《肆虐非洲死亡率達73%的病毒：還是敗給了僅0.3毫米厚的面罩》

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新冠病毒被定位爲生物安全等級爲3級的病毒，致死率等參數均低於4級病毒。被生物安全等級列爲4級的病毒如埃博拉病毒，肆虐非洲死亡率達73%。面對病毒的攻勢，人類該怎麼辦？別怕，我們還有黑科技，目前最先進的正壓防護服，配上僅0.3毫米厚堪稱黑科技的聚氨酯複合面料製造的面罩，成功制服了病毒。

對抗新冠病毒的戰役仍然在繼續中，我國的防控措施無疑在世界範圍內起到了標杆性的作用，當前國內的新冠病毒爆發已經被有效遏制，只有零星幾起事件發生，且主要以國外輸入所引發。從我國抗擊新冠病毒的戰役可以看出，大規模傳染病爆發之後仍然是可防可控的，只要正確運營科學的防控手段和方法，就可有效遏制傳染病的傳播。在新冠疫情中，我們最缺的物資其實並不是口罩，而是防護服。口罩的生產比較簡單，量產速度提升很快，但是防護服就不一樣，針對不同的傳染病有不同的防護標準，導致了防護服的防護能力是有差異的。

在貧困地區，對抗傳染病的難度比城市更大，這是因爲貧困地區的交通、通訊相對閉塞，對外界信息的接收滯後、認識程度不夠，未能及時採取有效的防疫措施。且人口密度高、防控意識不高、隔離和居住條件差等都增加了貧困地區對抗傳染病的難度。這時候就需要科技的力量介入，在艱苦的環境條件下建立有效防疫措施，那麼防護服就是首當其衝的科技尖兵。

圖注：抗擊新冠病毒戰役中，非洲偏遠地區的醫護人員使用的防護服，增加了防飛沫面罩

圖注：對抗新冠病毒的關鍵在於防護服，需要隔離面罩，這樣才能保護醫護人員的安全，才能談得上治癒患者

防護服的科技創新

使用防護服最早的記錄可追溯到1880年代，德國一位醫生穿着防護服進行了手術。當然，他穿防護服的原因主要是避免弄髒自己的衣服，防護服也僅僅是普通的棉質織物。到了第二次世界大戰時期，美軍研發了一種密度較高的緻密型織物，用美洲長絨棉花的絲光紗線進行織造，每根紗線之間的間隔小於5微米，同時用吡啶季胺鹽或三聚氰酰胺疏水物進行防水處理。這樣一來這種織物就具備了隔水能力，變成了美軍野戰（外科）隔離防護服。這種工藝是初級防護服的製造技術，以高密度織物爲基礎，在表層塗上防水劑塗層，形成了初級防護體系。但這種防護服防護能力較差，且防滲透和耐水壓性能不高，而且透氣性很差。

圖注：100多年前的手術防護服，防護的目的是主要爲防止醫生的衣服被弄髒

這些缺陷導致了第二次防護服科技創新，1976年，美國一家公司開發了紡粘非織造布與熔噴非織造布進行合併，成功研發出表層物質爲紡粘材料，芯層材料爲紡粘-熔噴-紡粘三層複合材料的防護服面料。該面料汲取了熔噴非織造布過濾效果好、紡粘非織造布強度高的特點，製造出來的防護服強度高，透氣性好，還能在一定程度上過濾病原菌。紡粘-熔噴-紡粘複合面料的出現也有缺點，就是無法滿足高傳染病的危險區防疫需求。美國Gore公司用聚四氟乙烯微孔薄膜爲原料，研發了一種聚四氟乙烯薄膜，覆蓋在防護服外層，微孔工藝可控制在小於0.3微米的範圍內。這是因爲0.3微米孔徑可讓人體溼氣發散出去，但又可以隔離患者噴灑的血液。

圖注：聚丙烯紡粘非織造布微觀圖像

隨着高分子材料的研發和技術提升，聚乙烯微孔薄膜開始成爲目前主流防護服的製造原料。在聚乙烯中加入碳酸鈣顆粒，經過這道工序製造出的防護服還能隔離飛沫氣溶膠等有害物質，因此能夠用於SARS病毒的防疫需求，至此，人類終於有了能夠對抗生物安全等級爲3級的病毒的防護服。但這還不夠，2014年2月，西非爆發了一波最嚴重的埃博拉病毒疫情，短短几個月內造成5000多人死亡，1.3萬人感染，死亡率最高時達到73%，也是迄今發現的致死率最高的烈性傳染病之一。

2014年爆發埃博拉病毒的國家爲幾內亞、利比里亞、塞拉利昂等貧困地區，這三國GDP總和只有170億美元，人口總數爲2500萬人，都是世界上最不發達國家之一。如果全靠西非的科技和醫療力量是絕對無法控制住埃博拉病毒，且要控制住埃博拉病毒，除了治療手段外，第一關就是要有一種更加先進的正壓防護服。

圖注：這是目前應用最多的防護體系，口罩加眼罩，可對抗新冠病毒

正壓防護服技術在西非立功

埃博拉病毒是目前人類面對的最危險病毒之一，處於生物安全等級最高級：第4級。艾滋病病毒雖然有較高的致死率，但是傳播途徑被限制，沒有埃博拉病毒兇險。生物安全等級第4級病毒具備空氣傳播能力，且沒有有效疫苗和治療方法，醫護人員需要經過極爲嚴格的培訓和操作，才能從事此類對抗病毒的相關工作。

埃博拉病毒首次發現的時間是1976年，到今天仍然不斷爆發，最關鍵的原因就是隔離和防護措施沒有到位，該病毒潛伏期最長爲21天，但一般在感染14天內死亡，具有病程短、爆發快等特點，一旦爆發可摧毀當地的國民經濟和公共衛生體系。西非國家又恰恰處於世界上最貧困的地區，聯合國、國際紅十字會在西非建立了快速診斷和就地隔離體系，纔有效遏制了埃博拉病毒的傳播。其中就地隔離體系中最重要的環節就是醫護人員接觸病毒攜帶者時，需要穿着目前最先進的正壓防護服。

這種防護服一般也用於生化作戰，屬於多層式連體生物防護服。前文提到使用聚乙烯微孔薄膜製造的防護服還需要進行一道工序的處理，以對抗噬菌體滲透，我國GB 19082-2009《醫用一次性防護服技術要求》所製造出來的防護服沒有對微生物穿透性進行要求，因此無法用於對抗埃博拉病毒。在美國NFPA 1999-2018標準和歐盟EN 14126-2003標準中，都對生物滲透性進行了要求，但也只能一定時間內防範噬菌體滲透突破，也無法用於防範埃博拉病毒。由此看出，正壓防護服在工藝要求有別於傳統的防護服。

圖注：發生在利比里亞首都的一起清理隔離事件，醫護人員使用未配備面罩的整體式防護服，但這樣的裝備在西非已經算是頂尖了

圖注：這就是非洲抗疫現狀，只有醫護人員穿着防護服，人羣意識淡薄和物資不到位也是疫情爆發的原因

圖注：正壓式防護服

圖注：正壓式防護服

我們以法國DELTA公司研發的正壓防護服爲例，這是一種生物安全四級、全身式防護服，頭部、軀幹和四肢都包裹在防護服內，採用電動送風的形式向防護服內送風。表層材料爲瑞士研發的多用途層壓膜材料，厚度爲100微米，每平方米質量爲100至150克，透明頭罩採用0.3毫米厚度的聚氨酯透明膜材料覆蓋。

頭罩是防護服接觸患者概率最大的部位，因此其製造工藝比較複雜，需要將聚氨酯母液製備成0.1毫米和0.2毫米的膜，分別在35MPa壓力下製造，將聚氨酯與面罩結合，形成聚氨酯複合面料，厚度不超過0.3毫米，每平方米質量爲180克，醫護人員頭戴時不覺得太重。

複合面料還需要有抗撕扯能力，因爲在控制患者的過程中可能出現反抗、搏鬥，一旦面罩被打破，那麼醫護人員就很可能被感染。從防護性能上看，透明頭罩具備隔離噬菌體、脊髓灰質病毒、血液等，在20kPa的靜水壓下微生物無法穿透面罩。

正壓防護服技術的出現讓埃博拉病毒得到了有效控制，大大降低了醫護人員感染的概率，對西非控制埃博拉病毒疫情是功不可沒的。因爲埃博拉病毒可存在於患者的任何一個部位，包括血液、體液、皮膚、排泄物、嘔吐物，患者使用過的任何一個物件都可能是潛在的感染源，如果沒有正壓防護服，那麼埃博拉病毒很可能在全球肆掠。

正壓防護服應該說是防護服領域最先進的科技與創新，拋棄了傳統的防護策略，使用揹負在後背上的電動送風系統向防護服內送風，實現防護服內部正壓。一方面可檢驗防護服是否完全與外界隔離，如果還留有縫隙或者防護服破損，就無法實現全面隔離；另一方面也便於噴淋沖洗。

圖注：接觸埃博拉病毒之後，正壓式防護服便於清洗

抗擊新冠病毒戰役中小試牛刀

在本次對抗新冠病毒的戰役中，我們用到最多的防護服是基於GB 19082-2009《醫用一次性防護服技術要求》所製造，這是一種一次性非織造防護服。從標準標號可以看出，這是2009年頒佈的，時間點位於2003年SARS疫情之後，可有效針對呼吸系統的傳染病防疫需求。在性能層面看上，符合該標準的防護服具備液體阻隔能力（靜水壓最大值爲1.67kPa時不會發生滲透）、防血液滲透能力（患者的血液如果噴濺在防護服上，不會發生滲透）、不沾水、防飛沫氣溶膠滲透能力高於70%（對大小爲0.14微米、140納米直徑的病毒個體隔離成功率）。

除了對抗病毒性能外，還需要有一定的舒適性，不然醫護人員穿着久了就會出現不適，影響隔離效果。2009版的標準制造出的防護服雖然不及正壓式防護服，但能滿足對生物安全等級爲3級的病毒（SARS病毒、炭疽芽孢桿菌、鼠疫等）防護要求，無法對抗生物安全等級爲4級的病毒（埃博拉病毒、拉沙病毒等）。我國生產的防護服還支援到其他國家，根據中國海關總署的數據，在今年3月，累計出口的防護服達到3700萬件，口罩達到38億隻，爲全球抗擊新冠病毒起到了中流砥柱的作用。