ส่องดูโครงสร้างเส้นใยของหน้ากากอนามัยแต่ละประเภท
Edward Vicenzi เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการวิเคราะห์โครงสร้างระดับจุลภาคประจำพิพิธภัณฑ์ Smithsonian ก่อนมีโควิด หน้าที่ของเขาคือส่องดูหินที่เป็นเศษซากของดาวตกและอุกกาบาต หรือ ตัวอย่างต่างๆที่ถูกส่งมาให้พิพิธภัณฑ์ ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ แต่พอเริ่มมีโควิด เมื่อเดือนมีนาคม 2020 Vicenzi และเพื่อนจึงตัดสินใจที่จะใช้ความเชี่ยวชาญของพวกเขาทำอะไรบางอย่างเพื่อเป็นการต่อสู้กับโรคระบาดครั้งนี้
แน่นอนว่าหนึ่งสิ่งสำคัญที่ขาดไม่ได้ในช่วงโรคระบาดคือ หน้ากากอนามัย ซึ่งเคยมีข้อสงสัยว่าหน้ากากผ้าจะสามารถกันเชื้อโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่ หรือต้องใส่หน้ากากที่ใช้ทางการแพทย์เท่านั้น แต่ด้วยความที่ขณะนั้นหน้ากากอนามัยขาดแคลนอย่างหนัก ทำให้หน้ากากผ้ากลายเป็นที่นิยม และยังมีข้อดีตรงที่สามารถซักและใช้ซ้ำได้ จึงกลายเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ทุกคนซื้อไว้ใช้งาน
แต่ว่าหน้ากากผ้าที่ขายอยู่ตามท้องตลาดก็ทำมาจากผ้าหลายชนิด Vicenzi จึงอยากทราบว่าเส้นใยที่ต่างกันของผ้าแต่ละแบบนั้นแตกต่างกันอย่างไร จึงนำมาตัดครึ่งให้เห็นชั้นข้างใน แล้วส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนนิ่ง (Scanning Electron Microscope, SEM)
ซึ่งกล้อง SEM นี้ ใช้ศึกษารายละเอียดของโครงสร้างภายนอกหรือพื้นผิวของตัวอย่าง โดยใช้อิเล็กตรอนที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าแสงและใช้เลนส์สนามแม่เหล็กไฟฟ้าแทนเลนส์กระจก จึงมีประสิทธิภาพสูงกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบธรรมดา ให้ภาพเสมือน 3 มิติที่มีระยะชัดลึกสูงจนสามารถระบุพื้นผิวของตัวอย่างได้ชัดเจน
🔬 หน้ากาก N95
ได้รับการยอมรับระดับมาตรฐานทั่วโลกว่าเป็นหน้ากากที่มีประสิทธิภาพดีสุดในการป้องกันเชื้อโรคขนาดเล็กรวมถึงเชื้อไวรัสโควิด ที่มีขนาดเล็กกว่าฝุ่น ละอองเกสร เชื้อแบคทีเรีย โดยมีขนาดประมาณ 60-140 นาโนเมตร
https://doi.org/10.34133/2020/7286735
https://doi.org/10.34133/2020/7286735
จากรูปจะเห็นว่าหน้ากากถูกแบ่งเป็นออกเป็นเลเยอร์ 3 ชั้น ตามมาตรฐานของหน้ากากที่ใช้ในการแพทย์ทั่วไป ชั้นบนสุด และ ชั้นล่างสุดเป็นชั้นบางๆของเส้นใยที่เรียงตัวไขว้กันไปมา ส่วนตรงกลาง (สีแดงเข้ม) เป็นชั้นหนาสุด ทำหน้าที่ดักกรองไม่ให้อนุภาคต่างๆผ่านเข้าไป ซึ่งจะเห็นว่ามีลักษณะเป็นเส้นใยขดตัว อัดกันอยู่อย่างหนาแน่น
🔬 หน้ากากผ้าคอตตอน
ต้องทำความเข้าใจก่อนว่าประสิทธิภาพของหน้ากากผ้าไม่ดีเท่าหน้ากาก N95 เพราะไม่สามารถป้องกันเชื้อไวรัสโดยตรงได้ แต่ถึงอย่างไรก็ตาม หน้ากากผ้าก็ยังสามารถป้องกันละอองน้ำลาย ละอองเสมหะ ทั้งที่ออกมาจากผู้ใส่ และ กระเด็นมาจากคนอื่น ไม่ให้สัมผัสกับใบหน้าโดยตรง
ผ้าคอตตอนทอจากใยฝ้าย จากรูปจะเห็นว่าเส้นใยเรียงตัวไขว้กันไปมา ซึ่งการเรียงตัวที่ยุ่งเหยิงดูไม่เป็นระเบียบนี้เอง ทำให้สามารถป้องกันอนุภาคที่จะเล็ดรอดไปได้มากกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับหน้ากากผ้าชนิดอื่น
อีกประเด็นคือ ผ้าคอตตอนมีคุณสมบัติซับน้ำได้ดี เมื่อเจอกับความชื้นเส้นใยจะยิ่งพองโต ทำให้อนุภาคต่างๆเล็ดรอดไปได้ยากมากขึ้น
🔬 หน้ากากผ้าโพลีเอสเตอร์-คอตตอน
มีอีกชื่อว่า โพลี-คอตตอน เป็นการผสมผสานระหว่างเส้นใยธรรมชาติจากฝ้ายและเส้นใยสังเคราะห์จากโพลีเอสเตอร์ มักเป็นที่นิยมเพราะจะทำให้ผ้ามีความแข็ง จัดทรงง่าย และแห้งเร็วขึ้นเมื่อเทียบกับผ้าคอตตอน 100%
จากรูปจะเห็นได้ว่าเส้นใยโพลีเอสเตอร์ (สีฟ้า) ซึ่งเป็นเส้นใยสังเคราห์ มีลักษณะเป็นเส้นตรง จัดเรียงตัวขนานกันอย่างเป็นระเบียบ ทำให้เห็นช่องว่างระหว่างเส้นใยชัดเจน ถึงแม้จะมีเส้นใยคอตตอน (สีขาว) มาคั่น แต่ก็ยังทำให้ประสิทธิภาพของการดักจับอนุภาคไม่ดีเท่าเส้นใยคอตตอน 100%
🔬 หน้ากากผ้าเรยอน
ผ้าเรยอนทอจากเส้นใยสังเคราะห์เซลลูโลส (Synthetic Cellulose Fibers) เป็นเส้นใยที่มนุษย์สร้างขึ้นในศตวรรษที่ 19 เพราะต้องการเส้นใยที่มีลักษณะเหมือนใยไหม ผ้าเรยอนจึงมีความเงามันคล้ายไหม ดูดซับความชื้น ระบายความร้อน แต่ติดไฟดี เปื่อยง่าย ยับง่ายเหมือนผ้าฝ้าย
จากรูปจะเห็นว่าเส้นใยเรยอนจัดเรียงตัวอย่างสวยงาม ไม่หนาแน่น ลักษณะคล้ายเส้นพาสต้า ทำให้เกิดช่องว่างระหว่างเส้นใยตลอดจนความยาวเส้น อนุภาคต่างๆจึงเล็ดรอดผ่านได้โดยง่าย
🔬 หน้ากากผ้าวูล
วูล หรือ Wool ก็คือ ผ้าขนสัตว์ที่ถูกทอมาจากขนสัตว์ไม่ว่าจะเป็นสัตว์ชนิดไหน จึงนับเป็นเส้นใยธรรมชาติ นิยมนำมาทำเสื้อกันหนาวเพราะขนสัตว์จะให้ความอบอุ่นได้ดี ผ้าวูลแท้ที่ทอมากจากขนสัตว์ 100% จึงมีราคาแพง
จากการผ่าตามขวาง จะเห็นว่าเส้นใยผ้าวูลมีการเรียงตัวแบบหมุน ลักษณะเหมือนพายุเฮอร์ริเคน ซึ่งการเรียงตัวเป็นเส้นโค้งนี้เอง ทำให้เส้นใยมีความยุ่งเหยิงมากกว่าการเรียงตัวแบบเส้นขนาน จึงสามารถป้องกันอนุภาคได้ดี แต่ประสิทธิภาพก็ยังไม่ดีเท่าผ้าคอตตอน 100%
จากโครงสร้างเส้นใยของหน้ากากผ้าแต่ละประเภท จะเห็นได้ว่า หน้ากากผ้าที่ทำจากเส้นใยธรรมชาติ เส้นใยจะจัดเรียงตัวยุ่งเหยิง มีลักษณะเป็นเน็ตเวิร์ค ไขว้กันไปมา ซึ่งจะทำให้ดักจับอนุภาคได้ดีกว่าเส้นใยสังเคราะห์ ที่มีการจัดเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบ เส้นใยตรงเรียงขนานกัน เพราะจะทำให้เกิดช่องว่างระหว่างเส้นใยมากกว่านั่นเอง
สุดท้ายนี้ Vicenzi หวังว่าผลงานของเขาจะช่วยเพิ่มความเข้าใจในระดับโครงสร้างขนาดเล็ก ว่าเส้นใยของหน้ากากอนามัยแต่ละประเภท จะช่วยกรองฝุ่น ละอองเสมหะ หรือ เชื้อโรคได้แตกต่างกันอย่างไร
References >>
- 21
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
