隱形口罩濾材過(guò)濾效能的檢測(cè)與評(píng)價(jià)

姜毅，黃燕，王曉陽(yáng)，徐紅霞

近年來(lái)，隨著肉眼可見(jiàn)的霧霾天氣逐漸增多，個(gè)人佩戴呼吸防護(hù)用品也逐漸增多，正規(guī)的呼吸防護(hù)用品(如N95口罩﹑醫(yī)用防護(hù)口罩等)的防護(hù)效果可達(dá)納米級(jí)別[1]，但均存在價(jià)格高﹑佩戴不美觀等局限。本文報(bào)道一種新型口罩材料的檢測(cè)結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 主要儀器及試劑 口罩濾料測(cè)試儀(8130型，美國(guó)TSI)﹑微生物氣溶膠發(fā)生器(TK-3型，遼陽(yáng)市應(yīng)用技術(shù)研究所)﹑六級(jí)空氣微生物采樣器(AMS型，遼陽(yáng)市應(yīng)用技術(shù)研究所)等。金黃色葡萄球菌(ATCC6538)為軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院微生物流行病研究所保存菌種。胰蛋白胨大豆瓊脂培養(yǎng)基(TSA)和營(yíng)養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基，另有蛋白胨﹑磷酸鹽緩沖液﹑氯化鈉及相關(guān)試劑。待測(cè)隱形口罩濾材(北京飛揚(yáng)兄弟文化傳播有限公司)大小15cm×20cm。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 氯化鈉顆粒通氣阻力﹑過(guò)濾效率﹑負(fù)載能力檢測(cè) 測(cè)試樣品分2組。1組為預(yù)處理組，處理順序如下：①在溫度38.0±2.5℃和相對(duì)濕度85%±5%的環(huán)境下放置24±1h；②在70±3℃干燥環(huán)境下放置24±1h；③在–30±3℃環(huán)境放置24±1h。2組不作預(yù)處理，為對(duì)照組。各組抽取3個(gè)樣品進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)室環(huán)境要求：溫度2 5±5℃，相對(duì)濕度30%±10%。使用口罩濾材測(cè)試儀，該儀器發(fā)生的氯化鈉氣溶膠顆粒濃度≤200mg/m3，粒數(shù)中位徑(CMD)為0.075μm，粒度分布的幾何標(biāo)準(zhǔn)差(GSD)為1.86。通氣流量85L/min，用夾具將實(shí)驗(yàn)濾材連接在檢測(cè)裝置上，測(cè)量通氣阻力和氣溶膠穿透效率。負(fù)載能力測(cè)試方法同上，每5min記錄結(jié)果1次，檢測(cè)時(shí)間25min，氣溶膠濃度按照儀器說(shuō)明進(jìn)行計(jì)算。

1.2.2 金黃色葡萄球菌氣溶膠過(guò)濾效率檢測(cè) 實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行樣品預(yù)處理，將其放置在溫度21±5℃﹑相對(duì)濕度85%±5%的環(huán)境中接受預(yù)處理4h以上，共抽取5個(gè)預(yù)處理后的樣品。取金黃色葡萄球菌稀釋為濃度5.0×105cfu/ml的菌懸液備用。壓縮空氣經(jīng)冷卻﹑除水﹑過(guò)濾﹑調(diào)壓后成為實(shí)驗(yàn)用潔凈空氣，接入微生物氣溶膠發(fā)生器，測(cè)試腔中產(chǎn)生金黃色葡萄球菌氣溶膠，噴霧流量8L/min，噴霧壓力1.8kg/cm2。測(cè)試腔中氣溶膠濃度穩(wěn)定1min后，用六級(jí)空氣微生物采樣器分別采集過(guò)濾前的氣溶膠(采集時(shí)間1min)和濾材過(guò)濾后的氣溶膠(采集時(shí)間2min)，采樣流量28.3L/min。采樣后平皿37℃培養(yǎng)48h，計(jì)數(shù)每個(gè)平皿的金黃色葡萄球菌菌落數(shù)，并對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行校正，計(jì)算過(guò)濾效率。過(guò)濾效率(%)=(過(guò)濾前氣溶膠濃度－過(guò)濾后氣溶膠濃度)/過(guò)濾前氣溶膠濃度×100%。重復(fù)上述步驟，重復(fù)測(cè)試5個(gè)樣品。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料符合正態(tài)分布，采用兩獨(dú)立樣本的t檢驗(yàn)進(jìn)行分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 氯化鈉顆粒通氣阻力﹑過(guò)濾效率檢測(cè) 預(yù)處理前和預(yù)處理后的濾材(n=3)其通氣阻力分別為14.40±0.26mmH2O和14.43±0.15mmH2O(P>0.05)，過(guò)濾效率分別為40.53%±0.72%和40.13%±1.72%(P>0.05)。說(shuō)明預(yù)處理對(duì)濾材的通氣阻力和過(guò)濾效率無(wú)明顯影響，樣品的平均通氣阻力和平均過(guò)濾效率分別為14.42±0.19mmH2O和40.33%±1.20%。

負(fù)載能力測(cè)試顯示，氯化鈉顆粒的負(fù)載量為150mg時(shí)通氣阻力為14.63±0.15mmH2O，負(fù)載量高于標(biāo)準(zhǔn)的150%(達(dá)375mg)時(shí)通氣阻力為15.12±0.19mmH2O，均明顯低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB19083-2010(吸氣阻力≤35mmH2O)和GB2626-2 0 0 6(吸氣阻力≤3 5.6 9 m m H2O，呼氣阻力≤25.49mmH2O)的要求。

2.2 金黃色葡萄球菌氣溶膠過(guò)濾效率檢測(cè)結(jié)果

采用新型濾材(n=5)對(duì)氣溶膠進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾前氣溶膠濃度為25 583±11 769cfu/m3，過(guò)濾后濃度為2816±1457cfu/m3，平均過(guò)濾效率為89.16%±2.04%。早期紗布口罩的細(xì)菌過(guò)濾效率要求達(dá)90%，目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定細(xì)菌過(guò)濾效率應(yīng)不小于95%，所以該隱形口罩濾材的細(xì)菌過(guò)濾效率接近醫(yī)用外科口罩的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

3 討 論

環(huán)境學(xué)認(rèn)為空氣中的塵埃是指空氣動(dòng)力學(xué)質(zhì)量中值直徑(MMAD)≤100μm的顆粒物(particulate matter，PM)，其中MMAD＞10μm的稱為降塵，≤10μm為飄塵，即PM10，也稱可吸入顆粒物，MMAD≤2.5μm為微塵，即PM2.5，約占PM10的50%～80%，大部分可通過(guò)呼吸道至肺部沉積，又稱可入肺顆粒物，對(duì)人體危害更大；MMAD≤1μm的稱為霾塵，因其能折光影響空氣能見(jiàn)度而形成霾。

研究發(fā)現(xiàn)，空氣污染與呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生密切相關(guān)，在空氣污染嚴(yán)重區(qū)人群咳嗽﹑咳痰﹑喘息﹑呼吸困難等呼吸系統(tǒng)癥狀的年齡標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)生率高于相對(duì)潔凈區(qū)[3]。在有呼吸系統(tǒng)基礎(chǔ)疾病如哮喘﹑慢性阻塞性肺疾病的人群，空氣污染和感染因素可協(xié)同致病并加重病情[4-5]。因此，在采取措施治理空氣污染的同時(shí)，加強(qiáng)個(gè)人呼吸防護(hù)也同樣重要。

隱形口罩類似于鼻塞，由一截透明塑料支架連著兩端的纖維濾片，將兩端塞進(jìn)鼻孔即可發(fā)揮作用，對(duì)外觀的影響比較小，其發(fā)揮作用的主要部分是置于鼻孔中的濾材。針對(duì)這種新型隱形口罩，我們參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[6-7]及以往文獻(xiàn)[8]中的測(cè)試方法，對(duì)該新型隱形口罩濾材的顆粒物過(guò)濾效率﹑通氣阻力﹑負(fù)載能力進(jìn)行檢測(cè)，參考醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[2]對(duì)該濾材細(xì)菌氣溶膠的過(guò)濾效率進(jìn)行檢測(cè)。

對(duì)空氣中顆粒物的過(guò)濾效率是評(píng)價(jià)口罩性能的重要指標(biāo)。有研究表明，16層紗布口罩的顆粒物過(guò)濾效率僅為24%，24層紗布口罩的過(guò)濾效率為36.8%[9]。Rengasamy等[10]研究發(fā)現(xiàn)，使用N95口罩的檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)普通布料和纖維織品的過(guò)濾效率僅為10%～60%。該隱形口罩濾材的顆粒物過(guò)濾效率超過(guò)40%，即對(duì)直徑≥0.075μm的顆粒物能夠過(guò)濾40%，所以對(duì)空氣中的病毒顆粒(如甲型流感病毒直徑0.08～0.12μm)﹑細(xì)菌(如金黃色葡萄球菌直徑約1μm)均能起到有效的過(guò)濾作用，對(duì)空氣中直徑更大的微塵(直徑≤2.5μm，即PM2.5)﹑飄塵(直徑≤10μm，即PM10)﹑花粉(直徑30～50μm)的過(guò)濾作用更為顯著。本研究檢測(cè)的隱形口罩濾材的顆粒物過(guò)濾效率超過(guò)40%，金黃色葡萄球菌氣溶膠的過(guò)濾效率接近90%，明顯超過(guò)24層紗布口罩的過(guò)濾效果，而且通氣阻力低，可以滿足日常工作生活中對(duì)呼吸系統(tǒng)的防護(hù)要求。

該隱形口罩所采用的濾材與N95口罩的濾材類似，具有三層高性能過(guò)濾結(jié)構(gòu)，能有效過(guò)濾沙塵﹑灰塵﹑粉塵﹑花粉﹑細(xì)菌﹑病毒等細(xì)微顆粒物，過(guò)濾效率高，并且具有以下優(yōu)點(diǎn)：①通氣阻力低，可保持呼吸順暢；②價(jià)格便宜；③使用簡(jiǎn)便，避免了使用一般口罩引起的眼鏡起霧和污氣二次吸入的缺點(diǎn)，也避免了使用一般口罩造成的不便，不影響外觀形象和語(yǔ)言交流。

目前隱形口罩的研發(fā)和使用時(shí)間較短，尚缺乏具體型號(hào)及選擇和佩戴規(guī)范，但作為一種防護(hù)口罩的替代產(chǎn)品，其發(fā)展應(yīng)用前景仍十分廣泛。

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