般的口罩,也昭示了每个人的义务和责任。

口罩无疑会在更久远的时空里伴随我们,并将进入我们的文化。

参考资料:

* Bacteria in Your Coughs and Sneezes can Stay Alive in the Air for up to 45 Minutes——by Jacinta Bowler

* Factors involved in the aerosol transmission of infection and control of ventilation in healthcare premises——by Julian W Tang, Yongshang Li,

* What is droplet transmission——drgreene

* Droplets from coughs and sneezes travel farther than you think——by Honor Whiteman ,medicalnewstoday

* The Mechanics of Breathing——by cliffsnotes

* Breathing,The Mechanics of Human Breathing

——courses.lumenlearning

*Do N95 respirators provide 95% protection level against airborne viruses, and how adequate are surgical masks——by Ba?azy A1, Toivola M, Adhikari A, Sivasubramani SK, Reponen T, Grinshpun SA

* FDA Regulation of Surgical Masks and Respirators Surgiicall Respiirators——by Chiu S. Lin, Ph.D

* Objective Assessment of Increase in Breathing Resistance of N95 Respirators on Human Subjects——Heow Pueh Lee, De Yun Wang

* Technical Specification Sheet——by 3M Science Applied to life

* What is PM0.3 and Why is It Important——Smart airfilters

* Pandemic Planning——U.S. Department of Health and Human Services

* How to choose mask to prevent new pneumonia——jqknews

* Can wearing a face mask protect you from the new coronavirus——by Laura Geggel Associate Editor

* Coronavirus masks: Do they do any good——by Scottie Andrew, CNN

* Introduction to HEPA Filters——achooallergy

* Wait, kids & people with breathing problems should NOT wear N95 masks——by Brandon Mercer and Alyssa Pereira

* The History of Hepa Filters——apcfilters

* HEPA Filter Technology——usairpurifiers

* Effects of long-duration wearing of N95 respirator and surgical facemask: a pilot study——by Jian Hua Zhu,1 Shu Jin Lee,2 De Yun Wang,3 HeowPueh Lee1

* Evaluation of N95 Respirator Use with a Surgical Mask Cover: Effects on Breathing Resistance and Inhaled Carbon Dioxide——by Jeffrey Bryon Powell

* Can wearing masks stop the spread of viruses——by Related Topics

 
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