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科工力量:N95口罩诞生史——中国被提名诺奖第一人缔造
工业用品成医护神器
N95口罩是伍连德版口罩的“衍生品”。
在第一次和第二次世界大战中,科学家们发明了一种空气过滤式防毒面具,它可以包裹使用者的整个头部,以洁净呼入的空气。装有玻璃纤维过滤器的类似口罩,也开始在采矿业中用于预防黑肺病。
3M公司是N95防毒面具的生产商。“所有这种防毒面具都是巨大的”,3M公司的健康与安全主管妮基·麦卡洛(Nikki McCullough)说,“你可以在晚上把它们洗净,然后再继续使用。”
3M公司生产的N95口罩
这些防护设备可以挽救生命,但也是一个比较重的“负担”,主要原因是安装了过滤器。它的玻璃纤维会让呼吸变得困难,而且罩住佩戴者整个头,会让人觉得闷热。
到了20世纪50年代,科学家们开始了解吸入石棉的危害,但从事石棉工作的人宁愿不戴笨重的口罩。想象一下在30度高温的建筑工地上,用橡胶包裹头部的滋味,就可以理解他们的心情。
大约在同一时间,《美丽之屋》(House Beautiful)杂志的前装饰编辑,萨拉·特恩布尔(Sara Little Turnbull)开始咨询3M公司的礼品包装部门。为了制造坚硬的丝带,该公司开发了一种技术,可以将熔化的聚合物吹入细小的纤维。
后来,特恩布尔意识到这项技术有更大的潜力。于是她开始用垫肩的材料做实验,并利用时尚行业的人脉为自己提供建议。
1958年,她在3M公司做了一场题为《为什么》(Why)的演讲,解释3M公司为什么应该更大规模地进入无纺布行业。她提出了100多个关于这项技术的产品创意,并被指派设计一个成型的胸罩。
但50年代后期对特恩布尔来说很艰难,她花了很多时间去医院探望生病的家人,遗憾的是有三位亲人离世。从悲痛中走出来后,特恩布尔创造了一项新发明,就是3M公司1961年发布的一款“气泡”外科口罩。没错,它的灵感来自胸罩的罩杯。
当3M公司得知它不能阻挡病菌时,该口罩被重新命名为“防尘”口罩。
特恩布尔的外科口罩草图
当然,在原本不存在的医学或工作场所安全上,建立口罩使用标准是很难的。到了20世纪70年代,美国矿务局和国家职业安全与健康研究所合作建立团队,为他们所谓的“单次使用口罩”建立了第一个标准。
3M公司开发了首款一次性N95“防尘”口罩,并于1972年5月25日获批。他们没有使用玻璃纤维,而是选择对原有技术进行了优化,通过将熔化的聚合物吹入细小的纤维层中,从而能将较硬的礼品丝带制成过滤器。
麦卡洛说,“在显微镜下,它们看起来就像有人掉了一堆树枝,中间有很大的空隙。”
作为粒子,不管是二氧化硅还是病毒,飞进这个像迷宫一样的棍子时,它们会在转弯时被卡住。3M还在材料中加入了静电荷,因此即使是更小的颗粒也会被吸附到纤维上。与此同时,存在很多的大空隙,进而保证了呼吸的顺畅。
戴N95口罩的时间越长,它过滤颗粒物的效率就越高,被吸附的颗粒会帮助吸附更多。但随着时间的推移,佩戴者呼吸会变得越来越困难,因为纤维之间的缝隙会被颗粒堵塞。这也为什么N95口罩不能在尘土飞扬的环境中,一次佩戴超过8小时的原因。
标签 N95口罩 华人医生-
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- 责任编辑: 陈辰 
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