阻隔病毒傳染 口罩先擋下飛沫

文／施建助 ( 臺北市陽明高中教師)
圖／朱怡貞

　新型冠狀病毒肺炎（COVID －19）擴散全球，醫療口罩需求暴增，甚至引發搶購潮，許多國家都出現供應短缺，一罩難求的窘境。面對粒徑細小的病毒，口罩是如何擋下它們，幫助我們抗疫呢？

口罩孔洞比飛沫體積小
　醫療外科口罩大約在一九○○年代初期開始應用在醫療領域，以保護醫療工作者近距離接觸傳染性疾病患者時，不被飛沫或血液噴濺而感染病原體。醫療口罩有三層功能設計，最外層防飛沫或血液附著，最內層吸收口鼻分泌物，中間層則有特殊濾網。這層濾網的孔隙最小大約0.3 微米（μm），冠狀病毒的大小則大約0.08 到0.14 微米（註）。病毒粒徑遠小於濾網的孔隙，口罩能阻隔冠狀病毒嗎？
　答案是可以的，因為根據世界衛生組織（WHO）的認定，冠狀病毒主要是透過飛沫傳染，也就是病毒會藏在口鼻的飛沫裡。飛沫的大小超過0.3 微米，大約是病毒的百倍，也大於醫療口罩濾網的孔隙。因此，比飛沫小的口罩孔隙就可阻擋飛沫以及被飛沫包覆的病毒。人們進出醫療院所或密閉空間，除了勤洗手，戴上口罩便是一個有效攔截病毒，保護自己的方法。

透過物理作用攔截微粒
　醫療口罩濾網的孔隙小於飛沫，可阻隔病菌微粒，如果仍有粒徑極小的粉塵、飛沫顆粒和病菌通過濾網，也會因為一些物理作用被攔截，而讓更多的空氣通過濾網，降低口鼻呼吸到的病菌濃度。



　1.擴散機制
　一八二七年，英國的植物學家勞伯．布朗（Robert Brown ）利用一般的顯微鏡觀察懸浮在水面上的花粉微粒時，發現這些微粒會做連續快速而不規則的運動。由於其他的微粒也有這種現象，後來的科學家稱這種現象為「布朗運動」。研究
發現，花粉、灰塵、粉塵等細小顆粒產生不規則的運動是由於受到周圍的水分子或空氣分子碰撞的結果。當微粒越小時，連續且不規則的隨機移動（跳動）就越明顯，隨著流體改變運動方向而擴散。由於微粒的這種運動特性，當它們接觸到
口罩濾網時，就會增加與濾網碰撞的機會，而被捕集阻隔。

　2 .慣性撞擊
　根據牛頓第一運動定律，當物體不受外力作用或外力合為零時，物體會保持原來運動的狀態，也稱為慣性定律。當空氣分子撞擊到濾網而隨著濾網孔隙改變運動方向時，懸浮在空氣中、和空氣分子同樣速度撞擊到濾網的微粒則會因為慣性
，依然維持在原本的運動方向而被濾網攔截。越大的粒子，過濾的效果越好。
　3 .攔截機制
　透過孔隙的大小，阻止比孔隙大的空氣中微粒繼續移動，達到分離的目的。
　4 .重力沉降
　通過口罩的微粒會因為重力作用而沉降在濾網表面，達到過濾的效果。粒徑越大的微粒，過濾效果越好。
　5 .靜電吸引
　空氣中的微粒會受到氣體的流動方向和周圍電場作用力的影響。口罩的中間層是具有網狀結構的靜電層，當微粒通過口罩的外層後，越小的微粒越容易因為靜電作用而被吸附在濾網。

口罩清洗會破壞靜電層
　不論是口罩的孔隙設計或是以上幾種物理作用，目的都是將飛沫微粒「卡」在口罩上，以達到過濾的效果。戴上醫療口罩可隔離病菌，但隨著使用時間增加，空氣分子會逐漸從口罩邊緣的縫隙鑽進去，因此，口罩一旦髒了或溼了，就應該 更換。此外，口罩不能清洗，否則會破壞濾網的靜電層，影響過濾效能。
　值得注意的是，戴口罩不是防疫的全部，勤洗手、量體溫、不出入疫區，減少進入密閉公共場所等，都是防護健康的重要方法呵!
（註）
微米（μm）＝ 10 ^-6 公尺（m）。人類頭髮的直徑大約30 到50 微米。
此外，在微觀領域常用的度量單位還有奈米（nm），1 奈米（nm）＝10^-9 公尺（m）。