N95口罩背后不为人知的历史

本文改自:《the untold origin story of the n95 mask》

本来是想直接用彩云小译翻译了原文改改就完事,不过查资料的过程中发现了更多。就填填补补了其它内容

由于是在原文上翻译并修修改改增加了更多相关内容,所以估计读起来可能有点怪,我的图床莫名其妙炸了,所以暂时没有配图,明天上图。最后一部分的机翻还没重写,看起来很怪,就先这样发出来,明天继续改吧。

很难想象还有什么比 N95口罩/防毒面具 更能代表新冠肺炎的了。 这种口罩紧贴面部,能过滤空气中95% 的微粒,如病毒。它能挽救生命,也成为全球应对新冠肺炎的极端挑战-----目前它的供应严重不足。

一个脆弱的聚合物罩子是如何成为21世纪最重要的健康设备的? 这一切都始于1910年,当时一位鲜为人知的医生想要拯救世界,使其免受有史以来最严重的疾病之一的侵袭。

你也许会对口罩的诞生历史感到好奇,但你知道吗,世界上第一个口罩是用来阻止气味的!

原作者是说诞生的第一个“医用口罩”,事实上口罩很久以前就出现了。

波斯一群洁癖发明了古代原始口罩

公元前6世纪,古代波斯的拜火教对洁净有着近乎偏执的追求,极其强调身体的洁净与食物的洁净。并认为火是神圣的,而凡人呼出的气体是不洁的,故在祭祀的时候,拜火教祭司(被称为“穆护”或“麻葛”)需要戴上面罩防止飞沫玷污圣火。

图:出土于塔吉克斯坦奥克瑟斯宝藏的拜火教祭司金像,阿契美尼德王朝时期,现藏于大英博物馆

一般认为,这是目前所知人类最早的口罩。拜火教崇尚白色,故口罩也是白色的。从其功用、样式和颜色看,的确与今天的口罩极为接近。

图:拜火教教徒

而作为曾经发明口罩的波斯人,此前当中国急需口罩的时候,也来"刷脸"了。(估计现在他们本国群众的可能已经开始骂街了)

2020年2月1日,伊朗红新月会捐赠的100万个口罩运抵北京,助中国抗疫。之后伊朗又宣布,再向中国捐赠100万个口罩。

硬核口罩

公元一世纪,哲学家和博物学家普林尼(Pliny,公元23-79年),他利用松散的动物膀胱皮肤捂住鼻子来过滤粉尘,以免在粉碎朱砂时被吸入这种有毒的汞硫化物。

还是洁癖-------元朝口罩

13世纪初口罩出现在中国宫廷。据马可·波罗记载,“在元朝宫殿里,献食的人,皆用绢布蒙口鼻,俾其气息,不触饮食之物。”有人考证说那块布不简单,是用蚕丝与黄金线织成,虽然我觉得现在口罩的价格也挺像黄金织出来的。


瘴气与乌鸦面具

追溯到更早以前,那时我们还不知道细菌和病毒可能会漂浮在空气中,让我们患病。

文艺复兴时期的绘画中,人们用手帕捂住鼻子以避免患病。 甚至还有1720年马赛的画作,那里是黑死病的中心,画中有掘墓者和人们用布裹着脸来处理尸体,尽管黑死病是由老鼠身上的跳蚤叮咬传播的。

但这并不是为了防止传染。这些人之所以在嘴巴和鼻子周围围上布,是因为当时他们普遍认为,瘟疫之类的疾病是由地面释放的瘴气造成的。戴口罩不是为了保护你不受他人伤害,他们认为瘟疫就在空气中-------腐败的空气。”

瘴气理论促成了17世纪欧洲臭名昭著的乌鸦面具的设计,医生们戴上这种口罩,确认瘟疫并用一根棍子敲打它们来标记感染者。 这些细长的面具有点像大鸟的喙,在面具的边缘有两个鼻孔,可以装满熏香。人们认为通过保护自己免受来自瘟疫的气味,他们就可以免受瘟疫的侵袭。

这里有篇关于乌鸦面具的知乎问答,推荐一看
《中世纪时期的医生为什么会戴这种啄木鸟形状的面具?》

“臭味会导致疾病。 这种想法一直延续到19世纪初。”。 (值得注意的是,200年后,一位名叫 Antoine barth lemy Clot-Bey 的法国内科医生认为,类似鸟类的鼠疫口罩本身就是鼠疫传播的罪魁祸首,因为它们让人们感到害怕,受到惊吓的身体患病的风险更大。)

这里不得不提到BBC报道的一个村庄 《伊姆村:隔离黑死病的宁静村庄》 ,这个村庄中的人因为黑死病是“甜的”,而让自己坐在臭水沟远离"甜味"。

“村民William Mompesson的妻子在被确认感染黑死病的前一天告诉丈夫,周围的空气闻起来甜甜的。也正是这句话让莫泊桑意识到她被传染了。”
“人之所以会闻到甜味,是因为他们的嗅腺检测到内脏已在衰竭腐烂了。”
“再加上人们认为黑死病就像瘴气一样是通过空气传播的,导致村民们戴起了塞满草药的口罩。有些人甚至坐在排水沟里,因为他们认为那里的气味是难闻至极,黑死病不可能追到那里。”

到了19世纪70年代后期,科学家们了解了细菌。瘴气理论随着现代微生物学的建立而从消失在历史舞台。然而,接下来发生的事情看起来和之前发生的事情完全一样——除去那些令人毛骨悚然的鸟类。“我们常常认为,科学范式的转变会导致破坏,但到19世纪末,所有用于对抗细菌的技术都是来自瘴气的技术。”

外壳口罩诞生

自1897年德国医师费吕格(FluggeC)用实验证明,向创口讲话能造成创口感染;同年,奥地利医师 米库利兹-拉德凯(Mikulic z-Readeki  J)倡议手术者用口罩将口鼻遮住,以减少外科手术的感染

于是医生们开始佩戴第一批外科口罩。它们只不过是一块围在人们脸上的欢乐样子的手帕,而且它们不是为了过滤空气传播的疾病而设计的ーー这在今天仍然不是外科口罩的意义所在。 它们过去(现在也是)被用来防止医生在手术中咳嗽或打喷嚏时将飞沫喷到伤口上。

东北鼠疫与伍连德的"伍氏口罩"

1911年满洲鼠疫期间佩戴“抗鼠疫口罩”的医护人员。 [图片由剑桥大学 / 艺术、人文及社会科学研究中心(英国剑桥大学 CRASSH) / 香港大学图书馆提供]

1910年秋天,一场瘟疫在满洲爆发——这场发生在瘟疫在中俄共享的政治复杂司法管辖区中。

它杀死了100%的感染者,没有人能活下来。并且在出现第一个症状后的24到48小时内致死。在现代,还没有人遇到过这样的事情,它和黑死病相似。

当时的东北已属于半殖民地,成为日本和俄国的势力范围。日俄认为,中国没有能力平息疫情,于是向满清政府施压,提出派兵进驻东北。

东北作为“龙兴之地”,清朝政府仍有一定主权。朝廷深知,如果疫情无法处理,中国东北的主权就有可能丧失殆尽,于是不敢怠慢,敦促外务部接管此事。

朝廷聘请了一位名叫伍连德的医生来领导这项工作。他出生在槟城,在剑桥学习医学。伍连德那时年轻,普通话说得很糟糕。在这场迅速引起国际关注和世界各地医生注意的瘟疫中,他“完全不重要” ,Lynteris 说。 但是在对其中一名受害者进行尸检后,伍连德确定瘟疫不是像许多人怀疑的那样由跳蚤传播的,而是通过空气传播的。

在他在西方见过的手术口罩的基础上,吴开发了一种用纱布和棉花制成的更加耐用的口罩,这种口罩可以安全地包裹在一个人的脸上,并且增加了几层布来过滤吸入物。 他的发明是一个突破,但一些医生仍然怀疑它的功效。

“有一个著名的事件。 他遇到了该地区一位著名的老手,一位法国医生 Gérald Mesny... ... 伍连德向法国医生解释了他的理论,即鼠疫是肺炎型的,可以通过空气传播,”林特里斯说。 “那个法国人羞辱了他,并说:‘我们能从一个中国人身上期待什么? ’ 为了证明这一点,Gérald Mesny 去了一家瘟疫医院,没有戴上口罩,果不其然,他两天后死于瘟疫。”

客观而言:梅尼斯对中国人是有偏见,但他对工作是认真负责的。尽管有些固执,却也是一个正直的人。他的确是为救治患者而倒下的,实际上他和伍连德也没什么私人矛盾,他们之间是纯粹的学术之争,只不过事实证明梅尼斯错了而已。弥留之际的梅尼斯向前来探望的伍连德承认了自己的错误,而他的死也成为了东北鼠疫防治工作的转折点之一,无形中相当于帮了伍连德一把。
《伍连德:百年前的抗疫斗士》 这篇文章很详细地记载了东北鼠疫。

该地区的其他医生也很快研制出了自己的口罩。 “有些是... ... 相当奇怪的东西,” Lynteris说。 “比如带眼镜的帽子,就像潜水面具。”

伍连德的口罩还是胜出了,因为在实验测试中,它保护了使用者免受细菌的侵害。据 Lynteris 说,这也是一个伟大的设计。它可以用廉价的现成材料手工制作而成。1911年1月至2月间,口罩生产量猛增到了不可估量的数字。医务人员穿着它们,士兵穿着它们,一些普通人也穿着它们。 这不仅有助于阻止瘟疫的传播,口罩也成为现代医学的一个象征。

西班牙流感让口罩广泛使用

在医学口罩问世后,很长一段时间仅用在医护人员身上。

1918年,人类历史上最可怕的传染病「西班牙流感」爆发。疫情从美国堪萨斯州的芬斯顿军营开始。随后,流感传到了西班牙,总共造成800万西班牙人死亡。

在1918年3月到1919年底,全世界大约20%的人感染了「西班牙流感」。预计死亡人数约为2000万 「也有科学统计认为远远高于这个数字」,比第一次世界大战的死亡人数还多。

关于西班牙流感,推荐观看《病毒入侵 杀死了5000万人的大流感》

这次流感直接改变了人类的历史进程,是造成一次世界大战提早结束的原因之一,各国已经没有精力再投入战争了。印度的大片庄稼无人收割,波兰的农作物在土地里腐烂,非洲和南美的铜矿停止采掘。

疫病蔓延期间,人们开始被强制性要求戴口罩。

从当年的照片上可以看到,口罩已经成为了疫病出现的象征性影像。一些乘客因为没有戴口罩被拒绝上车,餐厅拒绝服务没有戴口罩的客人。

N95是为工业生产的,但到达医院的时间刚刚好

N95面具是伍连德式口罩的后代。在第一次世界大战和第二次世界大战期间,科学家们发明了过滤空气的防毒面具,这种面具可以包裹你的整个头部来清洁空气供应。类似的面具,装有玻璃纤维过滤器,开始用于采矿业,以防止黑肺。

“所有的呼吸器都是这些巨大的、看起来像防毒面具的东西,”3M 公司的职业健康和安全主管 Nikki McCullough 说,该公司生产 N95呼吸器。 “你可以在晚上洗掉它们,然后再穿一次。”

该设备可以挽救生命,但很重。他的过滤器又玻璃纤维制成,呼吸还费力,而且全头罩很热。到20世纪50年代,科学家开始了解吸入石棉的危害,但是从事石棉工作的人更不喜欢笨重的防毒面具。想象一下在85度的高温下进行作业,你的头被橡胶包裹着,以保护自己免受看不见的威胁。

3M口罩问世

大约在同一时间,一位名叫 Sara Little Turnbull 的前《House Beautiful》杂志的编辑开始咨询3M的礼品包装部门。为了制造坚硬的丝带,该公司开发了一项技术,将熔化的聚合物通过空气喷射成纤维织物。 特恩布尔意识到了这个过程的巨大潜力,于是她开始试验垫肩的材料,利用时尚界的关系获取建议。 然后在1958年,她在3M公司做了一个简单的题为“为什么”的演讲,解释了为什么3M公司应该以更大的规模进入非织造产品领域。她提出了超过100个产品的技术想法,并被指定设计一个模塑胸罩。

但是50年代后期对特恩布尔来说很艰难,他花了很多时间探望医院里生病的家庭成员。 她很快连续失去了三个亲人。在这种悲痛中诞生了一项新发明: 3M 公司在1961年推出的“泡沫”外科口罩,是的,它的灵感来自于一个胸罩。当3M 公司意识到它不能阻挡病原体时,这种口罩被重新命名为“尘埃”口罩。


[Image: Trumbull 的手术口罩草图,源自她的3M 文胸设计。(图片:© Center for Design Institute 设计研究中心]

到了20世纪70年代,矿业局和国家职业安全与健康研究所联手为他们所谓的“一次性使用呼吸器”制定了第一个标准 据我们所知,第一台一次性使用 N95“防尘”呼吸器是由3M 公司开发的,并于1972年5月25日获得批准。 (从上世纪80年代开始,特恩布尔本人就为这条生产线以及通用磨坊(General Mills)、福特(Ford)、康宁(Corning)和露华浓(Revlon)等许多企业客户提供咨询服务。) 取代了玻璃纤维,该公司重新利用了它开发的技术,将更硬的礼品丝带制作成合适的过滤器。 麦卡洛说,在显微镜下,“它们看起来就像是有人扔下了一捆木棍,而且它们之间有巨大的空间。”。

当粒子,无论是二氧化硅还是病毒,飞进这迷宫般的木棍时,它们在转弯时卡住了。 3M 公司还在材料中加入了静电荷,所以即使是更小的粒子也会被拉向纤维。 同时,因为有这么多的大洞,呼吸很容易。

使用 N95呼吸防护口罩的时间越长,过滤微粒的效率就越高。 更多的粒子只是帮助过滤更多的粒子。 但是随着时间的推移,呼吸变得越来越困难,因为纤维之间的孔洞被微粒堵塞了,这就是为什么在尘土飞扬的环境中,N95呼吸器每次佩戴时间不能超过8个小时。 它不会停止过滤,它只是阻止你舒适地呼吸。

1990年代,随着耐药性结核病的增加,对呼吸器的需求重新回到临床环境,在此之前,N95呼吸器已经在工业应用中使用了几十年。 艾滋病病毒在免疫功能低下的病人中的传播有很大的关系,但是结核病也感染了许多医护人员。 为了阻止其通过空气传播,医疗机构更新了 N95标准,医生在帮助肺结核病人时开始佩戴这种标准的口罩。即使如此,直到今天,呼吸防护口罩仍然很少在医院使用,因为只有像新型冠状病毒肺炎这样的疾病爆发才需要如此严密的防护。

正如 Lynteris 和其他许多人指出的那样,这种防护口罩在中国从未真正失去意义。伍连德后来创立了中国的疾病预防控制中心(CDC),还险些获得诺贝尔奖,并出现在许多传记中(包括他自己的自传)。最近,在 SARS 爆发期间,中国的人们戴上了各种面部保护措施,以防止疾病的传播。后来,随着北京等城市的雾霾,他们戴上了过滤污染的口罩。

口罩还需完善

N95口罩并不完美。它的最初设计目的是工业,不是很适合儿童或脸部毛发多的人佩戴-----不够气密,它的效果不能达到标准。此外,在高风险手术室佩戴的N95型号没有呼气阀,所以它们带起来会特别热。

但是N95口罩经过了数百年的发展以应对多重危机。 这种进化只会在新型冠状病毒肺炎大流行期间和之后继续下去。 McCullough 说,3M公司正在不断地重新评估N95口罩,从过滤器到人体工程学的各个方面进行改进。“我妈妈会说它们看起来和《1972》差不多,但我们希望它们看起来简单易用,”McCullough 说。 “我们一直在改进技术。我们有成千上万的科学家在3M 工作。”

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参考链接(抄的来源,233)

https://fastcompany.com/90479846/the-untold-origin-story-of-the-n95-mask
http://www.52shijing.com/lsjm/93000.html
http://roll.sohu.com/20130408/n371900187.shtml
https://www.sohu.com/a/191727346_612398
https://new.qq.com/omn/20200114/20200114A0RCGX00.html
https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_5913528
http://www.xzwyu.com/article-20381-1.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/104035104
https://www.sohu.com/a/370341622_100119346
https://www.livescience.com/coronavirus-doctors-at-risk-face-mask-shortages.html
https://sph.pku.edu.cn/info/1039/4658.htm
https://new.qq.com/omn/20200211/20200211A0NIIL00.html