隐形口罩滤材过滤效能的检测与评价

姜毅，黄燕，王晓阳，徐红霞

近年来，随着肉眼可见的雾霾天气逐渐增多，个人佩戴呼吸防护用品也逐渐增多，正规的呼吸防护用品(如N95口罩﹑医用防护口罩等)的防护效果可达纳米级别[1]，但均存在价格高﹑佩戴不美观等局限。本文报道一种新型口罩材料的检测结果。

1 材料与方法

1.1 主要仪器及试剂 口罩滤料测试仪(8130型，美国TSI)﹑微生物气溶胶发生器(TK-3型，辽阳市应用技术研究所)﹑六级空气微生物采样器(AMS型，辽阳市应用技术研究所)等。金黄色葡萄球菌(ATCC6538)为军事医学科学院微生物流行病研究所保存菌种。胰蛋白胨大豆琼脂培养基(TSA)和营养肉汤培养基，另有蛋白胨﹑磷酸盐缓冲液﹑氯化钠及相关试剂。待测隐形口罩滤材(北京飞扬兄弟文化传播有限公司)大小15cm×20cm。

1.2 实验方法

1.2.1 氯化钠颗粒通气阻力﹑过滤效率﹑负载能力检测 测试样品分2组。1组为预处理组，处理顺序如下：①在温度38.0±2.5℃和相对湿度85%±5%的环境下放置24±1h；②在70±3℃干燥环境下放置24±1h；③在–30±3℃环境放置24±1h。2组不作预处理，为对照组。各组抽取3个样品进行检测。检测室环境要求：温度2 5±5℃，相对湿度30%±10%。使用口罩滤材测试仪，该仪器发生的氯化钠气溶胶颗粒浓度≤200mg/m3，粒数中位径(CMD)为0.075μm，粒度分布的几何标准差(GSD)为1.86。通气流量85L/min，用夹具将实验滤材连接在检测装置上，测量通气阻力和气溶胶穿透效率。负载能力测试方法同上，每5min记录结果1次，检测时间25min，气溶胶浓度按照仪器说明进行计算。

1.2.2 金黄色葡萄球菌气溶胶过滤效率检测 实验前进行样品预处理，将其放置在温度21±5℃﹑相对湿度85%±5%的环境中接受预处理4h以上，共抽取5个预处理后的样品。取金黄色葡萄球菌稀释为浓度5.0×105cfu/ml的菌悬液备用。压缩空气经冷却﹑除水﹑过滤﹑调压后成为实验用洁净空气，接入微生物气溶胶发生器，测试腔中产生金黄色葡萄球菌气溶胶，喷雾流量8L/min，喷雾压力1.8kg/cm2。测试腔中气溶胶浓度稳定1min后，用六级空气微生物采样器分别采集过滤前的气溶胶(采集时间1min)和滤材过滤后的气溶胶(采集时间2min)，采样流量28.3L/min。采样后平皿37℃培养48h，计数每个平皿的金黄色葡萄球菌菌落数，并对采样结果进行校正，计算过滤效率。过滤效率(%)=(过滤前气溶胶浓度－过滤后气溶胶浓度)/过滤前气溶胶浓度×100%。重复上述步骤，重复测试5个样品。

1.3 统计学处理 采用SPSS 18.0软件进行统计学分析。计量资料符合正态分布，采用两独立样本的t检验进行分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 氯化钠颗粒通气阻力﹑过滤效率检测 预处理前和预处理后的滤材(n=3)其通气阻力分别为14.40±0.26mmH2O和14.43±0.15mmH2O(P>0.05)，过滤效率分别为40.53%±0.72%和40.13%±1.72%(P>0.05)。说明预处理对滤材的通气阻力和过滤效率无明显影响，样品的平均通气阻力和平均过滤效率分别为14.42±0.19mmH2O和40.33%±1.20%。

负载能力测试显示，氯化钠颗粒的负载量为150mg时通气阻力为14.63±0.15mmH2O，负载量高于标准的150%(达375mg)时通气阻力为15.12±0.19mmH2O，均明显低于国家标准GB19083-2010(吸气阻力≤35mmH2O)和GB2626-2 0 0 6(吸气阻力≤3 5.6 9 m m H2O，呼气阻力≤25.49mmH2O)的要求。

2.2 金黄色葡萄球菌气溶胶过滤效率检测结果

采用新型滤材(n=5)对气溶胶进行过滤，过滤前气溶胶浓度为25 583±11 769cfu/m3，过滤后浓度为2816±1457cfu/m3，平均过滤效率为89.16%±2.04%。早期纱布口罩的细菌过滤效率要求达90%，目前行业标准中规定细菌过滤效率应不小于95%，所以该隐形口罩滤材的细菌过滤效率接近医用外科口罩的行业标准[2]。

3 讨 论

环境学认为空气中的尘埃是指空气动力学质量中值直径(MMAD)≤100μm的颗粒物(particulate matter，PM)，其中MMAD＞10μm的称为降尘，≤10μm为飘尘，即PM10，也称可吸入颗粒物，MMAD≤2.5μm为微尘，即PM2.5，约占PM10的50%～80%，大部分可通过呼吸道至肺部沉积，又称可入肺颗粒物，对人体危害更大；MMAD≤1μm的称为霾尘，因其能折光影响空气能见度而形成霾。

研究发现，空气污染与呼吸系统疾病的发生密切相关，在空气污染严重区人群咳嗽﹑咳痰﹑喘息﹑呼吸困难等呼吸系统症状的年龄标准化发生率高于相对洁净区[3]。在有呼吸系统基础疾病如哮喘﹑慢性阻塞性肺疾病的人群，空气污染和感染因素可协同致病并加重病情[4-5]。因此，在采取措施治理空气污染的同时，加强个人呼吸防护也同样重要。

隐形口罩类似于鼻塞，由一截透明塑料支架连着两端的纤维滤片，将两端塞进鼻孔即可发挥作用，对外观的影响比较小，其发挥作用的主要部分是置于鼻孔中的滤材。针对这种新型隐形口罩，我们参考国家标准[6-7]及以往文献[8]中的测试方法，对该新型隐形口罩滤材的颗粒物过滤效率﹑通气阻力﹑负载能力进行检测，参考医药行业标准[2]对该滤材细菌气溶胶的过滤效率进行检测。

对空气中颗粒物的过滤效率是评价口罩性能的重要指标。有研究表明，16层纱布口罩的颗粒物过滤效率仅为24%，24层纱布口罩的过滤效率为36.8%[9]。Rengasamy等[10]研究发现，使用N95口罩的检测系统检测普通布料和纤维织品的过滤效率仅为10%～60%。该隐形口罩滤材的颗粒物过滤效率超过40%，即对直径≥0.075μm的颗粒物能够过滤40%，所以对空气中的病毒颗粒(如甲型流感病毒直径0.08～0.12μm)﹑细菌(如金黄色葡萄球菌直径约1μm)均能起到有效的过滤作用，对空气中直径更大的微尘(直径≤2.5μm，即PM2.5)﹑飘尘(直径≤10μm，即PM10)﹑花粉(直径30～50μm)的过滤作用更为显著。本研究检测的隐形口罩滤材的颗粒物过滤效率超过40%，金黄色葡萄球菌气溶胶的过滤效率接近90%，明显超过24层纱布口罩的过滤效果，而且通气阻力低，可以满足日常工作生活中对呼吸系统的防护要求。

该隐形口罩所采用的滤材与N95口罩的滤材类似，具有三层高性能过滤结构，能有效过滤沙尘﹑灰尘﹑粉尘﹑花粉﹑细菌﹑病毒等细微颗粒物，过滤效率高，并且具有以下优点：①通气阻力低，可保持呼吸顺畅；②价格便宜；③使用简便，避免了使用一般口罩引起的眼镜起雾和污气二次吸入的缺点，也避免了使用一般口罩造成的不便，不影响外观形象和语言交流。

目前隐形口罩的研发和使用时间较短，尚缺乏具体型号及选择和佩戴规范，但作为一种防护口罩的替代产品，其发展应用前景仍十分广泛。

[1] Brochot C, Michielsen N, Chazelet S, et al. Measurement of protection factor of respiratory protective devices toward nanoparticles[J]. Ann Hyg, 2012, 56(5): 595-605.

[2] YY 0469-2004. Technical requirements for surgical mask[S].Beijing: Standards Press of China, 2004. [YY 0469-2004. 医用外科口罩技术要求[S]. 北京:中国标准出版社, 2004.]

[3] Lai KF, Zhong NS. Introduction of Guideline on Diagnosis and Management of Cough(2009)[J]. Chin J Pract Intern Med,2011, 31(5): 286-288.[赖克方, 钟南山.《咳嗽的诊断与治疗指南(2009版)》解析[J]. 中国实用内科杂志, 2009, 29(12):1088-1090.]

[4] 马壮. 支气管哮喘和慢性阻塞性肺疾病所致呼吸衰竭的机械通气治疗进展[J]. 解放军医学杂志, 2011, 36(8): 794-799.[Ma Z. Advances in mechanical ventilation onrespiratoryfailure as a result of chronic obstructive pulmonary disease and bronchial asthma[J]. Med J Chin PLA, 2011, 36(8): 794-799.]

[5] Chauhan AJ, Johnston SL. Air pollution and infection in respiratory illness[J]. Br Med Bull, 2003, 68(1): 95-112.

[6] GB 19083-2010. Technical requirements for protective face mask for medical use[S]. Beijing: Standards Press of China, 2010. [GB 19083-2010. 医用防护口罩技术要求[S]. 北京: 中国标准出版社, 2010.]

[7] GB 2626-2006. Protective respiratory equipment- non-powered air purifying particulate respirator[S]. Beijing: Standards Press of China, 2006. [GB 2626-2006. 呼吸防护用品-自吸过滤式防颗粒物呼吸器[S]. 北京: 中国标准出版社, 2006.]

[8] Wen ZB, Lu JC, Li JS, et al. Evaluation on the filtration efficiency of the mask filtration materials against non-biological particles and microbial aerosol[J]. Chin J Disinfect, 2009, 26(5): 487-490. [温占波, 鹿建春, 李劲松, 等. 口罩滤材对非生物颗粒气溶胶和微生物气溶胶过滤效率的评价[J]. 中国消毒学杂志,2009, 26(5): 487-490.]

[9] Chen Q. SARS prevention and new standard surgical mask[J].Cap Med, 2003(14): 53. [陈青. SARS预防与新标准医用口罩[J]. 首都医药, 2003(14): 53.]

[10] Rengasamy S, Eimer B, Shaffer RE. Simple respiratory protection--evaluation of the filtration performance of cloth masks and common fabric materials against 20-1000 nm size particles[J]. Ann Hyg, 2010, 54(7): 789-798.