今年初，疫情肆虐全球，當(dāng)時(shí)口罩供不應(yīng)求，國內(nèi)外均是如此，在4月24日，ACS Nano發(fā)表了一篇關(guān)于如何DIY口罩的論文，比較出利用哪種常用的布料制備出可以隔絕自制口罩，發(fā)現(xiàn)將用于布面罩的各種常用織物組合起來可以潛在地提供有效的保護(hù)，以防止顆粒的傳播，并認(rèn)為只要有間隙存在，口罩的防護(hù)作用就大大降低。截至目前，官網(wǎng)上的數(shù)據(jù)顯示，論文觀看次數(shù)已達(dá)56萬次，被引次數(shù)達(dá)63次。論文通訊作者是來自阿貢國家實(shí)驗(yàn)室、美國工程院院士Supratik Guha教授。
而在發(fā)表后2個(gè)月， 6月18日，該論文還進(jìn)行了一次修改。
到近日，9月22日，在ACS Nano最新的一期中，期刊同時(shí)上線了3篇來自美國約翰·霍普金斯大學(xué)、康涅狄格大學(xué)、美國FDA的研究人員的信件，均是針對上述的論文進(jìn)行質(zhì)疑，認(rèn)為鑒于論文中測量得到的N95口罩的過濾效率值較低，而壓降值非常低，與標(biāo)準(zhǔn)測試存在很大的出入，因此有理由相信Supratik Guha教授等人使用的實(shí)驗(yàn)裝置或儀器中存在泄漏或存在其他錯(cuò)誤源，建議進(jìn)行仔細(xì)審查。
同期，Supratik Guha院士等人對質(zhì)疑進(jìn)行回復(fù)，他們表示，通過重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)確實(shí)是高估了自制口罩過濾顆粒的效率，而且可能是稀釋誤差的原因。
在回復(fù)中，他們表示：目前的研究和重新測量表明，盡管絕對效率較低，但基于織物的相對比較，之前論文得出的主要結(jié)論仍然有效：通過縫隙滲漏會顯著影響過濾效率，較高的線數(shù)織物是可取的，多層植物可以提高過濾效果。
而且還表示，這些結(jié)論對于非專業(yè)人士來說可能是及時(shí)的、有用的，因?yàn)榇藭r(shí)公眾對布口罩的必要特性幾乎沒有考慮。
如下圖所示，在最初的測量設(shè)置中，空氣是通過21英寸長的管道從氣溶膠混合室中抽出的，并通過排氣泵從接收室中排出。通過可控地將新鮮空氣引入接收室，可以調(diào)節(jié)濾布器上的壓差，從而有效地控制濾布器的“抽氣速度”。下游顆粒計(jì)數(shù)的測量是在管內(nèi)進(jìn)行的。基于Peclet數(shù)量的考慮，研究人員沒有想到如此引入接收室的新鮮空氣會通過管子上的回流引起下游計(jì)數(shù)的稀釋。研究人員也沒有考慮到粒子計(jì)數(shù)器本身會通過管子抽出空氣，從而導(dǎo)致其他流動方式。
圖|舊裝置方案
于此，研究人員針對上述存在的問題進(jìn)行重新設(shè)計(jì)了系統(tǒng)，以確保不存在泄露問題，并重新測量了一系列布料。從對比圖中可以看見，PVC管的另一端直接連接到排氣泵，該泵通過過濾材料從混合室吸入空氣；所以重新設(shè)計(jì)的系統(tǒng)少了以前那樣的“接收室”，避免了稀釋問題。而且還改了粒子計(jì)數(shù)器。
圖|新裝置方案
從測試結(jié)果可以得知，布口罩對于預(yù)防小顆粒病毒的過濾效率顯然很低，而且對于存在間隙的口罩或者隨意穿戴的，防護(hù)效果會下降很多。因此，作者對于口罩設(shè)計(jì)建議是：迫切需要改進(jìn)可適合各種休閑使用模式和面部幾何形狀的面罩中“用戶友好”的密封設(shè)計(jì)。還有，在不增加間隙的情況下增加口罩面積也將增加整體保護(hù)。
圖|新裝置測試過濾效率結(jié)果
最后，小編啰嗦一句話，盡管咱們國內(nèi)現(xiàn)在疫情得到了很好的控制，但是人類與傳染病的抗?fàn)幰恢倍荚冢Ｍ蠹移綍r(shí)還是要勤洗手，戴正規(guī)口罩，養(yǎng)好良好衛(wèi)生習(xí)慣！
參考文獻(xiàn)：
1. Abhiteja Konda, et al., Aerosol Filtration Efficiency of Common Fabrics Used in Respiratory Cloth Masks. ACS Nano 2020 14 (5), 6339-6347
DOI: 10.1021/acsnano.0c03252
2. 回應(yīng)：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.0c04897
