湯博士的解釋很詳細,不戴為妙
【銅芯口罩疑雲】
前幾天傳媒找我做訪問,想我解釋一下政府推出的可重用「銅芯口罩」,我就順便請大學同事幫忙用電子顯微鏡看看它的結構。本文旨在與大家分享我所看見的情況及相關資料,簡單解釋一下我個人對此重用口罩的意見,並非研究報告。
銅芯口罩共有六層(圖1-2),外層看來與一般布口罩差不多,內層只為舒適貼面。口罩主要的功能在於中間可換的濾芯(圖3),濾芯有四層,只有中間兩層有實際的效能,過濾層主要負責過濾微小粒子,而抗菌層帶有銅,能抑制細菌和病毒。
利用電子顯微鏡放大800倍,可見銅芯口罩過濾層的纖維結構和密度(圖4)與普通一次性口罩(圖5)沒有很大的分別,但如果與某醫療級數口罩相比(圖6),纖維密度就明顯較疏了。濾網纖維的密度夠高,再加上纖維上的靜電,都能使過濾層能有效捕捉大小在微米尺度 [1] 或更小的粒子 [2]。
銅芯口罩抗菌層是淡啡黃色的,非常薄而且纖維很稀疏,纖維間孔洞的在1/10 毫米的尺度(圖7),因此過濾功能很小,主要是靠銅抗菌。放大至二千倍,開始清楚看見纖維上的微粒(圖8),在過萬倍放大下可以清楚看見尺度在0.1-1微米的粒子(圖9),用光學顯微鏡可以看見粒子是啡紅色的(圖10),可能是銅的顏色,X射線光譜顯示粒子有銅和氧的成份(圖11),幾乎可以確定是銅或氧化銅的微粒。
以下是大圖下載連結:
http://www.phy.cuhk.edu.hk/~ssto…/drtongsharing/cumask/1.png
http://www.phy.cuhk.edu.hk/~ssto…/drtongsharing/cumask/2.png
http://www.phy.cuhk.edu.hk/~ssto…/drtongsharing/cumask/3.png
銅芯口罩的官方網站列出幾個測試報告 [3],說明口罩已通過ASTM F2100-19 Level 1 標準的測試,測試是台灣一間紡織研究所做的,當中包括顆粒過濾率 (PFE)、細菌過濾率 (BFE) [4]、壓力差 [5]、合成血液穿透阻力及阻燃率。這些測試報告共有三份,分別是口罩沒有洗過,洗過40次程和洗過60次後的情況。官方公佈此口罩可重用及洗滌60次,相信是根據以下測試結果:報告顯示洗滌前和洗過40次後口罩的 PFE都在 95% 以上,而壓力差都少於 5,但洗過60次後 PFE已略低於95%,而壓力差亦見略高於 5,雖然其他指數未見不合格,但因為這兩個指數超標,再也不能符合 Level 1 的標準,所以需要更換。另外網站有列出兩個報告,證明某種布料有抗菌和抗病毒的功能,並在網頁上註明測試所用的布料帶有氧化銅,與銅芯口罩所用的一樣,但有關氧化銅的資料就未見於報告內,而測試所用的布料也似乎與銅芯口罩所用的不同 [3]。
以下是我個人對銅芯口罩的意見,雖然只是個人觀點,十分粗疏,但仍盡可能基於客觀科學知識和現有資料而提出,沒有其他考慮。
1. 抗菌層的銅粒子未必能有效消毒過濾層:銅或氧化銅粒子有抗菌或抗病毒功能,在不少文獻已論述過 [6],在此不詳述。但要有效,前提是要與銅有接觸,以及有水份讓銅能釋放離子。飛沫帶有水份,要有水不難,但問題是接觸。抗菌層只可消毒落在它表上面較大的飛沫,而不能消毒與之相鄰的過濾層。從上面的觀察得知,抗菌層的纖維非常稀疏,幾乎沒有過濾功能,微小的粒子很易穿過外層的布和抗菌層的洞孔,一直走到過濾層的纖維內才沉積下來。因為在微觀尺度下,所有表面都是凹凸不平的,即使是兩個互相緊貼的平面,物質實際上接觸的面積一般只是平面面積的千分之一左右,對於兩塊充滿凹凸纖維的表面(其中一塊的纖維更是非常稀疏)就更小,至於過濾層纖維內的微細空隙就更不用說。所以抗菌層和過濾層雖然相鄰,但物理上並沒有充份的接觸,是無法對過濾層發揮抗菌能力的。換言之,過濾層纖維中的累積的污積就只能透過洗滌除去。
2. 洗滌不能有效清潔過濾層:官方的指引說重用口罩在洗滌過程中不可以「擰」或「扭」,以免破壞纖維結構。如此說,所謂洗滌就只能是放在肥皂水中浸泡或輕揚。官方網站的測試報告亦也未有清楚說明測試時洗滌是如何進行的 [3]。因為過濾層纖維中的空隙很小,在 1-10 微米的尺度,而口罩纖維材料一般不會是親水的,如果空隙困住空氣,在沒有外來壓力下,水流未必能順利流過空隙,即使水進了去,在迂迴細小的空隙中也很難把污積沖走。如果是幾天問題可能不大,但如果是數十天,纖維內的污積就不可忽視了。
3. 報告的測試結果未必能反映實際使用時的功能下降:報告的測試只說口罩洗了40次、60次,但就未說明在每次洗滌之間口罩有沒有經歷正常使用帶來的損耗 [3]。口罩在實際使用時,令它的功能隨時間下降的,很可能是空氣污染物累積在過濾層,與洗滌未必有關。污染物有機會渚塞部分纖維間的空隙,令壓力差上升(即口罩不透氣),使口罩「愈戴愈局」,如果阻塞嚴重,又無法清潔乾淨,可能使更多空氣由口罩側邊的嚹隙進入,而不經過濾層。研究這個影響的正確方法,是在每次洗滌之間把口罩戴上模擬呼吸機上(當然真人測試最好!),在不同環境,例如是街道、辦公室或公共交通工具內,模擬人體呼吸,使空氣經過口罩 6-8 小時,讓污染物有機會累積,如此經歷多日後再作測試。如果欠缺了這一步,得出口罩可重用多少次的結論意義不大。
4. 教育大眾保養口罩的難度:雖說洗滌方式有明確指引,但不要忘記,你要面對的是普羅大眾,不單是知識分子,對於阿公阿婆,你告訴他們濾芯可以洗,他們怕不乾淨,很自然就會又扭又擰,不會跟你客氣。香港天氣潮濕,濾芯四層包裹,已經不易乾透,如果阿公阿婆不懂把濾芯拆出來洗,涼一晚能否乾透也未知。我經常勸人小心口罩的狀況(雖然很少人理我),不要戴濕的口罩,擔心病毒有機隨水膜擴散至裡面,增加染病的風險。
5. 銅粒子的毒性問題:從上述的觀察得知,抗菌層粒子的大小在 0.1-1 微米的尺度。從口罩的結構看,抗菌層放在過濾層外面,即使有少量粒子在長期使用中掉了出來,以這個大小的粒子,又隨空氣流動的速度也很低,不容易穿透過濾層而被吸入。但這只是顯微鏡所能看見的情況而已,纖維上有沒有更小的粒子、或是否會釋放游離的銅離子,有多少機會被吸入,就不得而知了。雖知很多納米粒子的毒性在科學上還未完全清楚,把這些東西放在鼻子上長遠是否有風險,還需要深入研究。
註解 / 參考資料:
[1] 一微米 (μm) 即百萬分之一米,也相當於千分之一毫米。微米大約相當於細菌和細胞的大小尺度,但病毒還要比這尺度小數十倍。
[2] 小於一微米的粒子稱為亞微米粒子 (submicron particles),它們受氣流和隨機的布朗運動 (Brownian motion) 的影響很大。N95級數的口罩利用靜電濾網 (electret filter),能有效吸引及捕捉這些微粒,效果比普通外科口罩纖維上的靜電好。
[3] https://www.qmask.gov.hk/report (由於該網站不斷更新,本文所述的內容只能以今天,即 10/5/2020 所見的為準)。
[4] ASTM F2100-19 Level 1 的標準是兩個過濾率PFE 和 BFE 都應該在 95% 或以上。
[5] 壓力差空氣透過口罩後的氣壓下降多少,如果氣壓下降越大,代表口罩越不透氣,所以這個數字是細比較好。壓力差以 mm H₂O / cm² 量度,ASTM F2100-19 Level 1 的標準是壓力差須要在 5 或以下。
[6] 例如 Metallic Copper as an Antimicrobial Surface, Gregor Grass etal., Appl. Environ. Microbiol. Vol. 77, No. 5, p. 1541–1547 (2011)
同時也有10000部Youtube影片,追蹤數超過2,910的網紅コバにゃんチャンネル,也在其Youtube影片中提到,...
呼吸 膜 壓力差 在 姜冠宇醫師 Pro'spect Facebook 的最讚貼文
[Hello醫師分享] 🏔看到新聞報導登山意外,實在遺憾
意外發生如何處理?
若真的在登山時發生意外,請做好應對,等待救援:
1. 不要慌、保持冷靜,評估傷者的傷勢,是否可以自行治療,是否能由同伴帶下山,或是需要外界救援。
2. 將傷者帶至可避難休息的地方,幫助傷者保暖、補充水分,但若傷者疑似傷到脊椎時,千萬不要移動傷者。
3. 若需要外界救援時但電話打不通,就要有人下山尋求支援。
最後,雖然本案例不是高山症而是失溫致死
但是疑似高山症時,記住,降低高度最有效的方式!
登山客必看!做好這些準備不留遺憾
日前獨自登山意外墜谷的「比基尼登山客」,雖然最後搜救隊找到她,但仍不幸地傳出罹難消息,令人惋惜也願她安息。同時,也提醒了我們登山前與爬山時,不但要做好所有的相關準備,也要時時留意天候的變化與個人身體狀況。以下提醒大家登山要注意的各種事項,希望大家在享受台灣的美麗山景之餘,都要平安回家,不留遺憾!
[ 登山前的準備 ]
1. 規劃要完整:
包括登山的路線、需要帶的工具,需要的飲食分量等。
2. 裝備要充足:
爬山時要把裝備帶齊全,衣服多帶幾件,洋蔥式穿法,由內往外,依序從棉質輕薄的短T、長袖保暖的羊毛或羽絨衣,到最外層的防風防水外套,隨時要穿、脫都很方便。
還要記得帶雨具,以及合腳、能包覆整個腳踝、抓地力夠的鞋子,夏天可穿一般登山靴,冬天若到可能下雪的地方,則應在靴子外加穿防滑冰爪釘鞋套。另外,也要記得做好防曬,海拔越高的地方,陽光越強烈(尤其雪會反射紫外線,強光會刺激到眼睛角膜與結膜),也要記得防蟲子。此外,也應攜帶緊急避難用的工具,例如帳篷,以防天氣狀況不佳時,可以躲避。
3. 注意天候狀況及地形條件:
要登山前,請先留意氣象報導,如果要去的山岳天候狀況不佳,最好擇日再去;另外,也要衡量自己當時的身體狀況,是否適合登山。
對於人類來說,山的高度超過1,500公尺就算是高海拔,而從海平面開始算起,高度每增加1,000公尺,溫度約下降6度,山上的氣溫不但低而且空氣稀薄,登山時要特別注意預防高山症發作,以下會有詳細說明。
4. 食物和水要帶夠:
不管要去登山多久,食物是絕對重要的,若因故(天氣狀況差,或是不幸發生意外需要等待救援等)需要待在山上時,有足夠的食物才能生存下來。要帶上山的食物,建議是重量輕、能充分補充能量的食物,如巧克力棒、水果乾、堅果、起司條等。另外,也要記得時時補充水分,以防脫水或中暑。飲食尤其重要的意義是,身體可以補償夠多的血色素,適應不一樣的氧氣分壓環境,營養或水分循環不良非常致命。
5. 讓親友知道您的爬山行程:
要登山前,請務必依政府規定向有關單位事先申請、登記,讓相關單位知道您要爬的山、路徑、行程多久,所有相關訊息也要告知家人與朋友,以防需要救援時,他們可以用最快速度通報救援單位。除了手機之外,還可以攜帶無線電以當作通訊工具。
[ 常見的高山症類型 ]
高山症會發生的原因是,高山上的氣壓低,空氣變稀薄,人在呼吸時肺部吸收到的氧氣減少了,能送往全身的氧氣也跟著減少,因此發生缺氧(Hypoxia)的狀況。
1. 高山病(Altitude sickness,或稱 Acute mountain sickness,AMS)
高山病通常就是指高山症,常在登山後4~12小時之間出現症狀,登山高度超過2,500公尺時容易發生,症狀包括:頭痛、噁心、暈眩、疲勞、睡眠受到干擾。大部分的人下山後1~2天,症狀就會有所改善。建議事先諮詢醫師,或到藥局購買非處方的高山症藥,帶藥上山有備無患。
2. 高山肺水腫(High-Altitude Pulmonary Edema HAPE)
通常待在高於2,500公尺的高山第2晚會發生,因為胸腔內部承受與平時平地不同的壓力差,導致肺動脈被擠壓,增加肺部血壓,症狀包括:呼吸急促、乾咳、心跳和呼吸速率加快、發紺(Cyanosis,或稱青紫)、囉音(Rales,或稱肺鳴)。
3. 高山腦水腫(High-Altitude Cerebral Edema HACE)
此症狀和腦部無法調適因血氧分壓差而造成的腦部缺氧傷害有關,通常待在高於4,000公尺的高山1~2天會發生,嚴重時會造成昏睡,或在24小時內死亡,症狀包括:昏睡、疲倦、走路搖搖晃晃、意識錯亂、妄想、出現幻覺、個性改變等。
[ 如何預防高山症 ]
高山症的出現是因為登上高山,所以提前去適應高海拔的地形會有所幫助,這叫適應氣候。在登山前1~8週,從低地慢慢待到高海拔的地方一段時間,慢慢適應高地地形。另外,也要注意自身的狀況,要補充水分、注意保暖,也可以喝含有電解質的飲料。
另外提醒,疑似高山症時,記住,降低海拔高度是最有效的方式!
[ 意外發生時如何處理 ]
若真的在登山時發生意外,請做好應對,等待救援:
1. 不要慌、保持冷靜,評估傷者的傷勢,是否可以自行治療,是否能由同伴帶下山,或是需要外界救援。
2. 將傷者帶至可避難休息的地方,幫助傷者保暖、補充水分,但若傷者疑似傷到脊椎時,千萬不要移動傷者。
3. 若需要外界救援時但電話打不通,就要有人下山尋求支援。
不要待在離上山路線太遠的地方,因為救難隊找人時,是以登山客上山的路徑去搜尋,若要找避難處的話,記得留下記號指引救難人員您避難的地點。
4. 想辦法與外界聯絡,等待救援的這段時間,注意保暖,食物盡可能有效分配,讓自己能撐更長的時間。
作者: Adam Wu
審稿: 姜冠宇醫師
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