專家認證「口罩可以戴5天」　2大天敵一碰就失效

▲「口罩」的空氣過濾的原理和使用口罩時的應注意事項。（圖／ETtoday記者攝）

出處／臺灣不織布工業同業公會

文／謝克勤

鑑於此次冠狀病毒的快速傳播，對經濟、社會民生及有疫情的國家都造成極大的影響，民衆恐慌之餘，口罩大量缺貨。口罩原本是一個極其普通的生活用品，由於在空氣過濾產品中，屬於毛利較低的產品，故生產的廠商不算多，疫情一旦暴發，並加上大衆的恐慌，供給不足的現象，就益發的嚴重了。

筆者看到市面上和電視裡對於口罩使用方式的報導，多有不足的地方，因筆者從事的工作是空氣過濾和靜電棉(口罩裡的主要過濾材料）方面的研發和應用，故在此想和大家說說什麼是『口罩』， 一些空氣過濾的原理和在使用口罩上應注意的事項。

1.空氣過濾的原理空氣過濾和水過濾及一般過濾的原理不一樣，筆者不想在此對空氣過濾的原理，多做贅述。但要介紹一個新觀念，傳統過濾的概念，就是通過孔隙的大小，來過濾掉比孔隙大的物質和顆粒，但在空氣過濾中，卻不一樣。有一個專有名詞，我們注重的是 穿透率最大的粒徑（Most Penetrating Particle Size: MPPS），穿透率最大，表示濾材攔截的效果最差，所以效率最低，MPPS代表的是一塊濾材在一定的使用參數下，在某個氣溶膠粒徑下，效率是最低的。在現今口罩效率使用的範圍內，MPPS大概在0.3微米（0.3 micron）左右。那效率和穿透率的關係是什麼呢？例如一個90%效率（E）的篩檢程式。如下圖所示：

濾材效率和氣溶膠粒徑的關係

它的穿透率（P）是10%，它們的關係是 100%-P=E。0.3微米的大小是多少？一根頭髮的直徑大概在50-100 微米左右，大概是一根頭髮的幾百分之1而已。穿透率最大的粒徑，也就是效率最小的粒徑，如果MPPS=0.3微米，表示空氣過濾效率在0.3微米時是最低的，空氣中比0.3微米小的和大的氣溶膠 （Aerosol/Particulate） 的過濾效率都比0.3微米要高。如圖所示，在粒徑=0.3微米時，效率是最低的，可能和一般人的想法不一樣，粒徑很小的氣溶膠反而是很好過濾的（過濾效率高）。 這也就是在空氣篩檢程式的測試和評估時，在0.3微米的空氣過濾效率是很重要的一個指標，因爲在這一點效率是最低的。

2.口罩和靜電棉（Electret）口罩，傳統的空氣過濾材料，如果想要達到較高的過濾效果，壓損可能較高，壓損高意味着阻力大，也就是吸氣時較費力，爲了要達到較高的初始效率及較低的吸氣阻力（低壓損），靜電棉在口罩的應用中被廣泛的使用。什麼是靜電棉？簡單的說就是某些特殊的過濾材料，在經過特殊的程式和步驟後，在不改變材料的物理性質下，讓這些過濾材料纖維的表面上產生靜電和靜電電場，藉以增加濾材的過濾效果 (Additional Dielectricphoretic force，Columbic Force and Image Force），因物理性質不變，濾材的阻力不會增加。但靜電棉的種類繁多，而且加靜電的方式很多，且和濾材本身的材質純度以及添加劑的種類和其它因素，故靜電加上去後，效率增加的多寡不一。加上靜電的靜電棉，有時會因其他的因素降低靜電的效果，主要影響的因素如下：

A.時間效應和環境效應靜電棉中的靜電強度的維持和儲存的時間及儲存的環境有關，所有的靜電棉，隨着儲存時間都會有不同的影響，筆者曾服務於一家主要生產靜電棉的廠商，對市面上的靜電棉儲存時間的影響做過評估，曾將10多種市場上的靜電棉（包括用在口罩上的熔噴濾材）做過實驗，所有材料都放在實驗室的同一地方，經過2年的實際評估（每個月對這些靜電棉做一次測試，得到效率和壓損的資料），發現有的材料2-3個月後，靜電就消失了30-90%，但有些材料，2年後，靜電效果的降低只有1-5%。好的靜電棉材料，甚至可以維持 10-15 年，靜電的效果只消失5%。至於存放的環境，溫度和溼度不宜太高。溫溼度對靜電棉都有影響的，尤其是溫度溼度都高的地方，靜電消失的很快。筆者看到電視上有人用微波爐來消毒口罩，那會讓口罩的效率降低的。

B.不可用酒精去消毒口罩酒精是口罩/靜電棉的天敵，在實驗室裡做靜電棉實驗，如要消除靜電棉濾材中的靜電，看看不加電的效率時，就是用酒精去除纖維上的靜電。酒精和酒精揮發的氣體都會降低口罩的過濾效率，故千萬不可將酒精噴在口罩上。醫務人員，尤其應該注意，因爲他們所處的環境中，使用酒精的頻率和所處的環境中酒精氣體的濃度都是較高的，如口罩供應充足，應注意更換，即使是N95 的口罩也一樣。

另外要說明一點觀念，一個效率在0.3微米， 效率是90%的口罩和一個效率是99%的口罩，它們的差別不是隻有 9%，而是十倍（1000%），因爲如果有10000個病毒通過這兩種口罩時，通過90%效率的口罩的病毒是1000，而通過99%效率的口罩的病毒是100，1000/100=10 這就是差別爲何是十倍而不是隻有9%。有時看到電視上救治冠狀病毒肺炎病人的醫生，只帶普通的醫用平面口罩，筆者都會很替他們擔心，因爲除了效率較低，平面口罩的密封性也很差，更加重了危險性。

C.油性氣溶膠（Oily Aerosol）及水性氣溶膠（Liquid Aerosol）油性氣溶膠或水性氣溶膠對靜電棉/口罩效率有較大的影響，和平常固態氣溶膠（Aerosol/Particulate）比起來，如環境中有較多的油性/水性氣溶膠，口罩效率的會減少的較快，因爲當油性和水性氣溶膠收集在靜電棉的纖維表面時，接觸面積較大 （是面接觸而不是固態氣溶膠的點接觸），故對纖維和纖維間因靜電所產生的電場強度，有較大的傷害。

所以如果工作在有高濃度油性／水性氣溶膠環境中（餐廳廚房，石化廠…）口罩更換頻率需較高。

另外要提到一點，就是有些以氣體形式存在化學物質，在環境中如果濃度太高，對口罩中的靜電棉的靜電強度也會有負面的影響。

3.細菌（Bacteria）和病毒 （Virus）細菌（~0.3-30 微米，相對來說要大的多）和病毒（~0.004-0.4 微米，相對來說要小的多）對人體都會造成傷害。如前所述和圖表一所示，很小的病毒和很大的細菌都不一定是問題，但粒徑在0.3微米附近的病毒和細菌，因爲過濾效率最低，所造成的威脅，相對來說，也可能較嚴重。

細菌和病毒在物理意義上來說和平常的氣溶膠是一樣的，實驗中空氣篩檢程式（包含口罩）過濾的效果也是一樣的，國外其實有很多這方面的研究（ASHRAE，RTI…），雖然市面上的口罩對醫用和民用的口罩有所區別，但如果在口罩供給趕不上需求時，戴口罩本身比是否戴的是醫用口罩來說要重要的多。

這次的冠狀病毒的傳染很快，除了常見的飛沫傳染，可能和病毒氣溶膠化（Aerosolized）有很大的關係，氣溶膠化指的是當人咳嗽，打噴嚏甚至說話和呼吸時，都會製造氣溶膠（Aerosol/Particulate），病毒有可能是單獨或混在唾液裡被放出體外，當唾液裡的液體因外界的相對溼度較低而蒸發時，剩下的就是病毒或是有病毒附在上面的氣溶膠了，病毒和有病毒的氣溶膠的粒徑可能都很小，可以漂的很遠，也就是產生後，危險半徑大大的增加了！

4.配戴口罩所需注意的事項筆者最近對數種市面上一般使用的口罩材料（N95以下），做了效率和吸氣阻力的測試，在此對測試的步驟不做贅述，發現在0.3微米的效率爲 13-92%，如前所述，穿透率爲8-87%，也就是市面上口罩的性能有很大的差別，可以說好壞之間有超過10倍（87/8 >10）的差別，國際上對於高效率的口罩都有很完整的標準，但對於日常使用的口罩，這一塊的標準是有待加強的，尤其是碰到有疫情的時候。

i.戴口罩時的密封性是很重要的戴口罩時，特別要注意密封，如果密封不好，過濾細菌和病毒的效果，會大打折扣，尤其是醫務工作人員，需戴較高效的口罩（N95以上，R，P 級別），以N95的口罩爲例，很多的N95口罩，在0.3 微米的效率都在99%以上（穿透率<1%）， 即使只有少量的漏氣，例如3%，那也意味着防護力大大的減少，和1% 穿投率比較，至少有3倍的差別。日常戴口罩，如果有漏氣時，往往會大於3%. 在先進國家，對於在有嚴重傳染病人的環境裡工作的人員，戴口罩後都需經過密封測試（Respirator Fit Test），確定有足夠的防護力，才讓他們進入醫療機構和病房. 高效的口罩，雖然效率高， 但吸氣的阻力也較高，有時很難長時間佩戴，尤其是心肺功能不好的人，故在有傳染病人的危險區域工作的人，會直接戴有pump（battery operated）和100%效率過濾罐的全面罩式的防毒面具，因過濾的空氣是打入面罩內， 是正壓，不會有呼吸困難的問題，另外可以防止病毒從其它器官（如眼睛和鼻子）進入人體。其它效率低於N95口罩的密封性也很重要，要記住，戴口罩不是一種形式，而是一種保護。因爲沒有這層保護，後果可能是很嚴重的，如有醫用的膠帶，可用膠帶將口罩和麪部接觸的地方貼上膠帶以減少漏氣。

ii.口罩的選擇市面上的口罩種類很多，分類也很複雜，在各式口罩供應充足時，可以按類別佩戴，但如果供給不夠，重點就成爲戴口罩而不是口罩的類別了。

N95口罩，效率高，但因吸氣阻力大，並不是一定需要，可選擇N95以下的口罩。 但醫務人員在受污染的環境中工作時，在身體能夠負荷的前提下，可選擇N95以上，甚至全面式的防毒面具。

立體式口罩和平面式口罩有差別嗎？答案是：有的，立體式口罩的密封性較平面式口罩的密封性要好。另外口罩中靜電棉的效率對通過氣體的面速（face velocity）較敏感，面速增加，氣溶膠通過濾材的時間會減少，所以靜電棉中靜電電場對氣溶膠的吸引力也會減少，過濾效率會降低，效率降低也就是降低了防護的能力。一般來說，人類呼吸的吸氣量大概是5-8 lpm (公升/分鐘），一次吸氣和呼氣的氣體容量大概是 500 cc。相對來說，但並不是絕對，立體口罩的可利用濾材面積較平面口罩的濾材面積要大且較均勻，平面口罩的有效過濾面積大都僅限於口鼻附近，尤其是在鼻子的下方，局部面積的面速在吸氣時會較高，故平均的過濾的效果和效率可能沒有立體口罩高。

iii.口罩使用的壽命在供應充足的情況下，按照指示使用，但在現今口罩供應緊缺且有疫情的狀況下，延長使用的時間，問題一般不大，至於延長使用時間的長短，則視每日戴口罩的時間，所在環境中氣溶膠的濃度及口罩的供給來決定。前提還是要戴口罩！一般如不在高危環境下工作的人，一片一次性的口罩用個3-5天，是沒有什麼問題的。防疫物資畢竟要留給最需要的人。照顧冠狀病毒病人的醫務人員則不一樣，可能更換口罩的頻率比平時還要高。這也就是爲何一線醫務人員的防護品一定要充足。電視或日常生活裡，看到有人戴好幾層口罩，有幫助嗎？答案還真是肯定的！空氣篩檢程式的濾材裡若有數層材料，效率的計算方是Ptotal=P1*P2*P3….，這裡的P是穿透率，有人戴了兩層口罩，在0.3微米時，第一層的效率是40% （穿透率爲60%=0.6），第二層的效率是70%（穿透率是30%=0.3），兩層的總穿透率爲Ptotal=0.3*0.6=0.18(18%）， 效率可提升到82%，但吸氣阻力同時也會增加（兩者之和）。在沒有高效篩檢程式，而所處環境又需高效篩檢程式時，這不失爲一個解決問題的方法。

當口罩的使用的時間加長時，要注意的是口罩是否有損壞？切忌用酒精消毒，不要把口罩放在有機化學物質附近（尤其是易揮發的有機物質（VOC），VOC的chemical vapor會傷害口罩裡靜電棉的靜電效應。這兩天電視上有專家們在辯論冠狀病毒是否會以氣溶膠（aerosol/particulate）的形式傳播，一般感染的方式除了接觸傳播和飛沫傳播，還有氣溶膠的傳染方式，前兩者的影響範圍較小，但病毒若以氣溶膠的形式傳播，其傳播的範圍和傷害，就要大的多。與其辯論病毒是否氣溶膠化，不如儘快做些實驗去驗證，這些實驗的結果一般都可以很快得知的。

如在醫療機構和病房裡採集空氣中氣溶膠，經過培養，並計算病毒的數量就可得知。如果病毒的氣溶膠化被證實了，防護的方法，尤其是對醫務人員的防護，肯定是要升級的。當然，病毒一旦變成氣溶膠後，病毒的生命不是無限的，而是會在一定時間範圍內死亡的。但爲了小心起見，在室外，當疫情還沒有完全消失之前，最好還是戴口罩！

其它的防護品，如空氣濾清器，使用得當，也可以大大的減輕冠狀病毒以氣溶膠的方式傳播的危險，筆者的經驗和做過實驗，一箇中型的空氣濾清器，在一個密閉的空間裡，可以在20-30分鐘內，將一個25 平方米房間內氣溶膠的濃度，降低90%以上（所有粒徑 > .02 微米的氣溶膠 ）。

筆者希望此文能讓大衆對口罩材料中擔當過濾重任的靜電棉，正確戴口罩的方式及應注意的事項有所認識和說明。並希望疫情能迅速的得到控制和消滅，對在武漢和湖北，中國其它的省市及全球各地第一線奮戰的醫療人員，筆者除了表示最高的敬意外，也希望此文對他們的自我保護，有所助益。