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医用外科口罩:口罩的发展现状及前景

发布日期:2020-03-13 浏览次数:
 当下由于燃煤、机动车尾气排放、工业排放、道路扬尘等原因,导致大量的一氧化碳和细小微尘颗粒产生,使得全国各地的PM 2.5颗粒物均大幅度超标。有的地区甚至经常出现雾霾、沙尘暴等天气。医用防护口罩

中国工程院院士、广州呼吸疾病研究所所长钟南山曾在某论坛上指出,近30年来我国公众吸烟率不断下降,但肺癌患病率却上升了4倍多,这可能与雾霾天气有一定的关系。雾霾的组成成分非常复杂,包括数百种大气颗粒物,其中危害人类健康的主要是直径小于10μm的气溶胶粒子,它能直接进入并粘附在人体上下呼吸道和肺叶中,引起鼻炎、支气管炎等病症,长期处于这种环境还会诱发肺癌。

除了致癌,雾霾天还是心脏杀手。有研究表明,空气中污染物加重时,心血管病人的死亡率会增高。阴霾天中的颗粒污染物不仅会引发心肌梗死,还会造成心肌缺血或损伤,尤其是长期在室外工作的人员。

目前针对这一问题人们还没有一个简单、有效的解决办法,口罩是大家唯一的选择。当下市场上的口罩种类繁多,有普通的棉纱口罩、抗辐射口罩、专业的医用口罩及普通的民用口罩等。然而人们在选择合适的口罩方面却没有正确的认识,只是盲目地跟风。

因此现就市场上常见的几种类型口罩的结构、功能及各自的特点进行分析,旨在给不同的消费人群在选择口罩时提供一个有益的参考;同时指出了现有口罩设计的不足,为未来口罩设计和发展提供一定的思路。

一、口罩的消费群体

1、普通消费者

每每走到工地旁总会看到尘土飞扬;上下班高峰时,拥挤的车厢中总是闷得难受;在感冒高发季,总会担心无辜被传染。因此,口罩出现在了普通人的生活中。由于感冒病菌一般通过飞沫在空气中传播,普通人若戴口罩患感冒的几率可以降低40%~50%。除感冒人群宜佩戴口罩外,老年人、儿童也尤其需要。口罩对于预防过敏性鼻炎也十分有效。小儿佩戴口罩需要留意,不能让口罩堵塞鼻孔,影响呼吸。在地铁车厢、商店卖场等公共场所佩戴口罩能够有效隔离空气中灰尘等有害物,防止鼻粘膜感染。

2、医务人员

医务人员因为自身所处特殊的工作环境中具有各种的病菌及易传染的空气中的飞沫和血液,所以佩戴口罩作为自身健康的保护显得尤为重要。医用口罩因为不同的科室应对不同程度不同种类的要求,导致配备也不尽相同,大致可分为3种。医用外科口罩

医用防护口罩

其作用是靠佩戴者呼吸克服部件阻力,过滤空气中的微粒,阻隔飞沫、血液、体液、分泌物等,口罩的过滤效率较高,执行国家标准GB 19083-2003《医用防护口罩技术要求》。其采用的滤料级别为N95,即市面上所称的N95口罩,其中,N95表示该等级滤料对非油性颗粒的过滤效率不小于95%。经常进出隔离室的医护人员或与甲型H1N1流感患者密切接触者建议选用N95防护口罩。

医用外科口罩

它是由临床医务人员在有创操作过程中所佩带,为接受处理的患者及实施有创操作的医务人员提供防护,阻止血液、体液和飞溅物传播。口罩的细菌过滤效率应不小于95%,对非油性颗粒的过滤效率应不小于30%。执行的是医药行业标准YY 0469-2004《医用外科口罩技术要求》。

③其他口罩

医用护理口罩、一次性卫生口罩、一次性使用口罩等普通卫生口罩,其相关技术要求执行企业注册产品标准。由于缺少对非油性颗粒过滤效率的要求,或者对非油性颗粒的过滤效率的要求比医用外科口罩和医用防护口罩都低,其防护作用有限,可以用在医疗单位或者家庭一次性卫生护理,但不得用于临床有创操作过程中。其对病毒或细菌不能起到完全的防护作用,对防护甲型H1N1流感的作用是非常有限的。

3、特种行业人员

现如今汽车产业越来越火爆,汽车尾气对人体的危害巨大,汽车尾气排放的主要污染物为一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOX)、铅(Pb)等。汽车尾气与其扬起的飞尘极大地污染了户外环境,因此,长期工作在这种环境的一线工作者,如交通警察、城市清洁员等户外工作者,饱受污染废气侵蚀。

长期直接呼吸高尾气浓度与扬起的飞尘混合的污浊空气,对人体身体健康无疑是极大地威胁。所以特种行业人员佩戴功能性口罩是非常有必要的,让口罩阻隔掉对人体有极大危害的气体,才能保证工作人员的身体健康,他们才能更好地为社会服务。

二、口罩的种类

口罩的生产可利用不同的材料,不同的工艺,达到不同的过滤效果。目前市场上的口罩主要有普通民用口罩、医用口罩和功能性口罩等。

1、普通民用口罩

普通民用口罩是一种日用保健品,主要用于御寒,其材质、规格没有统一要求,对疾病的预防没有效果。一般由3层组成,表层为机织和针织布,中间为无纺布絮层,里层多为纯棉针织布,触感柔软。

由于其各层面料的缝隙孔洞相对较大,只能对空气中的大颗粒粉尘起一定的过滤作用,对PM2.5的微尘粒子不能进行有效屏蔽和过滤。部分口罩的气流阻力较大,佩戴呼吸不畅,且透湿性不好,里层接触口鼻的部分会潮湿,若没有勤于清洗,容易滋生细菌,极易发生交叉感染,不符合卫生要求。

2、医用口罩

一次性外科医用口罩

采用2层非织造布作为口罩的滤材,主要是为了防止医患之间的感染或医务人员吸入环境中的病菌而被感染。外科口罩经过耐水加工,可以减少佩戴者暴露在患者血液或液体中病原体下的危险。由于非织造布的缝隙孔洞较大,且口罩边缘并非密合脸形设计,大多数情况下只能起到遮挡作用,阻尘效率仅为10%~20%,无法阻挡PM2.5颗粒物。

②标准医用防护口罩

标准外科医用口罩一般由3层组成,外层有防水作用,可以阻止飞沫进入口罩里面,中层起过滤作用,靠近口鼻的里层用以吸湿,确保佩戴者唇部干爽、舒适。滤芯一般采用超细纤维作为熔喷材料,超细纤维随机排列,形成大量微小孔隙。整个口罩采用折叠型设计,以提高口罩与佩戴者的脸部密合度,可以阻隔5μm的颗粒物90%以上。由于滤料较薄,大大降低了空气过滤的阻力,舒适感较好。

③医用纱布口罩

医用纱布口罩呈平面折叠型,采用12~15层经严格消毒程序处理过的医用纱布制成,能有效抵挡细菌及病毒。但这种类型口罩在结构上与人的脸部紧密度不理想。

据测试,24层纱布口罩对的过滤效率仅为36.8%。纱布口罩的阻尘原理是机械式过滤,即当粉尘冲撞到纱布时,经过层层阻隔,将一些大颗粒的粉尘阻挡在纱布中。所以厚的棉纱口罩能对大颗粒的粉尘起到一定的防尘作用,但有害气体和一些微细粉尘,尤其是5μm以下的细颗粒物,就会从纱布的网眼中穿过去,进入呼吸系统。而且长期佩戴厚棉纱口罩,会让人感觉呼吸不畅,很不舒适。

④防非典口罩

防非典口罩也称为N95型口罩,N是指这种口罩适合在非油性场合中使用,95是指这种口罩在使用过程中能过滤掉体积≥0.3μm的微尘95%以上。这种口罩原指符合国家职业安全登记标准的工业用防微尘安全防护型口罩,2003年被世界卫生组织指定为防非典专用口罩。

N95型口罩造型独特,中间凸起成杯状,与人的口鼻部位十分吻合,并有一定的过滤空间。同时,它的边缘部分与人的脸部密合程度较严,能防止非典病毒对人的口、鼻部位接触感染。口罩过滤层通常采用经过静电加工后的丙纶熔喷无纺布作为滤材,微尘过滤效能特别突出。

3、功能性口罩

活性炭口罩

活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形多孔碳,主要成分为碳,还含少量氧、氢、硫、氮、氯等。它具有石墨一样的精细结构,只是晶粒较小,层层间不规则堆积。具有较大的表面积(500~1 000m2/g),有很强的吸附性能,其表面能吸附气体、液体或胶态固体;对于气体和液体,其吸附物质的质量可接近于本身的质量。

其吸附作用具有选择性,非极性物质比极性物质更易于被吸附。常用于气体的吸附、分离和提纯,溶剂的回收,作为糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂,饮用水及冰箱的除臭剂,防毒面具中的滤毒剂等,还可用作催化剂或金属盐催化剂的载体。早期生产活性炭的原料为木材、硬果壳或兽骨,后来主要通过煤经干馏、活化处理后得到。

活性炭生产方法有:⑴蒸汽、气体活化法,利用水蒸气或二氧化碳在850~900℃将碳活化;⑵化学活化法,利用活化剂放出的气体,或用活化剂浸渍原料,在高温处理后都可得到活性炭。

活性炭具有微晶结构,微晶排列完全不规则,晶体中有微孔(半径<2×10-9 m)、中孔(半径2×10-9~5×10-9 m)、大孔(半径>5×10-9 m)等,使它具有很大的内表面,比表面积为500~1 700m2/g。这决定了活性炭具有良好的吸附性,可以吸附废水和废气中的金属离子、有害气体、有机污染物和色素等。

活性炭纤维是20世纪70年代开发出的新型功能性吸附材料,它采用有机纤维为原料,经碳化、活化后制成。纤维直径小,吸附质扩散路径短,使其对吸附质显现出良好的动力学特征,吸附、脱附速率相当快。

活性炭纤维防护口罩由活性炭纤维内芯、无纺布内罩、白色纯棉布外罩和鼻夹组成。活性碳纤维防护口罩的主要特点为:具有防毒、滤菌、除臭、阻尘等功效;特别适用于含有有机气体、酸性挥发物、农药、SO2、Cl2等刺激性气体的场合,防毒、除臭效果显著。

②3M口罩

3M口罩,通过覆盖人的口、鼻及下巴部分,形成一个和脸密封的空间,靠人吸气迫使污染空气经过过滤。口罩本体通常用防颗粒物的过滤材料制成,由2根头带或耳带固定,依靠鼻夹保证鼻部密合,不需要更换配件,失效后需要整体废弃,也称随弃式面罩。

由于使用中不断有粉尘等颗粒物沉积在滤材中,使用一段时间后呼吸阻力会自然增加,使用者会感觉越来越不舒适,因此有的口罩表面增加了一个单向开启的呼气阀,可降低呼气阻力,呼气阀为口罩上的止回阀,只允许呼出气体通过它排出面罩,并帮助排出湿热空气,吸气时该阀关闭。

3M口罩主要分为工业防护和医用防护,虽然其防护等级均达到国家相应的标准,但并不适合普通消费者防范雾霾佩戴,尤其不适合孕妇、小孩、老人使用。

而且,雾霾颗粒中夹带的细菌病毒是对健康损害极大的因素,但3M防护工业口罩并没有涉及对细菌病毒的防护处理。且该口罩是一次性使用,整体成本也偏高。

③PM2.5口罩

PM2.5口罩是商家刚推出的一种新型防尘口罩,由3部分组成:表层为普通机织面料,里层一般为纯棉机织面料,中间为可以更换的滤芯组成。

滤芯的表里两层为普通熔喷的非织造材料,中间夹一层超细纤维熔喷非织造材料。超细纤维无规排列形成微孔,一方面可以阻挡直径超过微孔孔径的微小颗粒物,另一方面微孔的存在有益于佩戴者呼吸。虽然滤片材料具有一定的过滤性能,但滤片面积比口罩整体面积小,因此一些粉尘会从滤片四周的布的孔洞中进入到口罩内,降低了口罩的过滤效果,且滤片的插入也加大了呼吸阻力。

三、市场口罩存在的缺陷

从口罩消费者和市场现存的各种口罩性能特点分析可以看出,市场口罩设计主要以工业防护口罩和医用口罩研究为主,不仅特种行业人员在口罩市场找不到合适的口罩,就是普通消费者在众多的口罩市场也很难找到防止雾霾的合适口罩。

市场上的普通民用口罩仅停留在过去御寒的基本功能上,且民用口罩防尘效果缺乏相应的标准,导致消费者在选择口罩时很茫然。因此,口罩选择需要掌握三大原则:口罩对所应用环境粉尘的阻尘效率;口罩与面部的密合程度;口罩的舒适性。消费者在选择口罩时,一定要了解自己佩戴口罩的环境中污染物的组成,有针对性地选择适合自己的口罩。

四、特种行业人员用口罩开发途径

现在,口罩已经逐渐融入到人们的生活之中,无论是医用的防护口罩、一次性的阻隔口罩、还是御寒的普通棉质口罩都具有一定的局限性。随着国内空气质量的下降,随着平日生活空气的污染源越来越多,口罩的更新换代也应该加速。其功能性也应该随着环境的改变、需要阻隔微粒的改变而改变。

而如今,市场上缺少一种能为处在特殊环境PM2.5下的人员和特殊工作人员(环卫工人、交警、化工企业人员、皮革造纸企业人员和长期在室外工作并且容易接触污染空气的人员)而设计的口罩。正是缺乏针对这种对于特殊工种专用的口罩的研究,才一直让这类人群得不到一个健康的保障。

为此,市场需要一种针对空气中所含的有害气体及微细固体颗粒物具有良好阻碍作用的新型口罩。要求这种口罩不仅能有效吸附有毒气体和最大程度地阻挡PM2.5微细颗粒,而且需要透气、长期佩戴舒适,经济实用。

口罩可由表、里两层以及中间的滤芯组成,表、里两层可重复清洗使用。里层材料的选定不仅要确保口罩透气性好,而且要确保人体呼出的湿气能迅速排出,使人体嘴部皮肤干爽、舒适。

滤芯材料可以采用静电纺纳米活性炭纤维制成,不仅具有最大程度地吸附空气中的微细颗粒物,同时能吸附有害气体;或者采用微孔薄膜,一方面微尘颗粒能被有效地阻挡,又可将佩戴者呼出的水汽迅速扩散出去,确保口罩佩戴者唇部干燥舒适,同时由于膜很薄,所以呼吸的阻力很小,透气性较好。

此外,为节约成本,滤芯须方便更换。这样环卫工人、交通警察和长期在室外工作的人群戴上这种口罩,不仅解决了他们为空气质量所困扰的问题,而且长期佩戴舒适、透气。

从使用上来看,特种工作专用口罩的开发途径主要考虑对细小微粒的阻隔处理和有毒气体的吸附、使用面料的亲肤性和里层面料的排湿导气性。

分析口罩的消费群体和市场上不同口罩品种的特点和性能可知,市场上口罩设计主要以普通民用口罩、工业防护口罩和医用口罩研究为主,不仅特种行业人员在口罩市场找不到合适的口罩,就是普通消费者在众多的口罩市场也很难找到防止雾霾的合适口罩。

市场上的普通民用口罩仅停留在过去御寒的基本功能上,且民用口罩防尘效果缺乏相应的标准,导致消费者在选择口罩时很茫然。消费者在选择口罩时,一定要了解自己佩戴口罩的环境中污染物的组成,有针对性地选择自己适合的口罩。

口罩选择需掌握口罩的阻尘效率、口罩与面部的密合程度和口罩的舒适性三大原则。目前,国内市场上的口罩设计在舒适性方面考虑不够,不适合长期佩戴。因此,针对目前严重污染的人类生存环境,开发能有效吸附有毒气体、最大程度地阻挡PM2.5微尘颗粒,同时又能确保使用者佩戴舒适的民用口罩和特种工作专用口罩将成为未来口罩市场的发展趋势。

医用外科口罩生产:http://www.jkdlyl.com/

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