可重复使用医用防护服阻污染液体气溶胶穿透性能测试仪的试验验证和优化研究

李晓彤，何春雷，刘凯，贺强强，秦丹，史殿龙，张旭，徐荆，刘超，庄泳，张倩

青岛众瑞智能仪器股份有限公司·青岛市颗粒物测量与应用技术重点实验室（山东青岛 266109）

医用防护服能阻隔病原微生物，根据使用频次分为可重复使用医用防护服和医用一次性防护服[1-2]。2 种医用防护服的区别在于，医用一次性防护服使用期限一般为4 h，且穿着的透气性舒适度差，单次使用成本高，处理不当会污染环境；可重复使用医用防护服经清洗消毒后可多次穿戴使用[3-5]。根据YY/T 1799-2020《可重复使用医用防护服技术要求》[4]标准要求，可重复使用医用防护服须测试物理性能（包括透湿率、抗合成血液穿透性、断裂强力、阻燃性能）和阻污染因子穿透性能（包括阻血液传播病原体穿透性能、阻污染液体气溶胶穿透性能、阻湿态微生物穿透性能、阻干态微生物穿透性能[4，6-8]）。阻污染液体气溶胶穿透性能测试共3 个等级，其中等级3 要求防护服材料的阻生物污染气溶胶穿透性能lg（LRV）＞5，需对照滤膜细菌数量lgN0＞5。仪器测试时发现，对照滤膜细菌数量lgN0＞5 难以实现，无法获得防护服的最大穿透等级，即仪器测试的准确性存在问题。故本研究旨在分析影响滤膜采样效果的因素，包括采样管路的气密性、不同材质的分析滤膜和不同孔数的Collison 喷雾器[9-11]。同时总结试验操作经验，方便实验人员更高效地完成应用仪器评价防护服的试验方案。

1 仪器与材料

1.1 仪器及参数

阻污染液体气溶胶穿透性能测试仪（青岛众瑞智能仪器股份有限公司，型号：ZR-1072）；Ⅱ级生物安全柜（青岛海尔股份有限公司 ，型号：HR40-IIB2）；培养箱［韶关市泰宏医疗器械有限公司，型号：LHR-250A，恒温（37±2）℃）］；高压蒸汽灭菌锅（上海申安医疗器械厂，型号：LDZH-200L，恒温121～123 ℃）；分析天平（青岛蓝发科贸有限公司，精度0.001 g）；漩涡式混匀器（上海迈皋科学仪器有限公司，型号：M3）；冰箱（青岛海尔股份有限公司 ，型号：BCD-160TMPQ，2～8 ℃）。

1.2 试剂材料

（1）金黄色葡萄球菌ATCC6538 菌液配制：原始菌液保存在4 ℃冰箱中，建议使用时间不超过5 d。每次试验前用0.9%氯化钠注射液将原始菌液稀释至5×107CFU/ml，菌液于使用当天稀释。（2）营养琼脂培养基平板配制：在生物安全柜内摆放1 排干净的培养皿，待灭菌后的琼脂温度降至50～60 ℃时，倒入90 mm 培养皿。（3）待测样品准备：在无菌条件下，从待检材料（邦维BWT 可重复使用医用防护服）上随机截取8 片直径为25 mm 的圆形试样。为平衡试验阻力，将1 个试样置于滤膜上游，将另1 个置于滤膜下游。正常室温下样品平衡时间≥48 h。

2 方法

测试仪器由ZR-1072 型阻污染液体气溶胶穿透性能测试仪、试验箱、空气压缩机、Collison 喷雾器、试样-滤器组件组成。ZR-1072 型阻污染液体气溶胶穿透性能测试仪由显示屏、浮子流量计、压力调节旋钮、压力显示表、采样口、出气口、进气口和把手等部件组成。试验箱为边长28 cm 的正方体箱子，顶盖可开合并安装高效过滤器以平衡箱内外压力，箱前侧含3 个定位孔，分别用于放置Collison 喷雾器，2 个试样-滤器组件。测试样品时，Collison 喷雾器内置菌液，试样-滤器组件按要求组装好滤膜和样品，安装于试验箱对应位置。滤膜夹分别标注对照组和试验组，对照组按标准要求采用一次性灭菌镊子分别加装硅胶垫、分析滤膜、硅胶垫、样品膜、滤网；试验组分析滤膜和样品膜对换位置，安装滤膜夹至试验箱对应位置。随后关闭测试箱顶盖，喷雾器和滤膜夹接口分别连接喷雾气源和抽气气源管路。测试仪对Collison 喷雾器施加（138±10）kPa 的空气压力，使其产生气溶胶。3 min 后，启动真空泵。再过3 min 后，关闭Collison 喷雾器，使真空泵继续运行1 min。关闭真空泵，运行中观察喷雾压力和采样泵负压是否在设置范围内。测试完毕后，取下Y 型连接器接口释压，从试验箱中取出试样-滤器组件和Collison 喷雾器，不打开试验箱顶盖，向箱内喷洒75%乙醇，消毒10～15 min 后，打开顶盖，擦拭试验箱内壁，利用生物安全柜的气流将箱内吹扫干净，随后进行下一次测试（经验证，消毒后采集不到微生物）。等待消毒时间用无菌镊子将滤膜转移至装有10 ml 无菌0.9%氯化钠注射液的离心管中。涡旋洗脱1 min，随后用无菌0.9%氯化钠注射液进行梯度稀释，一般稀释2～3 个梯度。采用倾注平板法，各稀释级每平板接种1 ml，平行接种2 个平板，并均在（37±1） ℃下过夜培养。对对照组滤膜和穿透试样细菌分别进行计数，共测试4 次。经试验验证，箱内为微正压。为不使污染液体气溶胶外溢造成环境污染，在顶盖中增加了高效过滤器，用于平衡试验箱内压力。

2.1 影响因素

可重复使用医用防护服材料的阻污染液体气溶胶穿透性能测试中，仪器采样管路是否漏气、不同滤膜材质的分析滤膜、不同孔数的Collison 喷雾器均会影响lgN0。为得出准确数据，采用同一款可重复使用医用防护服，按照标准裁取样品，对以下影响因素进行测试和讨论分析。

2.1.1 气密性

气密性是指管路的密封不漏气性能，阻污染液体气溶胶穿透性能测试仪采样管路接口较多，气溶胶发生和采样均通过控制压力实现，采样管路为控制负压-30 kPa 采样，滤膜采样为唯一采样口，当其他地方漏气时，为保持采样压力为-30 kPa，便会从其他地方补充流量，使末端监测到的采样流量增加。采样管路一旦漏气，采样流量就会产生偏差，采到的菌落数会减少，从而影响试验数据的准确性。气密性测试方法：压力设定为-100 kPa，启动测试仪，运行稳定后，将测试仪采样接嘴口密封，测试仪流量显示值应≤0.4 L/min。气密性测试采用喷头数量为6 孔的Collison 喷雾器，分析滤膜材质为玻璃纤维，样品为可重复使用医用防护服，菌液浓度为5.0×107CFU/ml，对同一款可重复使用医用防护服截取样品23 组，进行重复测试得出气密性测试结论。

2.1.2 不同滤膜材质

由于不同滤膜材质、结构和应用场景不同，对污染液体气溶胶的捕集效率也不同，如使用聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）、混合纤维素酯等不同材质微孔滤膜研究滤膜的物理采集效率[12-13]。本研究测试采用喷头数量为6 孔的Collison 喷雾器，样品为可重复使用医用防护服，菌液浓度为5.0×107CFU/ml，分析滤膜的材质分别选用玻璃纤维、硝酸纤维素、混合纤维素（水系）、乙酸纤维素、聚偏二氟乙烯（poly-vinylidene fluoride，PVDF）疏水、PTFE 疏水和PTFE 亲水7 种材质进行测试。

2.1.3 Collison 喷雾器不同孔数

Collison 喷雾器孔数不同，消耗的菌液量不同，产生污染液体气溶胶的浓度也不同，标准中仪器测试方法未对Collison 喷雾器的喷雾孔数提出明确要求，因此本研究探究3、6、12 孔数对lgN0的影响。测试采用喷头数量为3、6、12 孔数的Collison 喷雾器，样品为可重复使用医用防护服，菌液浓度为5.0×107CFU/ml，选用玻璃纤维材质的分析滤膜进行测试。

2.2 测试评价

防护服材料的阻生物污染气溶胶穿透性能用lg（LRV）表示，计算方式如下：

LRV=lgN0-lgN1

式中，N0为对照滤膜细菌数量；N1为穿透试样细菌数量；如果N1＜1，则可表述为LRV＞lgN0。

计算每次测定的lg 降低值，并计算4 个测定值的均值和标准差。根据表1 给出的测定值性能水平确定等级，等级应不低于制造商标识的等级。

表1 阻污染液体气溶胶穿透分级

3 结果

3.1 气密性

23 组气密性测试数据比较，采样流量＞0.5 L/min时，lgN0＜5，不符合要求；采样流量≤0.5 L/min 时，lgN0＞5，符合要求，见表2。

表2 样品气密性测试数据

3.2 不同滤膜材质

21 组分析滤膜测试数据比较，分析滤膜材质为硝酸纤维素、混合纤维素、乙酸纤维素、PVDF和PTFE 时，lgN0＜5，不符合要求；分析滤膜材质为玻璃纤维时，lgN0＞5，符合要求，见表3。

表3 不同材质分析滤膜测试数据

3.3 Collison 喷雾器不同孔数

6 组分析滤膜测试数据比较，Collison 喷雾器孔数为3 时，lgN0＜5，不符合要求；Collison 喷雾器孔数为6 或12 时，lgN0＞5，符合要求，见表4。

表4 Collision 不同喷雾孔数测试数据

4 讨论

根据YY/T 1799-2020《可重复使用医用防护服技术要求》提供的方法，应用ZR-1072 型阻污染液体气溶胶穿透性能测试仪对可重复使用医用防护服的阻污染液体气溶胶穿透性能进行研究，并根据试验结果计算防护服等级。本研究选择已知等级的防护服样品测试，应用测试仪进行验证，发现防护服的等级无法得出，原因为对照滤膜细菌数量lgN0很难＞5，为了解决这一问题，对方案的影响因素进行了研究。由表2 气密性测试数据分析，采样压力为-30 kPa 时，采样流量同时被监测，一旦系统监测到采样流量超过0.5 L/min 或lgN0＜5，则需分析采样管路各个接口的连接处是否漏气。由表3 不同材质分析滤膜测试数据分析，玻璃纤维作为分析滤膜时，lgN0最大，采样流量＜0.5 L/min，满足要求，因此选择玻璃纤维材质滤膜作为分析滤膜。由表4 数据分析，随着孔数增多，菌液消耗量呈增多趋势，满足lgN0＞5 的孔数是6、12 孔，不同孔数采样流量均满足＜0.5 L/min，本着节能环保的原则选择6 孔作为测试用喷雾器。

本研究结果显示，保证采样管路的气密性，分析滤膜的材质为玻璃纤维及喷头数量为6 的Collison 喷雾器能使对照滤膜细菌数量lgN0＞5。因此在阻污染液体气溶胶穿透性能测试中，若lgN0不满足要求，应及时调整影响因素，重新进行验证。本研究需注意以下方面：（1）杂菌的影响，可通过阴性对照查看，判断0.9%氯化钠注射液涂布、未使用的琼脂培养是否有金黄色葡萄球菌或其他杂菌；（2）裁取无褶皱平整样品，减少因样品不平整导致的阻力不一致；（3）夹取滤膜时注意勿夹取双层滤膜，双层滤膜会导致试样-滤器组件两组阻力不一致；采样后先释放采样管内压力（打开采样三通的管路即可）；（4）采样完成后，先取试验组滤膜，再取对照组滤膜，防止对照组滤膜污染试验组滤膜；（5）采集样品的滤膜取出时直接将采样滤膜样品面折叠在内，再放入试管，防止采集样品面吸附到试管上难以洗脱，并保证洗脱时滤膜和稀释液同时旋转；（6）金黄色葡萄球菌为条件致病菌，实验过程中应做好防护和消杀灭菌，避免对人体和环境造成污染；（7）实验菌液中按1∶100 的比例增加吐温80；（8）需要确认真空控制器与喷雾器之间的连接件不漏气（使用气泡水，若漏气，可重新缠绕生料带进行密封）。

综上所述，本研究设计了ZR-1072 型阻污染液体气溶胶穿透性能测试仪，并对影响lgN0的因素进行探究，根据仪器气密性、滤膜材质、喷雾器孔数不同参数的变化，对可重复使用防护服防护效果进行了测试，得出了较佳组合方案，测试的准确性、稳定性、有较大提高，便于实验人员在使用该仪器时能更准确地评价防护服等级。