隱形口罩濾材過濾效能的檢測與評價

姜毅，黃燕，王曉陽，徐紅霞

近年來，隨著肉眼可見的霧霾天氣逐漸增多，個人佩戴呼吸防護用品也逐漸增多，正規的呼吸防護用品(如N95口罩﹑醫用防護口罩等)的防護效果可達納米級別[1]，但均存在價格高﹑佩戴不美觀等局限。本文報道一種新型口罩材料的檢測結果。

1 材料與方法

1.1 主要儀器及試劑 口罩濾料測試儀(8130型，美國TSI)﹑微生物氣溶膠發生器(TK-3型，遼陽市應用技術研究所)﹑六級空氣微生物采樣器(AMS型，遼陽市應用技術研究所)等。金黃色葡萄球菌(ATCC6538)為軍事醫學科學院微生物流行病研究所保存菌種。胰蛋白胨大豆瓊脂培養基(TSA)和營養肉湯培養基，另有蛋白胨﹑磷酸鹽緩沖液﹑氯化鈉及相關試劑。待測隱形口罩濾材(北京飛揚兄弟文化傳播有限公司)大小15cm×20cm。

1.2 實驗方法

1.2.1 氯化鈉顆粒通氣阻力﹑過濾效率﹑負載能力檢測 測試樣品分2組。1組為預處理組，處理順序如下：①在溫度38.0±2.5℃和相對濕度85%±5%的環境下放置24±1h；②在70±3℃干燥環境下放置24±1h；③在–30±3℃環境放置24±1h。2組不作預處理，為對照組。各組抽取3個樣品進行檢測。檢測室環境要求：溫度2 5±5℃，相對濕度30%±10%。使用口罩濾材測試儀，該儀器發生的氯化鈉氣溶膠顆粒濃度≤200mg/m3，粒數中位徑(CMD)為0.075μm，粒度分布的幾何標準差(GSD)為1.86。通氣流量85L/min，用夾具將實驗濾材連接在檢測裝置上，測量通氣阻力和氣溶膠穿透效率。負載能力測試方法同上，每5min記錄結果1次，檢測時間25min，氣溶膠濃度按照儀器說明進行計算。

1.2.2 金黃色葡萄球菌氣溶膠過濾效率檢測 實驗前進行樣品預處理，將其放置在溫度21±5℃﹑相對濕度85%±5%的環境中接受預處理4h以上，共抽取5個預處理后的樣品。取金黃色葡萄球菌稀釋為濃度5.0×105cfu/ml的菌懸液備用。壓縮空氣經冷卻﹑除水﹑過濾﹑調壓后成為實驗用潔凈空氣，接入微生物氣溶膠發生器，測試腔中產生金黃色葡萄球菌氣溶膠，噴霧流量8L/min，噴霧壓力1.8kg/cm2。測試腔中氣溶膠濃度穩定1min后，用六級空氣微生物采樣器分別采集過濾前的氣溶膠(采集時間1min)和濾材過濾后的氣溶膠(采集時間2min)，采樣流量28.3L/min。采樣后平皿37℃培養48h，計數每個平皿的金黃色葡萄球菌菌落數，并對采樣結果進行校正，計算過濾效率。過濾效率(%)=(過濾前氣溶膠濃度－過濾后氣溶膠濃度)/過濾前氣溶膠濃度×100%。重復上述步驟，重復測試5個樣品。

1.3 統計學處理 采用SPSS 18.0軟件進行統計學分析。計量資料符合正態分布，采用兩獨立樣本的t檢驗進行分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

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

負載能力測試顯示，氯化鈉顆粒的負載量為150mg時通氣阻力為14.63±0.15mmH2O，負載量高于標準的150%(達375mg)時通氣阻力為15.12±0.19mmH2O，均明顯低于國家標準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濾效率檢測結果

采用新型濾材(n=5)對氣溶膠進行過濾，過濾前氣溶膠濃度為25 583±11 769cfu/m3，過濾后濃度為2816±1457cfu/m3，平均過濾效率為89.16%±2.04%。早期紗布口罩的細菌過濾效率要求達90%，目前行業標準中規定細菌過濾效率應不小于95%，所以該隱形口罩濾材的細菌過濾效率接近醫用外科口罩的行業標準[2]。

3 討 論

環境學認為空氣中的塵埃是指空氣動力學質量中值直徑(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%，大部分可通過呼吸道至肺部沉積，又稱可入肺顆粒物，對人體危害更大；MMAD≤1μm的稱為霾塵，因其能折光影響空氣能見度而形成霾。

研究發現，空氣污染與呼吸系統疾病的發生密切相關，在空氣污染嚴重區人群咳嗽﹑咳痰﹑喘息﹑呼吸困難等呼吸系統癥狀的年齡標準化發生率高于相對潔凈區[3]。在有呼吸系統基礎疾病如哮喘﹑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，加強個人呼吸防護也同樣重要。

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，將兩端塞進鼻孔即可發揮作用，對外觀的影響比較小，其發揮作用的主要部分是置于鼻孔中的濾材。針對這種新型隱形口罩，我們參考國家標準[6-7]及以往文獻[8]中的測試方法，對該新型隱形口罩濾材的顆粒物過濾效率﹑通氣阻力﹑負載能力進行檢測，參考醫藥行業標準[2]對該濾材細菌氣溶膠的過濾效率進行檢測。

對空氣中顆粒物的過濾效率是評價口罩性能的重要指標。有研究表明，16層紗布口罩的顆粒物過濾效率僅為24%，24層紗布口罩的過濾效率為36.8%[9]。Rengasamy等[10]研究發現，使用N95口罩的檢測系統檢測普通布料和纖維織品的過濾效率僅為10%～60%。該隱形口罩濾材的顆粒物過濾效率超過40%，即對直徑≥0.075μm的顆粒物能夠過濾40%，所以對空氣中的病毒顆粒(如甲型流感病毒直徑0.08～0.12μm)﹑細菌(如金黃色葡萄球菌直徑約1μm)均能起到有效的過濾作用，對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)的過濾作用更為顯著。本研究檢測的隱形口罩濾材的顆粒物過濾效率超過40%，金黃色葡萄球菌氣溶膠的過濾效率接近90%，明顯超過24層紗布口罩的過濾效果，而且通氣阻力低，可以滿足日常工作生活中對呼吸系統的防護要求。

該隱形口罩所采用的濾材與N95口罩的濾材類似，具有三層高性能過濾結構，能有效過濾沙塵﹑灰塵﹑粉塵﹑花粉﹑細菌﹑病毒等細微顆粒物，過濾效率高，并且具有以下優點：①通氣阻力低，可保持呼吸順暢；②價格便宜；③使用簡便，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，也避免了使用一般口罩造成的不便，不影響外觀形象和語言交流。

目前隱形口罩的研發和使用時間較短，尚缺乏具體型號及選擇和佩戴規范，但作為一種防護口罩的替代產品，其發展應用前景仍十分廣泛。

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