我的電子情人夢(21)：疫後的生活神器 – 口罩

一場武肺疫情事件改變了人的生活與工作模式，甚至影響到人們思考的脈絡。而”口罩”則是扮演著隨身必備的神器。

新冠病毒帶來諸多的課題，比如說：

. 澄清新冠病毒的性質。

. 探索治療劑的物質。

. 提升診斷法與治療法。

. 澄清感染擴大對社會經濟的影響。

針對這場戰役，日本理化學研究所(理研)利用了「富岳」超級電腦的龐大運算力來研究開發病毒的對策，好比說，“室內環境中飛沫感染的預測和對策”報告，也有關於”口罩”的模擬分析等。

戴口罩可以抑制咳嗽的飛沫，抑制氣流的效果，飛濺不會飛向遠方。即使臉頰和鼻子之間有縫隙，也可以抑制8成的飛沫。根據數值結果，不單是不織布口罩或是手工口罩，都可發揮足夠的作用。

辦公室隔板若在1.2米的高度，防禦飛沫飛散不太足夠；若是1.4米高，易形成通風不良增加了懸浮微粒(aerosol)傳播的風險。從減少煙霧感染的風險的角度出發，盡可能減少通風的不均勻是很重要的。

新冠病毒，會咳嗽和打噴嚏產生的飛濺，飛沫中非常小的氣霧會傳播感染。飛沫與氣霧的飛散路徑會受到空氣流動、濕度和溫度的綜合性影響，因此需要大量的運算來評估。

藉由使用超級電腦的龐大運算力以及超大規模熱流體解析程式，就可以進行高精確度的大規模飛散模擬分析。

模擬結果可以採用動畫來處理，飛沫的具體擴散得以視覺化；可清楚的看出口罩的效果，以及通勤列車、辦公室、教室等中的感染風險。

依據模擬，戴口罩不僅具有抑制飛沫飛散的效果，而且具有抑制空氣流動的效果。不過，若是臉部和口罩之間有大量的空氣洩漏，抑制飛沫飛散的效果就很不理想。

係針對了不同材質的口罩來模擬飛沫抑制効果，材質有不織布、聚脂纖維以及棉等三種類。

據此，由於空氣容易通過棉口罩，有許多飛沫透出。聚酯纖維口罩的透過量比棉少，卻比不織布口罩多。

此外，具有高過濾效能的不織布口罩可完全抑制大於50微米的飛沫，聚酯纖維可抑制90％以上，棉可抑制80％程度。

飛沫的尺寸越小時，口罩可抑制的比例降低。特別是，不織布口罩具有很高的空氣阻力，飛沫從側面洩漏。如果只看小飛沫，性能低落甚於布口罩呢。

不過，整體來說，不織布口罩具有最高的抑制效果。若戴上時有呼吸不順，即使性能略有下降，也要戴上空氣流通的布口罩。

戴上口罩是很重要的，不戴上口罩有最高的風險。

假設鼻子和嘴同時呼吸，進行模擬對自身保護的被感染防禦効果。在臉部上沒有任何間隙地佩戴醫用口罩，幾乎可以阻擋飛沫和浮沉微粒。

即使口罩和顏面之間有縫隙，戴上口罩可以將進入上呼吸道的飛沫數量減少到三分之一。對於較大飛沫的入侵，有阻擋的效果。不過，對20微米或更小的小飛沫的作用是有限的，難以阻擋飛沫從縫隙間的侵入。

也就是說，若沒戴口罩，大多數較大飛沫會附著在鼻腔和口腔上。特別是，小於20微米的飛沫會到達氣管的深度。

對於防護面罩(face shield)也做了模擬，面罩的初衷是作為保護，而不是防止飛沫飛散。對於50微米或更大的較大飛沫有捕集效果，較小尺寸的飛沫不會粘在防護罩上，會從側面洩漏；效果是有限定的。如果要用面罩防護飛沫飛散的場合，也要使用空調來換氣。

醫院病房中的懸浮微粒(aerosol)傳播的感染風險，也做了模擬。假設在82.5立方米中佈置了四張病床，假設病房配備了不具備通風能力的空調，一個外部空氣進入的窗戶以及一個可以通過的門，進行了模擬。

虛擬建立一個充滿微粒的環境並模擬吸入外部空氣的過程，當空調停止運行時，經過500秒後接近外部空氣進入的地方，多少有空氣清浄化；在帷簾隔開的地方沒有通風。

當空調打開時，即使空調不具有通風功能，然新鮮空氣的供給量相同，整個房間中的空氣仍在循環，房間中的通風不斷進行，空氣得到淨化。

在病房裡帷簾的影響，通風不均勻。在這樣的地方，不僅要吸入室外空氣，而且要用空調或風扇使空氣流通。

辦公室模擬，是在可容納18人的269立方米上進行。根據各種法律規定，一般辦公室每人每小時20至30立方米的外部空氣來換氣。

辦公室室內的空氣流動不均勻，通風效率不均，有被感染的風險。隔板約1.2米時，感染防止対策不佳，1.4米以上較理想。不過，隔板過高卻有反效果，微粒感染的風險增加。

教室的懸浮微粒(aerosol)可以經由空調和開窗戶來降低感染風險。

可以聚集大量人群的大廳或舞台，以約14,000平方米的場地模擬表演者的飛沫對觀眾產生怎樣的影響，也評估觀眾咳嗽會產生怎樣的影響。

模擬舞台上的表演者連續兩次咳嗽，在唱歌時捕捉到強烈的呼吸，並假定是最壞的情況。結果是，10微米或更大的飛沫幾乎落在1米的範圍內，5微米或更小的飛沫漂浮在空中並飛至2~3米。距離舞台2~3米以上，表演者也分開至少2米m，可以降低感染的風險。

在客席上，當觀眾咳嗽時，更可看出有戴口罩以及沒戴口罩的顯著差異。

超級電腦的高運算力，可以做出很多的貢獻。比如說，「富岳」在短短10天內選擇分類了2,000多種新冠病毒的治療藥候補。

算是題外之聲；當大家在怕病毒時，平時有在擦地板的朋友該會對台灣空汙更戒慎恐懼，尤其是工業與汽機車排放廢氣、拼命燒金紙等懸浮微粒，對於人體的危害悄悄性襲擊更是令人擔憂。

WHO將PM 2.5列為一級致癌物，PM 2.5也是台灣慢性病危險因子。口罩，毫無疑問扮演了保命的新生活運動之神器。

也許，也該對口罩說聲感謝吧。