一罩难求，自制紫外消毒箱，提高kn95口罩使用寿命

打望 · 发表于 2020-2-12 16:21:13

去年8月份屯了几十个3M的9501，这次派上了大用处；估摸着一时半会儿补不了货，于是自制了口罩消毒器，理论依据如下文：

口罩重复使用的研究背景2003年SARS爆发，当时口罩也一度成为稀缺物质，在SARS疫情结束后，中国台湾行政院劳委会劳工安全卫生研究所（下称研究所）就进行过一个关于“一次性口罩灭菌再使用之可行性探讨”的研究。研究目的很简单，就是看看口罩经历各种灭菌手段后，是否还能维持合格的工作状态，为我们所用。研究所选购了6款口罩进行测试，其中2款为澳标P2等级口罩，4款为美标N95（国标KN95）级别口罩。虽然研究当中没有一次性医用外科口罩，但由于口罩的防护原理是一样的，都是通过聚丙烯熔喷超细纤维材料制成的阻隔层拦截颗粒物，因此试验结果对于普通医用外科口罩而言还是很有参考意义。

研究测试结果如何？研究所的测试主要分为两个部分，1是探究不同的灭菌方法是否能有效杀灭病菌，2是经过有效的杀菌方法后，口罩的过滤能力是否有影响。

先来看第1部分：研究所采取了大肠杆菌作为模拟病菌，并把病菌通过雾化器附到试验口罩上面，然后分别使用干热、湿热、高温高压、紫外线和75%酒精这5种常见的灭菌方式，看看能不能把口罩上面的大肠杆菌消灭。最终发现只需要具备下面这些条件，5种方法都能有效杀灭大肠杆菌。

其中湿热蒸煮和酒精喷洒的杀菌方法，都需要待口罩完全干燥后才能使用，不然水汽凝结在口罩上会增加空气阻力，同时也会让口罩的过滤效率明显降低。
接下来，灭菌后的口罩可以进行第2部分的过滤效率测试：研究所测试了6款口罩（各测试5个样品，下表中数据为5个样品测试数据的平均值）在经5种方式灭菌前后的过滤效率，其中湿热处理（蒸煮）、高温高压和酒精处理这3种消毒方法，均对部分口罩的过滤效率造成一定影响，高温高压甚至会让口罩严重变形。干热（烘烤）：对口罩的过滤性能基本没有太大影响。

湿热（蒸煮）：5号口罩中的1个样品过滤效率下降至低于95%的水平，6号口罩也有较明显的性能下降。

▲标红的数据表示重复测试中有口罩样品过滤效率低于95%（N95级别口罩初始过滤效率≥95%）
关于蒸煮法，网上有传言口罩阻隔层的聚丙烯纤维遇水会大大影响过滤效率，这是真的吗？如果口罩未完全干透，确实有影响。但如果口罩干透则没有这个担忧。因为聚丙烯纤维的回潮率仅为0.01%~0.1%之间，几乎不吸水，晾干就没啥问题，也不会影响阻隔层的带电状态。高温高压（高压锅）：相对没那么流行的方法，而且测试结果很不理想，有口罩被“炖”到变形了……

▲标红的数据表示重复测试中有口罩样品过滤效率低于95%（N95级别口罩初始过滤效率≥95%）
紫外线（紫外线消毒柜）：此方法是可以的，研究所用的是生物消毒柜，30秒就干掉大肠杆菌了，我们家用的紫外线消毒柜适当延长到半小时到1小时即可。

75%酒精（医用酒精）：效果最差的一个消毒方法，1、2、5、6号口罩过滤效率都有明显下降。

▲标红的数据表示重复测试中有口罩样品过滤效率低于95%（N95级别口罩初始过滤效率≥95%）

这个方法问题在于酒精会使部分口罩滤材纤维表面溶融，从而降低在制造过程中被植入的离子的逃脱能量，影响过滤效率。而且使用医用酒精切底杀菌的操作不容易，需要里外喷洒均匀，而且医用口罩外部还有防水层的设计，会阻隔酒精渗透，普通人操作不一定可以完全杀灭口罩阻隔层上吸附的细菌病毒，这样的口罩二次使用也很有风险。相对而言，干热（烘烤）和紫外线的方法，对口罩的影响更小。除了高温高压会让口罩变形外，其他方法消毒后口罩普遍都能维持90%以上的过滤效率，只有部分口罩在酒精消毒后过滤效率下降至低于90%。可能会有小伙伴觉得，这不就只下降百分之几的过滤效率么？也还有80%、90%多啊，怕什么？但请注意，测试使用的是全新口罩，只是喷洒定量的大肠杆菌而已，但实际情况中口罩会吸附各种尘埃微粒、细菌病毒，使用过程中过滤效率就在不断下降，消毒后的情况肯定没有实验来的理想。
总结一下，针对N95级别口罩二次使用的5种杀菌方式中，有2种是可取的，分别是干热和紫外线，消毒后口罩过滤性能基本没有影响。

因此，在口罩短缺的时期，如果家里恰好有烤箱或者紫外线消毒柜的话，可以按照条件进行消毒（新型冠状病毒在60摄氏度高温下40分钟失活，也怕紫外线）：
1、烤箱设定70℃，把N95口罩放进去烘烤1小时。
2、把N95口罩放进紫外线消毒柜，杀菌时间30分钟~1小时。如果没有烤箱也没有紫外线消毒柜，根据实验结果，把N95口罩隔水蒸煮15分钟~30分钟，完全晾干后也可以继续使用。不过上面也提到了5号口罩中的其中1款样品湿蒸后过滤效率降到低于95%，同时使用寿命也会有所下降，算是没办法中的办法了。但注意！！！有一点是研究院没有进行测试的，就是进行消毒后，特别是高温高湿条件下消毒晾干后口罩的气密性！！！如果大家发现用以上方法消毒、完全晾干后再进行佩戴，发现口罩的鼻夹不灵了，或者明显出现口罩贴合性和气密性不佳的情况，请立刻停止使用！！！

普通医用口罩能这样做吗？
是的，研究所的测试仅针对N95级别口罩，对于医用外科口罩和普通的医用口罩，又能否使用上面那些可行的消毒方法呢？一般情况下，普通医用口罩完全不建议重复使用，现在特殊情况，求真君建议参考研究院的测试，可以使用干烤和紫外线2种消毒方法，而不建议使用湿蒸法。
1、烤箱设定70℃，把医用口罩放进去烘烤1小时。
2、把医用口罩放进紫外线消毒柜，杀菌时间30分钟~1小时。因为从数据可以看出，湿蒸法对口罩的过滤效果有影响，而医用外科口罩对粒径为0.03μm的颗粒物的过滤效率仅为30%（N95级别为95%），过滤效率再下降就真的防不住什么了。而且高温蒸煮还可能破坏阻水层，加速口罩阻隔层失效，所以不要蒸煮。至于网红的酒精法，上面的研究也提到会对口罩的过滤效率造成较大影响。而且只是里外喷洒酒精，不保证酒精接触到吸附在阻隔层当中的病菌，如果无法有效杀灭病毒，能二次使用也没有意义了，因此同样不建议。最后还不能忘记一点，如果经过消毒操作后，发现口罩的鼻夹不灵了，或者明显出现口罩贴合性和气密性不佳的情况，请立刻停止使用！！！

自制方法：

原料：
1、12L PP材质密封箱（大号的乐扣乐扣，但选的便宜品牌）；（购于京东自营）
2、9W UVC水族箱用紫外消毒灯；253nm、180nm双波长；（购于京东自营）
3、公牛定时插座，最小可设定半小时定时关；（购于京东自营）
4、铝箔胶带，做反光层，避免直视光源；（工具箱囤货）

工具：
电转、烙铁、热风枪、热熔胶枪、胶棒；
制作过程一看便知，自我感觉良好，供参考，特殊时期，祝愿各位身体安康。

bjxsgzs · 发表于 2020-2-19 18:00:03

我用臭氧消毒，也不错。

jazzy_zhou · 发表于 2020-2-19 17:36:44

背景材料收集的好齐全，点个赞

音乐小麦 · 发表于 2020-2-18 08:35:50

jianran 发表于 2020-2-15 14:08
用一纸箱子，顶部用锥子戳密密麻麻的孔，侧面挖一圆洞，电吹风出风口插入圆洞，口罩挂箱子里，打开吹风机， ...

不科学，这会把细菌病毒吹得满天飞吧

lmy2003 · 发表于 2020-2-18 00:02:34

听说直接晾干就可以再次使用了

打望 · 发表于 2020-2-17 20:13:37

百鬼发表于 2020-2-16 15:44
紫外线会破坏口罩上的聚酯xxx成分正常通风就行去人少的地方最多用5次

1、紫外线穿透能力弱；
2、kn95口罩普遍三层结构，里、外层都是无纺布，过滤主要靠中间的熔喷棉；
3、紫外线只能照射到里、外层的无纺布，不能照射到中间的熔喷棉；
4、中间熔喷棉主要靠紫外线照射产生的臭氧消毒。

whgf · 发表于 2020-2-17 07:06:39

这个方法好，可靠安全，方便和实用！

bladelu6 · 发表于 2020-2-16 21:59:26

不是说紫外线长时间照射会使塑料老化吗?难道对过滤率没影响?

fqxxqwy · 发表于 2020-2-16 21:40:10

直接买个20W紫外线臭氧的消毒的，放在一个箱子里消毒是不是效果肯定不错啊。

fqxxqwy · 发表于 2020-2-16 21:18:16

这样看来，用臭氧消毒口罩还是比较靠谱的啊

百鬼 · 发表于 2020-2-16 15:44:27

紫外线会破坏口罩上的聚酯xxx成分正常通风就行去人少的地方最多用5次

打望 · 发表于 2020-2-16 13:13:28

jianran 发表于 2020-2-15 14:08
用一纸箱子，顶部用锥子戳密密麻麻的孔，侧面挖一圆洞，电吹风出风口插入圆洞，口罩挂箱子里，打开吹风机， ...

曾经打算做一个加热消毒的箱子，构想的方案如下：
1、机架用温控器，常闭型，可设定最高60度为开路温度；宝宝价格：16块
2、机架用加热模块，带风扇，110W；宝宝价格：120
3、公牛定时插座，0.5，1-8小时定时；狗东价：35
4、12L PP密封箱；狗东价：40；
原理是保持密封箱内60度恒温50分钟（定时1小时，前10分钟加热）；
自己评估这个方案肯定可以达到新冠病毒的杀消效果（56度，30分钟），但是温控器、加热模块要从宝宝购买，物流有点长，用紫外方案全部器材京东自营，晚上下单，第二天中午前到。