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N95口罩能有效捕集比其纖維間距更小的微粒(92/5/21)
勞工安全衛生研究所
最近媒體報導某些學者質疑防塵口罩對細小病毒的捕集效率,引發醫護人員之恐慌,紛向本所查詢,本所特別予以回應及說明。
文獻上顯微鏡圖片,我們可很清楚的看到細小微粒被有效捕集在纖維上,再者根據勞工安全衛生研究所測試數據,防塵口罩在細小的微粒,捕集效果反而變好,因此N95口罩對於SARS冠狀病毒有適當之捕集能力。
防塵口罩依賴纖維捕集病人飛沫能力不只是看口罩纖維的間隙,當微粒隨著氣流通過這些纖維周圍,若碰到纖維就被捕集下來,圖1為口罩顯微鏡下纖維構造,纖維間距離估計約16微米﹙以5微米直徑,填充密度10%計算﹚,在微粒隨著氣流通過口罩,圖2為各項捕集機制,一般都可認知的,較大粒徑微粒較不容易隨氣流改變方向,捕集效率較高。另外一面,當微粒粒徑小到一定程度,因為擴散作用及靜電作用,捕集效率也會上升。
對於細小粒徑的微粒,因本身會有隨意震動的特性(擴散作用,就像有機蒸氣在靜止的教室前面,慢慢擴散到教室後面),再者微粒粒徑越小相同質量下會有更大的表面積,容易產生靜電,且在帶相同靜電電荷下,靜電力作用會更明顯,這二種擴散及靜電作用,對於越細小粒徑之微粒都越強烈,因此捕集效率都會增加,圖3為80年代文獻之照片,顯微鏡下,可清楚看到纖維捕集較小微粒的照片。圖4為本所實際測試數據圖,可看到細小微粒,效率都增加。
由於對於較大粒徑微粒及較小粒徑微粒都有特定作用,因此防塵口罩會有一個捕集效率最差的微粒粒徑,理想上驗證規範會採取最難捕集但也可行的測試條件進行測試,因此一般測試微粒粒徑所代表的就是該規範認為最難捕集的粒徑大小(確保其他粒徑的捕集效率都會比此高,例如美國NIOSH就是選用數量中位粒徑(CMD)0.075±0.02微米﹙μm﹚,標準差(GSD)1.86進行測試,此粒徑對於近年來發展之帶靜電濾材,一般被認為是最難捕集的粒徑),相同的其他測試規範也有此考量。因此若能正確使用N95口罩,代表最少能捕集任何粒徑微粒之95%以上。
最近有一些學者對於防塵口罩捕集病毒之能力提出質疑,可能學者忽略口罩捕集微粒的機制,防塵口罩捕集原理,屬於氣膠學的基本原理,學者可參考相關資訊。
圖1 電子顯微下口罩纖維之照片
圖2 口罩纖維捕集機制示意圖

圖3 80年代文獻,顯微鏡下口罩纖維捕集細小微粒照片
﹙引用H.Jodeit and F. Loffler,The Influence of Electrostatic Forces upon Particle Collection in Fibrous Filters, The Eleventh Annual Conference of Association for Aerosol﹚
圖 4 不同口罩對於顆粒狀有害物濾除效率比較圖(每分鐘85升流量)