Gốc nguồn ít biết của khẩu trang N95

Khẩu trang N95, một trong những trang bị bảo hộ y tế quan trọng nhất ngày nay, đã trải qua một lịch sử phát triển và hoàn thiện kéo dài hơn một thế kỷ.

Rất khó tìm thấy biểu tượng nào phù hợp hơn chiếc khẩu trang N95 trong đại dịch Covid-19. Đây là một mảnh ghép vừa khít trên khuôn mặt và có khả năng lọc tới 95% các hạt nhỏ trong không khí, bao gồm cả virus và khói độc, điều mà các loại khẩu trang khác như khẩu trang phẫu thuật không thể thực hiện được. Hiện trang bị cứu sinh này đang khan hiếm trên toàn cầu và nó trở thành biểu tượng của những thách thức nghiêm trọng nhất mà thế giới phải đối mặt trong cuộc chiến với Covid-19.

Vậy làm thế nào một mảnh lưới polymer mỏng nhẹ nhàng như vậy lại trở thành công cụ y tế quan trọng nhất của thế kỷ 21 - đặc biệt trong bối cảnh hiện tại? Mọi thứ bắt đầu từ năm 1910 từ một bác sĩ ít tên tuổi, người muốn giúp thế giới chống lại một trong những căn bệnh tàn khốc nhất từng biết đến.

Các mẫu thiết kế khẩu trang sớm nhất

Theo ông Christos Lynteris - giáo sư cao cấp tại Khoa Nhân loại Xã hội học của Đại học Saint Andrew - từ rất lâu trước khi biết rằng vi khuẩn và virus có thể lây lan qua không khí và gây bệnh cho con người, mọi người đã sử dụng khẩu trang che mặt - nhưng không phải để ngăn chặn sự lan truyền của dịch bệnh.

Thời kỳ đó, mọi người tin rằng căn bệnh như dịch hạch do khí độc phát ra từ dưới đất gây ra. Quan niệm này đã dẫn đến việc phát triển những chiếc mặt nạ phòng bệnh phổ biến trên khắp châu Âu vào thế kỷ 17. Những chiếc mặt nạ hình thon dài này được thiết kế giống như mỏ của chim và có 2 lỗ thở ở cạnh để đặt nhang (hoặc hương) vào.

Dân chúng tin rằng nếu họ không ngửi được mùi của bệnh dịch hạch, họ sẽ không bị nhiễm bệnh nguy hiểm này. Các bác sĩ - những người phải xác định dịch bệnh - sẽ đeo những chiếc mặt nạ này và dùng gậy để gõ vào những người bị nhiễm bệnh.

Cho đến năm 1870, khi các nhà khoa học hiểu biết nhiều hơn về vi khuẩn, quan niệm về khí độc đã bị phủ nhận và thiết kế kinh dị của mặt nạ phòng độc cũng không còn tồn tại.

Từ năm 1897, các bác sĩ bắt đầu đeo khẩu trang phẫu thuật khi làm việc. Nhưng vào thời điểm đó, chúng chỉ là một chiếc khăn mặt soa không khác gì, và chúng không được thiết kế để lọc các hạt mang bệnh từ không khí - điều đó cũng đúng cho hiện tại. Chúng được tạo ra chỉ để ngăn các bác sĩ ho hoặc hắt hơi vào vết thương khi phẫu thuật.

Điều quan trọng nhất là sự khác biệt giữa khẩu trang và mặt nạ phòng độc. Đây cũng là lý do tại sao các chuyên gia y tế rất lo lắng khi họ được yêu cầu đeo khẩu trang phẫu thuật khi tiếp xúc với bệnh nhân Covid-19, nhưng không có mặt nạ phòng độc. Các mặt nạ phòng độc này không chỉ làm từ vật liệu khác so với khẩu trang, mà còn ôm sát khuôn mặt để lọc không khí thở hiệu quả nhất.

Mặt nạ phòng độc đầu tiên - sinh ra từ dịch bệnh và sự kỳ thị

Vào mùa thu năm 1910, một dịch bệnh lan rộng tại Mãn Châu - nơi đang là tâm điểm của xung đột giữa Nga và Trung Quốc. Dịch bệnh này, theo như ông Lynteris nói, không chỉ gây tỷ lệ tử vong cao đến '100% người nhiễm bệnh, không ai sống sót' mà còn tạo ra một cuộc đua khoa học giữa Nga và Trung Quốc để chứng minh khả năng của mình và về chủ quyền.

Phía Trung Quốc, một bác sỹ trẻ tên là Wu Lien-the đứng đầu nỗ lực. Dù tốt nghiệp từ Cambridge, trong một đội ngũ quốc tế các nhà khoa học và bác sỹ đông đảo để nghiên cứu về căn bệnh nguy hiểm này, Wu trở nên 'hoàn toàn không quan trọng'. Nhưng sau khi kiểm tra một tử thi, Wu kết luận rằng bệnh dịch lây lan qua không khí, không phải qua bọ chét như nhiều người nghĩ.

Dựa trên nhận định này và mẫu khẩu trang phẫu thuật từ phương Tây, Wu đã thiết kế một loại mặt nạ vững chãi hơn từ băng gạc và bông, có thể quấn chặt quanh mặt và được làm từ nhiều lớp vải để lọc không khí. Phát minh của ông đã là một bước tiến lớn, nhưng ông chỉ nhận được sự nghi ngờ và sự khinh bỉ từ đồng nghiệp.

Lynteris nói: 'Có một bác sỹ già nổi tiếng trong khu vực, một bác sỹ Pháp (Gérald Mesny)... và khi Wu giải thích giả thuyết của mình về bệnh dịch là viêm phổi và lây lan qua không khí, ông Pháp đã mỉa mai ông... theo một cách kỳ thị 'Chúng ta có thể mong gì từ một người Trung Quốc chứ?' Và để chứng minh cho quan điểm của mình, Mesny vào bệnh viện và chăm sóc bệnh nhân mà không đeo khẩu trang của Wu, và ông ta chết sau 2 ngày vì căn bệnh này.'

Mặc dù các bác sỹ khác trong khu vực cũng phát triển loại mặt nạ riêng của họ, nhưng mặt nạ của Wu vẫn là xuất sắc nhất. Nó có thiết kế tuyệt vời. Nó có thể làm từ các vật liệu rẻ tiền và dễ kiếm.

Từ tháng Một đến tháng Hai năm 1911, việc sản xuất mặt nạ tăng nhanh với tốc độ chóng mặt khi mọi người đeo chúng. Các nhân viên y tế, binh lính và một số người đều đeo chúng hàng ngày. Không chỉ giúp ngăn chặn sự lây lan của dịch bệnh, những chiếc mặt nạ này còn trở thành biểu tượng của y học hiện đại.

Và khi dịch cúm Tây Ban Nha nổ ra vào năm 1918, mặt nạ của Wu trở nên phổ biến hơn trong cộng đồng khoa học và dân chúng. Các công ty trên khắp thế giới tăng cường sản xuất các mặt nạ tương tự để giảm sự lan truyền của dịch cúm.

Và sau đó, khẩu trang N95 ra đời

Khẩu trang N95 là một kế thừa từ ý tưởng của ông Wu. Trong Thế chiến thứ nhất và Thế chiến thứ hai, các nhà khoa học đã phát minh ra các loại mặt nạ lọc khí độc bao kín đầu để lọc không khí. Các mặt nạ tương tự như vậy, nhưng được trang bị thêm bộ lọc sợi thủy tinh, đã được sử dụng trong ngành khai mỏ để ngăn ngừa bệnh phổi đen.

Mặc dù hiệu quả trong việc bảo vệ sức khỏe, nhưng chúng khá nặng và không thoải mái. Vấn đề chính đến từ bộ lọc. Ngoài ra, việc hít thở qua sợi thủy tinh làm cho việc hít thở trở nên khó khăn hơn và thiết kế kín đầu làm cho người đeo cảm thấy nóng bức. Điều này tạo ra nguy cơ cho những người làm việc trong môi trường xây dựng, nơi họ thường phải hít phải amiăng mà không muốn đeo các mặt nạ này vì cảm giác nóng bức.

Do đó, đến những năm 1970, Cục Mỏ và Viện Sức khỏe và An toàn Quốc gia đã đưa ra tiêu chuẩn đầu tiên cho 'các mặt nạ phòng độc dùng một lần'.

Công ty 3M là người tiên phong trong việc phát triển khẩu trang N95 dùng một lần và được chấp thuận vào năm 1972. Thay vì sử dụng sợi thủy tinh, họ áp dụng một công nghệ đã được phát triển trước đó để tạo ra các sợi băng dính cứng hơn cho bộ lọc. Họ sử dụng polymer nóng chảy và thổi vào các lớp sợi nhỏ để làm cho chúng cứng hơn và sử dụng chúng làm bộ lọc.

Do đó, khi các hạt trong không khí, bao gồm cả vi khuẩn và virus, đi qua bộ lọc này, chúng sẽ bị nắm giữ trong mạng sợi cứng đó. 3M cũng tích điện cho lớp vật liệu lọc này, giúp hút các hạt nhỏ hơn về phía sợi. Mặc dù có lỗ trống giữa các sợi, người dùng vẫn có thể thở dễ dàng.

Tuy nhiên, khi các hốc này bị lấp đầy bởi các hạt, việc thở sẽ trở nên khó khăn hơn. Đây là lý do tại sao khẩu trang N95 không thể sử dụng lâu hơn 8 tiếng mỗi lần trong môi trường nhiều bụi. Mặc dù vẫn lọc được khói bụi và các hạt, việc thở sẽ trở nên khó khăn hơn, và đó là lý do tại sao cần phải thay thế hàng ngày.

Nhiều thập kỷ sau đó, khẩu trang N95 đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp trước khi nhu cầu về mặt nạ phòng độc tăng mạnh vào những năm 1990 khi bệnh lao trở lại.

Để ngăn chặn sự lây lan của vi khuẩn lao qua không khí, khẩu trang N95 trở thành trang bị tiêu chuẩn cho nhân viên y tế, và các bác sĩ cũng đeo chúng để bảo vệ bệnh nhân mắc bệnh lao. Mặc dù không thường được sử dụng trong các bệnh viện ngày nay, nhu cầu về chúng tăng lên trong các đợt bùng phát dịch như Covid-19.

Ở Trung Quốc, mặt nạ phòng độc như thiết kế của Wu vẫn cực kỳ quan trọng. Trong đợt bùng phát SARS gần đây, người dân Trung Quốc đã đeo chúng để ngăn chặn sự lây lan của căn bệnh. Khi ô nhiễm không khí trở nên nghiêm trọng ở các thành phố như Bắc Kinh, mọi người cũng tăng cường đeo khẩu trang để lọc khí ô nhiễm.

Khẩu trang N95 không phải là hoàn hảo. Nó phải ôm sát vào khuôn mặt của người dùng, bao gồm cả trẻ em hoặc những người có râu. Nếu không được đặt chính xác, nó sẽ không hoạt động hiệu quả. Ngoài ra, các phiên bản không có van thở có thể làm người dùng cảm thấy nóng khi đeo.

Tuy nhiên, khẩu trang N95 đã trải qua hàng trăm năm phát triển để đối phó với nhiều tình huống khẩn cấp khác nhau. Và quá trình này vẫn đang tiếp tục diễn ra ngay cả khi đại dịch Covid-19 đã qua đi.

Nikki McCullough, người đứng đầu bộ phận An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp tại hãng 3M, nói rằng: '… chúng tôi muốn chúng trông đơn giản để chúng trực quan và dễ sử dụng. Chúng tôi vẫn luôn cải tiến công nghệ. Chúng tôi có hàng nghìn nhà khoa học tại 3M để nghiên cứu về nó'.

Tham khảo từ Fastcompany