Fraunhofer ITWM公司：防護口罩的建議佩戴時長

隨著新冠肺炎疫情的蔓延，人們越來越意識到需要使用口罩和呼吸器，以保護佩戴者或周圍的人免受感染。以前在專家口中的術語，如過濾面罩(FFP)，現在已成為人們的日常用語。口罩的稀缺和大量DIY口罩的出現，引起人們廣泛討論。人們主要討論適用于口罩的可預防疾病擴散的材料，而對于醫護工作人員而言，防護口罩的最長佩戴時間問題至關重要。

防護的可靠性不僅取決于防護材料的過濾性能。眾所周知，水分滲透會降低過濾效率，這意味著安全性會降低。濕度和體溫會增加口罩與佩戴者接觸面的微生物污染。因濕氣可作為橫跨過濾材料厚度方向的“感染橋”，口罩在被水汽完全浸透(水分穿透)時達到防護臨界狀態。高效過濾口罩(如FFP-2)如此，用于保護他人的口罩也如此：口罩被水汽完全浸透時，咳嗽和打噴嚏會導致潛在感染性飛沫穿透口罩從外表面脫落，然后擴散到附近。

推薦的口罩佩戴最大時長是基于一般使用場景下的參考值。防護口罩中水分滲透的速度和強度很大程度上取決于佩戴者的軀體應激情況。水分穿透口罩所需時間不能用簡單的方法(目測經驗法)從人們的活動中得出，因為這樣得到的時間往往是波動的。在沒有器械輔助的情況下，無法肉眼檢查口罩，也無法確保所監測水分穿透指標的可靠性。

德國弗勞恩霍夫工業數學研究所(Fraunhofer ITWM)的研究人員利用適當的模型和模擬方法，考慮口罩佩戴者的身體活動狀況，開展了對口罩使用時長預測模型的研究和改善工作。以休息或輕微勞動時的口罩可佩戴最大時長為參比，其他情況下口罩可佩戴最大時長用相對值表示，其大小取決于軀體應激水平及單位時間內軀體應激持續時間。圖1所示為口罩可佩戴最大時長相對值與佩戴者軀體應激狀態的關系。由圖1可知，佩戴者軀體應激水平增高或單位時間內軀體應激時長增加時，口罩可佩戴最大時長減小。在本例中，醫療或護理機構可推斷出，工作強度最高的人員需要更換口罩的頻率是行政部門或接待處工作人員的5倍。

圖1 口罩佩戴最大時長與軀體應激水平及單位時間內軀體應激時長的關系(來源：Fraunhofer ITWM)

該研究有助于人們通過及時更換口罩以獲得安全的、最佳的防護效果，并避免浪費原本可以使用更長時間的口罩。除此之外，改進后的預測模型使醫院和護理機構能夠根據員工的活動情況調整需求計劃。

除了應對當下疫情，上述研究方法同樣與產品開發息息相關。在多層過濾材料的應用中，可通過模擬得到材料的最佳組合方案，減少對小樣產品的過量測試。