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2020年在供應(yīng)短缺的情況下為了對抗 COVID-19，美國各地的醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)通過使用紫外線 (UV) 等方法對 N95 口罩等個人防護(hù)裝備 (PPE) 進(jìn)行消毒，以便重復(fù)使用。但是關(guān)于這些方法的安全性和有效性以及如何最有成效地施行的問題仍然存在。

NIST 的研究人員發(fā)現(xiàn)，在特定條件下，紫外線可以對口罩進(jìn)行充分消毒，而不會造成任何不必要的改變。這些發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著朝著開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的、有科學(xué)依據(jù)的紫外線消毒方法邁出了關(guān)鍵一步，如果 PPE 供應(yīng)不足，這種方法在未來可能至關(guān)重要。

如今，針對紫外線對 N95 口罩的影響所進(jìn)行的最嚴(yán)格的檢測中，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST) 的研究人員表示，這些口罩可以在其形式或功能幾乎不受影響的情況下被消毒。在美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的研究期刊上發(fā)表的一項新研究中，研究人員在聯(lián)邦及私人合作伙伴的幫助下，仔細(xì)檢查了紫外線下的 N95口罩是否有病毒痕跡，并尋找其纖維形狀的變化，以及過濾氣溶膠的能力和其它特性。

結(jié)果表明，研究人員朝著設(shè)計紫外線標(biāo)準(zhǔn)邁出了關(guān)鍵的一步，這可能在未來產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

“目前，紫外線技術(shù)在醫(yī)療保健環(huán)境方面還處于起步階段，”這項研究的合著者、NIST的研究化學(xué)家和高級顧問Dianne Poster說。“而且本文中的數(shù)據(jù)有助于為這些應(yīng)用成為例行程序奠定基礎(chǔ)。”

N95 口罩為傳染性呼吸道疾病提供了強(qiáng)大的防御。“N95”中的“95”是指口罩能夠捕獲至少 95% 的小至 75 納米（十億分之一米）的顆粒，這些顆?？赡芎泄跔畈《镜扔泻ξ镔|(zhì)。然而，盡管 N95 的設(shè)計很有效，但它只供一次性使用。

2020年當(dāng)COVID-19在美國首次爆發(fā)時，對PPE的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過供應(yīng)，醫(yī)護(hù)人員轉(zhuǎn)而使用幾種方法對口罩和其它PPE 進(jìn)行消毒，包括UV-C燈，一種在其它殺菌應(yīng)用中使用的相對常見的紫外線輻射類型。

幾十年來，UV-C一直被用于清除空氣、水和表面的細(xì)菌和病毒，其應(yīng)用得到了科學(xué)研究的支持。但隨著它突然廣泛應(yīng)用于N95口罩，這項技術(shù)被推入未知領(lǐng)域，人們對如何有效應(yīng)用它知之甚少。

為了更好地了解如何使用UV-C對N95口罩進(jìn)行消毒，NIST 與 UV-Concepts（一家目前未上市用于N95消毒的UV-C系統(tǒng)制造商）和ResInnova Laboratories（一家抗菌測試公司）攜手合作。

這項新研究的作者們將N95口罩固定在 UV-Concepts 系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)架上——一個排有19盞UV-C燈并涂有反射表面的器件——然后用紫外線燈照射它們3分鐘，每回10次。

研究團(tuán)隊用含有 OC43（一種人類冠狀病毒，是引起 COVID-19 病毒的近親）的溶液浸泡了一些口罩。經(jīng)照射后，他們計數(shù)了剩余的活躍 OC43 病毒的數(shù)量，發(fā)現(xiàn)這種方法對 N95 口罩的三層都進(jìn)行了充分消毒，甚至在某些區(qū)域能使病毒顆粒失活高達(dá)100%。

N95 口罩的卓越過濾功能歸功于其三層結(jié)構(gòu)。雖然最外層和最內(nèi)層的纖維阻擋了水滴等大顆粒，但中間是更細(xì)的帶電纖維，可以電吸引和捕獲微小的亞微米氣溶膠。信息來源：SEM 圖像，A. Vladar/NIST；視頻制作，J. Wang/NIST

但是N95口罩，無論是否消毒，都取決于它們的防護(hù)能力。

“目前尚不清楚用于滅活病毒的UV-C波長會產(chǎn)生臭氧等化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)可能會損壞N95口罩中的塑料。但檢查仍然很重要，”這項研究的合著者、 NIST的研究員John Wright說。

作者們對 N95 口罩進(jìn)行了大量的測試，以了解輻照是否對它們做出了完全改變，甚至改變了單根纖維。研究團(tuán)隊使用一種稱為掃描電子顯微鏡的成像技術(shù)觀察了這些纖維，這種技術(shù)可將口罩的圖像放大2000 倍或者更多倍。兩組口罩的三層分別經(jīng)過輻照和未經(jīng)輻照，得出的圖像顯示不同組的口罩纖維尺寸或形狀沒有顯著差異。

萬一紫外線的影響比顯微鏡觀察到的要大，作者們會在其它地方尋找可能存在的變化。

Wright說，作者們測量了口罩對穿透其的空氣的抵御程度，以查看紫外線是否會使N95口罩更難以呼吸。但再一次證明，紫外線似乎沒有造成任何區(qū)別。

NIST的研究團(tuán)隊還檢查了輻射是否會干擾N95 的過濾能力或機(jī)械性能。為了確定其過濾能力，研究人員將攜帶鹽分的氣溶膠流（模仿呼出氣溶膠的大?。?zhǔn)面罩，并計算有多少穿過。為了幫助他們計算機(jī)械性能，他們用一種稱作機(jī)械測試儀的機(jī)器從口罩上剪下條帶。再一次證明，經(jīng)過輻照的口罩沒有變化。

與此同時，CDC的國家職業(yè)安全與健康研究所 (NIOSH) 的專家們也研究了在防護(hù)罩內(nèi)輻照過的N95口罩。盡管他們使用不同的方法來研究與 NIST 團(tuán)隊相同的一些口罩特征，以及口罩適合性等一些不同的方面，但他們得出了相同的結(jié)論。

將來，UV 行業(yè)的研究人員和成員可以根據(jù)作者們的數(shù)據(jù)采取初步措施，了解不同水平的 UV-C 輻射如何影響 N95口罩的性能和清潔度，這是標(biāo)準(zhǔn)化這些方法的必要條件。

更重要的是，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)方法有限且需要跨學(xué)科的許多專家、能力和設(shè)施時，這項研究展示了協(xié)作的好處。

“就我個人而言，作為一個私有、獨立的實驗室，我發(fā)現(xiàn)能夠在這個項目上與聯(lián)邦機(jī)構(gòu)和制造商合作是非常有益的，”ResInnova 實驗室總裁兼首席執(zhí)行官、該研究的合著者M(jìn)atthew Hardwick說。

“通過這類合作制定的紫外線標(biāo)準(zhǔn)可以幫助我們應(yīng)對下一次遇到的 PPE 供應(yīng)鏈緊張的緊急情況，”Poster說道。