Khẩu trang là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Giới thiệu về khẩu trang

Khẩu trang là một thiết bị được thiết kế để che kín vùng mũi và miệng, đóng vai trò như một hàng rào vật lý nhằm ngăn ngừa sự xâm nhập của các hạt bụi, chất gây dị ứng, vi sinh vật gây bệnh hoặc các loại khí độc hại. Công dụng của khẩu trang không chỉ giới hạn trong lĩnh vực y tế mà còn được mở rộng ra nhiều ngành khác như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông và đời sống hàng ngày.

Trong bối cảnh đại dịch COVID-19, vai trò của khẩu trang càng trở nên rõ ràng và quan trọng. Nhiều nghiên cứu khoa học đã chứng minh rằng việc đeo khẩu trang đúng cách có thể giảm đáng kể tỷ lệ lây nhiễm virus qua đường hô hấp. Ngoài khả năng bảo vệ người sử dụng, khẩu trang còn giúp hạn chế nguy cơ phát tán mầm bệnh từ người bệnh ra cộng đồng.

Ngày nay, việc sử dụng khẩu trang đã trở thành một hành vi phổ biến toàn cầu, không chỉ trong các cơ sở y tế mà còn tại nơi công cộng như trường học, phương tiện giao thông công cộng, nơi làm việc, siêu thị và các sự kiện tập trung đông người.

Các loại khẩu trang phổ biến

Có nhiều loại khẩu trang được thiết kế để đáp ứng nhu cầu bảo vệ khác nhau. Chúng khác biệt về cấu trúc, vật liệu và mức độ lọc. Dưới đây là một số loại khẩu trang phổ biến nhất trên thị trường:

• Khẩu trang y tế (surgical mask): Thường có 3 lớp, dùng trong môi trường bệnh viện để ngăn giọt bắn từ người mang mầm bệnh. Có khả năng lọc giọt hô hấp lớn hơn 5 µm nhưng không ngăn được các hạt siêu nhỏ dạng khí dung.
• Khẩu trang N95/N99: Được thiết kế ôm sát mặt, có khả năng lọc ít nhất 95-99% các hạt có kích thước tới 0.3 µm. Được khuyến nghị sử dụng trong môi trường nguy cơ cao như phòng hồi sức, nơi xử lý hóa chất, hoặc khu vực có dịch bệnh lây qua đường không khí. CDC - NIOSH Standards
• Khẩu trang vải: Có thể tái sử dụng sau khi giặt. Mức độ bảo vệ phụ thuộc vào số lớp, chất liệu và độ vừa vặn với khuôn mặt. Không phù hợp trong môi trường có nguy cơ cao hoặc bệnh viện.
• Khẩu trang có van thở: Hạn chế đọng hơi thở và tăng sự thoải mái cho người dùng nhưng không ngăn được giọt bắn ra ngoài, nên không phù hợp để ngăn ngừa lây lan dịch bệnh.

Các loại khẩu trang cũng có thể phân biệt theo mục đích sử dụng như khẩu trang y tế, khẩu trang công nghiệp, khẩu trang chống bụi PM2.5, hoặc khẩu trang thời trang. Một số loại còn được tích hợp thêm tính năng chống tia UV hoặc lọc mùi hôi.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Khẩu trang hoạt động dựa trên cơ chế lọc vật lý và lọc tĩnh điện. Cấu trúc cơ bản thường gồm nhiều lớp vật liệu tổng hợp. Đối với khẩu trang y tế đạt chuẩn, cấu tạo điển hình như sau:

Lớp	Vật liệu	Chức năng
Lớp ngoài	Vải không dệt polypropylene	Chống thấm, ngăn giọt bắn lớn
Lớp giữa	Lớp lọc melt-blown	Giữ lại các hạt nhỏ, virus, vi khuẩn
Lớp trong	Vải không dệt mềm	Hút ẩm, tạo cảm giác dễ chịu khi tiếp xúc da

Với khẩu trang N95, lớp giữa có đặc tính lọc tĩnh điện, sử dụng điện tích để hút và giữ lại các hạt siêu nhỏ trong không khí. Nhờ đó, hiệu quả lọc được nâng cao mà không làm tăng đáng kể lực cản không khí.

Hiệu suất lọc có thể biểu diễn bằng công thức: $\text{Hiệu suất lọc} = \left(1 - \frac{C_\text{ra}}{C_\text{vào}}\right) \times 100\%$ Trong đó, $C_\text{vào}$ và $C_\text{ra}$ lần lượt là nồng độ hạt trước và sau khẩu trang.

Tiêu chuẩn và chứng nhận

Khẩu trang cần đáp ứng các tiêu chuẩn cụ thể để đảm bảo khả năng bảo vệ người dùng trong từng hoàn cảnh sử dụng. Mỗi quốc gia hoặc khu vực có hệ thống đánh giá riêng biệt nhằm đảm bảo tính hiệu quả và an toàn của sản phẩm.

Vùng lãnh thổ	Tiêu chuẩn khẩu trang	Mô tả
Hoa Kỳ	NIOSH (N95, N99), ASTM F2100	Tiêu chuẩn lọc hạt và mức độ chống chất lỏng
Châu Âu	EN 14683 (Type I, II, IIR), FFP1/2/3	Chia theo khả năng lọc và kháng khuẩn
Nhật Bản	JIS T8151, DS2	Khẩu trang phòng chống hạt mịn và dịch bệnh
Quốc tế	ISO 22609:2022	Kiểm tra tính kháng thấm của khẩu trang y tế

Các chứng nhận này thường được thực hiện bởi các tổ chức độc lập như FDA (Mỹ), CE (Châu Âu) hoặc JHPIA (Nhật Bản). Để đảm bảo tính xác thực, người tiêu dùng nên kiểm tra thông tin sản phẩm qua mã QR hoặc trang web của nhà sản xuất.

Chi tiết tiêu chuẩn toàn cầu có thể tham khảo tại tài liệu của Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế: ISO 22609:2022

Khẩu trang và phòng chống bệnh truyền nhiễm

Việc sử dụng khẩu trang đã được chứng minh là một trong những biện pháp phòng ngừa hiệu quả nhất đối với các bệnh truyền nhiễm qua đường hô hấp như cúm mùa, lao phổi, SARS, MERS và đặc biệt là COVID-19. Khẩu trang hoạt động như một rào chắn ngăn giọt bắn từ người mang mầm bệnh phát tán ra môi trường, đồng thời giảm nguy cơ hít phải giọt bắn hoặc khí dung có chứa virus.

Một nghiên cứu quy mô lớn công bố trên tạp chí The Lancet vào năm 2020 đã tổng hợp dữ liệu từ 172 nghiên cứu trên toàn cầu và kết luận rằng việc đeo khẩu trang làm giảm nguy cơ lây nhiễm virus SARS-CoV-2 từ 17.4% xuống còn 3.1%. Tác dụng bảo vệ tăng rõ rệt khi kết hợp khẩu trang với giãn cách xã hội và vệ sinh tay đúng cách.

• Ngăn virus từ người bệnh lan ra cộng đồng
• Giảm nguy cơ nhiễm bệnh cho người khỏe mạnh
• Hạn chế giọt bắn trong giao tiếp, hắt hơi, ho
• Góp phần kiểm soát dịch bệnh trên quy mô cộng đồng

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) và Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Hoa Kỳ (CDC) đều khuyến nghị sử dụng khẩu trang trong môi trường có nguy cơ lây nhiễm cao, đặc biệt ở nơi công cộng kín hoặc khi không thể duy trì khoảng cách tối thiểu 1 mét.

Ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng

Mặc dù khẩu trang mang lại lợi ích lớn trong phòng bệnh, việc sử dụng kéo dài hoặc không đúng cách có thể gây ra một số tác động không mong muốn cho sức khỏe cá nhân. Nhẹ thì gây khó chịu, nặng hơn có thể dẫn đến rối loạn hô hấp ở một số đối tượng nhạy cảm như người già, trẻ nhỏ hoặc người có bệnh nền hô hấp.

Một số tác động phổ biến được ghi nhận:

• Cảm giác ngột ngạt, khó thở, nhất là khi đeo N95 lâu
• Kích ứng da quanh mũi và miệng, nổi mụn (hiện tượng "maskne")
• Đọng hơi nước làm mờ kính đối với người đeo kính
• Ảnh hưởng đến việc giao tiếp, giảm nhận diện cảm xúc khuôn mặt

Một nghiên cứu được công bố trên NCBI cho thấy 35% nhân viên y tế bị đau đầu do đeo khẩu trang N95 liên tục hơn 4 giờ. Tuy nhiên, phần lớn triệu chứng có thể cải thiện khi người dùng thay khẩu trang định kỳ, nghỉ giải lao hợp lý, chọn loại khẩu trang vừa vặn và phù hợp với tình trạng sức khỏe cá nhân.

Tác động môi trường của khẩu trang dùng một lần

Khẩu trang y tế và N95 chủ yếu làm từ vật liệu tổng hợp như polypropylene, không phân hủy sinh học trong môi trường tự nhiên. Trong đại dịch COVID-19, nhu cầu sử dụng khẩu trang tăng vọt, kéo theo sự gia tăng đáng kể về lượng rác thải y tế và nhựa khó tái chế.

Theo một bài báo trên Nature Sustainability, ước tính có hơn 1.5 tỷ khẩu trang đã trôi dạt ra đại dương trong năm 2020. Những khẩu trang này có thể mất tới 450 năm để phân hủy, gây hại cho sinh vật biển và hệ sinh thái.

• Khẩu trang thải ra môi trường biển → hủy hoại hệ sinh thái
• Phân hủy thành vi nhựa → chuỗi thức ăn
• Đốt khẩu trang → phát sinh khí thải độc hại

Một số giải pháp được đề xuất nhằm giảm thiểu tác động môi trường gồm:

1. Khuyến khích sử dụng khẩu trang vải tái sử dụng trong cộng đồng
2. Phát triển vật liệu sinh học phân hủy nhanh
3. Áp dụng chương trình thu gom khẩu trang tại bệnh viện, trường học

Ngoài ra, các tổ chức môi trường cũng đang phối hợp với chính quyền địa phương để tổ chức các chiến dịch thu gom khẩu trang tại bãi biển và khu công cộng nhằm giảm lượng rác thải nhựa.

Cách sử dụng và bảo quản khẩu trang đúng cách

Sử dụng khẩu trang đúng cách là yếu tố quyết định hiệu quả bảo vệ. Rất nhiều người mắc lỗi phổ biến như đeo khẩu trang dưới mũi, sờ tay vào mặt ngoài, hoặc tái sử dụng khẩu trang y tế dùng một lần, khiến hiệu quả giảm đáng kể.

Hướng dẫn sử dụng khẩu trang theo khuyến nghị của WHO:

1. Rửa tay sạch bằng xà phòng hoặc dung dịch cồn trước khi đeo
2. Đảm bảo khẩu trang che kín mũi, miệng, cằm và ôm sát mặt
3. Không chạm tay vào khẩu trang khi đang đeo
4. Tháo khẩu trang bằng cách cầm vào dây, không cầm mặt trước
5. Bỏ khẩu trang vào thùng rác có nắp đậy nếu dùng một lần
6. Với khẩu trang vải: giặt ngay sau mỗi lần sử dụng với nước nóng 60°C

Ngoài ra, người dùng cần thay khẩu trang ngay khi bị ẩm, rách hoặc không còn ôm sát mặt. Với khẩu trang N95, không nên sử dụng quá 8 tiếng liên tục nếu không có chỉ định chuyên môn.

Thông tin hướng dẫn chi tiết từ WHO: WHO Guidelines on Mask Use

Tương lai của công nghệ khẩu trang

Công nghệ khẩu trang đang không ngừng được cải tiến để tăng hiệu quả bảo vệ và nâng cao trải nghiệm người dùng. Các nhà nghiên cứu trên thế giới đang tích cực phát triển các dòng khẩu trang thế hệ mới với khả năng lọc ưu việt, thông minh và thân thiện môi trường.

Một số xu hướng nổi bật đang được triển khai:

• Khẩu trang thông minh tích hợp cảm biến đo nồng độ CO₂, nhịp thở, chất lượng không khí
• Khẩu trang có lớp phủ nano bạc hoặc graphene kháng khuẩn cao
• Khẩu trang tự làm sạch bằng đèn UV tích hợp
• Vật liệu phân hủy sinh học có khả năng lọc cao

Trường MIT (Mỹ) và Đại học KTH (Thụy Điển) hiện đang dẫn đầu các dự án phát triển khẩu trang công nghệ cao. Một số sản phẩm thử nghiệm có thể gửi cảnh báo đến điện thoại khi phát hiện hơi thở bất thường hoặc môi trường ô nhiễm.

Những đổi mới này hứa hẹn mở ra kỷ nguyên mới cho thiết bị bảo hộ cá nhân, nơi khẩu trang không chỉ là công cụ bảo vệ mà còn là thiết bị hỗ trợ sức khỏe thông minh.

Tài liệu tham khảo

1. Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Respiratory Protection. https://www.cdc.gov/niosh/npptl/topics/respirators/
2. U.S. Food and Drug Administration (FDA). Face Masks and Respirators. https://www.fda.gov/
3. World Health Organization (WHO). Advice on the use of masks. https://www.who.int/
4. Chu, D.K., Akl, E.A., et al. (2020). Physical distancing, face masks, and eye protection to prevent person-to-person transmission. *The Lancet*. https://www.thelancet.com/
5. Allison, A.L. et al. (2021). The environmental dangers of disposable face masks. *Nature Sustainability*. https://www.nature.com/
6. National Center for Biotechnology Information. Health effects of face mask use. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/
7. ISO 22609:2022 – Clothing for protection against infectious agents. https://www.iso.org/standard/83912.html