淺析口罩細(xì)菌過濾效率測(cè)試結(jié)果的影響因素

黃夏嬋,況立濤

(廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院,廣東 廣州 510220)

隨著全球新型冠狀肺炎病毒的暴發(fā),佩戴口罩成為非常重要且有效的個(gè)人防護(hù)方式,口罩需求量大幅增加,人們對(duì)口罩產(chǎn)品質(zhì)量的要求也逐步提升。口罩罩體對(duì)帶有病原微生物菌顆粒物的阻隔性能主要是通過口罩濾材的細(xì)菌過濾效率性能來體現(xiàn),因此細(xì)菌過濾效率是醫(yī)用口罩的核心指標(biāo)之一[1]。為了比較細(xì)菌過濾效率試驗(yàn)結(jié)果,測(cè)試了多家生產(chǎn)企業(yè)的平面型醫(yī)用口罩和N95型口罩,通過不同試驗(yàn)條件的比對(duì)以及日常檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的分享,探討細(xì)菌過濾效率測(cè)試的影響因素。

1 醫(yī)用口罩細(xì)菌過濾效率技術(shù)要求

目前國(guó)內(nèi)口罩的細(xì)菌過濾效率是根據(jù)醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YY 0469―2011 的測(cè)試方法進(jìn)行檢測(cè)[2],與美國(guó)ASTM F2101―19和歐洲BS EN 14683：2019細(xì)菌過濾效率檢測(cè)方法基本一致,但是在應(yīng)用中技術(shù)要求差異比較大,具體要求比較見表1。

表1 中國(guó)、歐洲和美國(guó)對(duì)醫(yī)用口罩細(xì)菌過濾效率技術(shù)要求的比較

從表1可以看出,與國(guó)內(nèi)醫(yī)用外科口罩及一次性使用醫(yī)用口罩的技術(shù)要求對(duì)比,歐洲的BS EN 14683：2019《醫(yī)用口罩的要求和測(cè)試方法》和美國(guó)的ASTM F2100―19《醫(yī)用口罩材料性能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均采用分級(jí)思路,技術(shù)要求也更高。

2 細(xì)菌過濾效率測(cè)試原理

細(xì)菌過濾效率指在規(guī)定流速下,口罩材料對(duì)含有細(xì)菌的懸浮粒子可以濾除的百分?jǐn)?shù)。測(cè)試原理為,將控制通過采樣器的氣體流速用一定顆粒直徑的細(xì)菌氣溶膠(在胰蛋白酶大豆肉湯中接種金黃色葡萄球菌,培養(yǎng)后將其稀釋到一定濃度再使用噴霧器產(chǎn)生含有細(xì)菌的肉湯氣溶膠)沖擊兩端口罩體進(jìn)行過濾效率的測(cè)試,穿透口罩的細(xì)菌氣溶膠收集到胰蛋白酶大豆瓊脂上。最后將瓊脂平板進(jìn)行培養(yǎng),然后對(duì)細(xì)菌顆粒氣溶膠形成的菌落形成單位(陽性孔)進(jìn)行計(jì)數(shù),并使用轉(zhuǎn)換表將其轉(zhuǎn)換為可能的撞擊顆粒數(shù),間接計(jì)算出細(xì)菌過濾效率。

3 細(xì)菌過濾效率測(cè)試的影響因素

3.1 氣體流速

氣體流速是指單位時(shí)間內(nèi)通過口罩罩體的氣體體積量,作為一項(xiàng)測(cè)試條件,它直接影響了口罩的過濾性能測(cè)試結(jié)果[3]。參照YY 0469―2011《醫(yī)用外科口罩》附錄B測(cè)試程序,樣品經(jīng)過溫度(21±5)℃、相對(duì)濕度(85±5)%環(huán)境中預(yù)處理4 h后,使用連續(xù)傳代2次活化金黃色葡萄球菌制備接種菌液進(jìn)行檢測(cè),測(cè)試過程中通過改變?cè)O(shè)備的氣體流速測(cè)試不同口罩(6家不同生產(chǎn)企業(yè)的醫(yī)用口罩和N95口罩共6批)在10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 L/min氣體流速條件下的細(xì)菌過濾效率,每種樣品在不同流量下測(cè)試3個(gè)試樣,取3個(gè)試樣的平均值,其結(jié)果見表2。

表2 細(xì)菌過濾效率試驗(yàn)結(jié)果

從表2的結(jié)果中可以看出,在氣體流速逐漸升高的過程中,口罩的細(xì)菌過濾效率在下降。醫(yī)用平面口罩在氣體流速為50 L/min時(shí)細(xì)菌過濾效率開始低于98%。隨著氣體流速升高,N95口罩的細(xì)菌過濾效率下降的幅度較小,在氣體流速達(dá)到100 L/min時(shí)細(xì)菌過濾效率依然不低于98%。說明不同氣體流量對(duì)細(xì)菌過濾效率檢測(cè)結(jié)果的影響較大,特別是醫(yī)用平面口罩。

3.2 樣品環(huán)境試驗(yàn)預(yù)處理

選取10批次醫(yī)用外科口罩,每批樣品分為兩組：預(yù)處理組和不處理組。預(yù)處理組樣品進(jìn)行溫度(21±5)℃、相對(duì)濕度(85±5)%環(huán)境預(yù)處理至少4 h,然后通過控制氣體流速在28.3 L/min使用連續(xù)傳代2次活化金黃色葡萄球菌制備細(xì)菌氣溶膠,參照YY 0469―2011《醫(yī)用外科口罩》附錄B 測(cè)試程序進(jìn)行檢測(cè),每批次每組選取3個(gè)試樣的平均值作為測(cè)試結(jié)果。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 預(yù)處理和未處理口罩細(xì)菌過濾效率試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表3結(jié)果,可以看出未經(jīng)過環(huán)境試驗(yàn)預(yù)處理的細(xì)菌過濾效率略高。因此樣品是否進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)預(yù)處理對(duì)口罩細(xì)菌過濾效率的結(jié)果有一定的影響,

3.3 其他因素的影響

3.3.1 接種菌的制備方法

菌液制備是細(xì)菌過濾效率測(cè)試中非常關(guān)鍵的一步,直接決定著試驗(yàn)中細(xì)菌生長(zhǎng)質(zhì)量,從而影響著測(cè)試結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)YY 0469—2011附錄B 的制備方法是將金黃色葡萄球菌接種在胰蛋白酶大豆肉湯培養(yǎng)基中,在(37±2)℃振蕩條件下培養(yǎng)(24±2)h。然后用1.5%的蛋白胨將上述培養(yǎng)物稀釋至約5×105CFU/ml濃度。在測(cè)試中,菌種的傳代次數(shù)和接種量、菌株的培養(yǎng)時(shí)間和培養(yǎng)溫度等均對(duì)其活性以及細(xì)菌生長(zhǎng)數(shù)有影響,必須是具有高活性和純度的細(xì)菌,才能真正反映細(xì)菌過濾效率的濾除性能。活性的高低是根據(jù)細(xì)菌在培養(yǎng)后的增長(zhǎng)情況來判斷的,制備方法的不同影響著測(cè)試菌種的活性,試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 連續(xù)傳代2次和連續(xù)傳代3次活化細(xì)菌制備菌懸液結(jié)果對(duì)比

3.3.2 過濾試驗(yàn)設(shè)備消毒情況

過濾試驗(yàn)設(shè)備消毒情況對(duì)結(jié)果也有著顯著影響,消毒越徹底測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性越高,消毒不徹底容易導(dǎo)致各種環(huán)境雜菌的污染,外部環(huán)境雜菌多種多樣,特別是采樣器,通過采樣器收集到瓊脂平板后雜菌形態(tài)各異,大小不一,甚至成片狀生長(zhǎng),和金黃色葡萄球菌混合以后不易區(qū)分,導(dǎo)致不能真實(shí)反映陽性質(zhì)控值,從而影響細(xì)菌過濾效率結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此設(shè)備是否消毒徹底在試驗(yàn)中顯得非常重要。對(duì)于新型醫(yī)用外科口罩細(xì)菌過濾效率(BFE)檢測(cè)設(shè)備,應(yīng)采樣結(jié)束后將盛有菌液的試管換成75%的酒精和蒸餾水先后進(jìn)行清洗,用75%的酒精擦拭儀器內(nèi)壁,將紫外燈開啟滅菌。由于系統(tǒng)清洗時(shí)采樣器兩路電磁閥關(guān)閉,消毒液不會(huì)經(jīng)過采樣器,所以采樣器需要放到高壓鍋內(nèi)滅菌；而氣霧室和噴霧器有消毒液流過,不需要拆卸,用蒸餾水和消毒液清洗即可。

4 結(jié)果和討論

口罩細(xì)菌過濾效率測(cè)試的理論預(yù)設(shè)條件是無泄漏,即表征口罩在完全密封條件下的細(xì)菌過濾效率理論值,只反映濾材的自身過濾效率,與其材料性能及加工工藝有關(guān),不能真實(shí)反映口罩佩戴狀態(tài)時(shí)的實(shí)際防護(hù)效果。如需進(jìn)一步考核真正使用情況下的防護(hù)效果,則應(yīng)增加考核口罩與佩戴者面部的適配性,即口罩邊緣與佩戴者面部的密合程度。若口罩與佩戴者臉部緊密性不足,存在一定的空隙,在實(shí)際使用中,外部空氣由于阻力小的原因,易經(jīng)從空隙進(jìn)入口罩內(nèi)部,造成所呼吸空氣未經(jīng)口罩的過濾功能,使實(shí)際細(xì)菌過濾效率低于測(cè)試?yán)碚撝?從而降低防護(hù)效果。為解決實(shí)際應(yīng)用與檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果差異導(dǎo)致的人體傷害,OSHA(Occupational Safety and Health Administration)對(duì)不同程度的使用對(duì)象有分級(jí)要求,明確要求勞動(dòng)者必須在使用呼吸防護(hù)用品前進(jìn)行適合性測(cè)試,以確保產(chǎn)品在實(shí)際使用時(shí)能達(dá)到確切的防護(hù)水平。現(xiàn)在市面上的醫(yī)用一次性口罩為平面型設(shè)計(jì),并不能與佩戴者臉部緊密貼合；N95型口罩為密合臉型設(shè)計(jì),大大降低了通過密封泄漏造成的氣溶膠漏入,因此需根據(jù)不同的使用對(duì)象及使用場(chǎng)景進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。

通過不同試驗(yàn)結(jié)果分析可以得出的結(jié)論是：影響細(xì)菌過濾效率測(cè)試結(jié)果的關(guān)鍵因素是氣體流速和環(huán)境試驗(yàn)預(yù)處理,同時(shí)接種菌的制備方式、過濾試驗(yàn)設(shè)備消毒情況對(duì)測(cè)試結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生顯著的影響,是實(shí)際試驗(yàn)操作過程中不可忽視的影響因素。因此,在具體測(cè)試的過程中,試驗(yàn)條件的控制至關(guān)重要,檢驗(yàn)工作者必須具備一定的理論基礎(chǔ)和工作經(jīng)驗(yàn),以嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度按標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)范進(jìn)行操作,選擇正確的試驗(yàn)條件,減少和避免測(cè)試結(jié)果誤差,為不斷提升的產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)要求提供準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。