前沿研究

医用防护口罩的重复使用性能评估

发布时间:2023-08-04 09:46:15      浏览  次

作者:陈明1,商杰欣1,姜文1,2,付钊1,周家欣1,王鹏飞1,范圣浩1,邵文亮1(通信作者)

单位:1 河北省药品医疗器械检验研究院 (河北石家庄 050033);2 河北科技大学化学与制药工程学院 (河北石家庄 050091)

〔关键词〕医用防护口罩;过滤效率;气流阻力;重复使用性能

〔中图分类号〕R187.2  〔文献标识码〕B

〔文章编号〕1002-2376(2023)13-0036-05

由于呼吸系统疾病多通过飞沫传播,口罩成为预防呼吸道感染的必要装备。在应急及日常生活中常存在重复使用口罩的情况。目前,我国现行有效的医用防护口罩标准是 GB 19083-2010《医用防护口罩技术要求》[1],明确医用防护罩性能指标包括鼻夹、口罩带、气流阻力、合成血液穿透、过滤效率、阻燃性能、皮肤刺激性、密合性等。其中,过滤效率是医用防护口罩的主要性能 [2]。本研究选用市场最常见的过滤效率等级为 95% 的医用防护口罩,以过滤效率为主要评价指标,进行重复使用性能检测,并对医用防护口罩重复使用处理后其他指标和熔喷布的纤维形貌进行测试,现报道如下。

1  材料与方法

1.1  样本来源

测试应选取较为稳定、均匀的样本。选择两批来自 A、B 两个企业的经检验符合 GB 19083-2010 要求的医用防护口罩进行性能检测,为保证数据的可靠性,每个试验项目选取相应样品数量进行测试,并将测试结果的平均值作为最终结果。

1.2  试验设备及试剂

设备采用 8030A 自动滤料测试仪(美国,TSI8130A)及 SU3500 扫描电子显微镜(日本,日立SU3500)。75% 消毒用乙醇由上海阿拉丁生化科技股份有限公司(货号:E299578)生产。

1.3  方法

考虑到医用防护口罩重复使用过程中影响过滤效率 [3] 的因素,除材料本身外,主要与佩戴使用及消毒处理条件有关,故模拟日常使用情景及消毒方式设计以下试验。

根据国家卫生健康委员会印发的《公众和重点职业人群戴口罩指引(2021 年 8 月版)》[4],医用防护口罩建议佩戴时间为 6 ~ 8 h。为考察不同佩戴时间对医用防护口罩性能的影响,设计试验条件分别为佩戴 2、4、6、8 h 及佩戴 8 h 后常温放置 14 h[5],试验结束后立即对样品进行性能检测。该试验根据产品企业分为 A、B 组,每组选取 24 个样品组织佩戴试验。佩戴人员分别为甲(23 岁女性)、乙(25 岁男性)、丙(39 岁女性)、丁(35 岁男性)、戊(54 岁女性)、己(50 岁男性),测试情境为普通工作、生活环境,劳动强度适中。佩戴试验后对样品颗粒过滤效率及气流阻力进行测试,每个样品测试 3 次,取 3 次平均值作为测试结果,其中空白值与佩戴 2 h 所得数值由同一样品测得,佩戴 8 h 及佩戴 8 h 后常温放置 14 h 结果由同一样品测得。

国家卫生健康委员会在《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案》[6] 中提出,病毒对紫外线和热敏感,56 ℃ 30 min 及乙醚、75% 乙醇、含氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂均可有效灭活病毒。本研究结合日常洗涤、消毒处理的常见模式,设计了紫外线照射、沸水浸煮 30 min、75% 乙醇喷淋 3 种方案,比较处理前后的样品性能。紫外线照射试验:每组测试选取 9 个样品进行试验,均分 3 组;其中 3 个样品为空白样,其他样本分别进行 0.5、1.0 h 紫外线照射,照射结束后立即对样品颗粒过滤效率及气流阻力进行测试,每个样品测试 3 次,取 3 次平均值作为测试结果。沸水浸煮 30 min 试验:每组测试选取 6 个样品进行试验,其中 3 个样品为空白样,另 3 个样品于沸水浸煮 30 min 后 120 ℃烘干,对样品颗粒过滤效率及气流阻力进行测试,每个样品测试 3 次,取 3 次平均值作为测试结果。75% 乙醇喷淋试验:每组测试选取 6 个样品进行试验,其中 3 个样品作为空白样,另 3 个样品用市售喷壶装 75% 医用乙醇在口罩内外表面分别按压 5 次进行喷淋,自然风干 0.5 h 后进行颗粒过滤效率及气流阻力测试,每个样品测试 3 次,取 3 次平均值作为测试结果。

1.4  观察指标

检测重复使用后医用防护口罩的过滤效率及气流阻力,气体流量稳定至(85±2)L /min,使用符合规定条件的氯化钠气溶胶颗粒进行检测。过滤效率和气流阻力指标在 GB 19083-2010 中的要求分别为:颗粒过滤效率≥ 95%,气流阻力 < 343.2 Pa(35 mmH2O)。对熔喷布进行喷金处理后,使用扫描电子显微镜进行微观观察。

2  结果

2.1  不同佩戴时间对医用防护口罩的影响

2.1.1  过滤效率

医用防护口罩佩戴 2、4、6、8 h 及佩戴 8 h 后常温放置 14 h 后,过滤效率无明显变化,见表 1、图 1 ~ 2。

表 1 样品过滤效率测试结果(%)

图 1 A 组样品过滤效率测试结果

图 2 B 组样品过滤效率测试结果

2.1.2  气流阻力

医用防护口罩佩戴 2、4、6、8 h 及佩戴 8 h 后常温放置 14 h 的气流阻力无明显变化,见表 2 ~ 3及图 3 ~ 4。

表 2 A 组样品气流阻力测试结果(Pa)

图 3 A 组样品气流阻力测试结果

表 3 B 组样品气流阻力测试结果(Pa)

图 4 B 组样品气流阻力测试结果

2.2  不同消毒处理方式对医用防护口罩的影响

2.2.1  紫外线照射

不同紫外线照射时长对医用防护口罩过滤效率及气流阻力无明显影响,见表 4 与图 5。

表 4 紫外线照射时长对医用防护口罩性能的影响

注:a 为不同紫外线照射时长对医用防护口罩过滤效率的影响图,b 为不同紫外线照射时长对医用防护口罩气流阻力的影响图

图 5 紫外线照射时长对医用防护口罩性能的影响

2.2.2  沸水浸煮 30 min

不同浸煮时长对医用防护口罩过滤效率及气流阻力无明显影响,见表 5 与图 6。

表 5 浸煮时长对医用防护口罩性能的影响

注:a 为不同浸煮时长对医用防护口罩过滤效率的影响图,b 为不同浸煮时长对医用防护口罩气流阻力的影响图

图 6 浸煮时长对医用防护口罩过滤效率及气流阻力的影响

2.2.3  75% 乙醇喷淋

5% 乙醇喷淋会导致医用防护口罩过滤效率下降,但气流阻力无明显变化,见表 6 与图 7。

表 6 75% 乙醇喷淋对医用防护口罩性能的影响

注:a 为 75% 乙醇喷淋对医用防护口罩过滤效率影响图,b 为75% 乙醇喷淋对医用防护口罩气流阻力影响图

图 7 75% 乙醇喷淋对医用防护口罩性能的影响

2.3  熔喷布纤维结构对比

利用扫描电镜对空白样品、佩戴 8 h 后常温放置 14 h、紫外线照射 1 h、沸水浸煮 30 min 后烘干、75% 乙醇喷淋自然风干后的样品进行微观结构观察。无论是佩戴前后,还是消毒处理前后,熔喷布纤维结构完整、稳定,无破坏现象,内部纤维微观结构无明显变化,结果如图 8 ~ 9 所示。

注:a 为空白样品,b 为佩戴 8 h 后常温放置 14 h 的样品,c 为紫外线照射 1 h 的样品,d 为沸水浸煮 30 min 后烘干的样品,e 为75% 乙醇喷淋自然风干后的样品

图 8 A 组样品处理前后熔喷布纤维结构微观对比

注:a 为空白样品,b 为佩戴 8 h 后常温放置 14 h 的样品,c 为紫外线照射 1 h 的样品,d 为沸水浸煮 30 min 后烘干的样品,e 为75% 乙醇喷淋自然风干后的样品

图 9 B 组样品处理前后熔喷布纤维结构微观对比

3  讨论

戴口罩是预防呼吸道传染病的最重要、最有效方法之一。正确佩戴口罩既可以保护自己,也可以保护他人。通过佩戴口罩可对通过飞沫方式进行传播的疾病(如普通感冒、流行性感冒、肺炎、肺结核等)起到较好的预防作用。在新型冠状病毒感染疫情期间,口罩更是发挥了极大的防疫作用。考虑到应急需求及居民使用现状,本研究从过滤效率、气流阻力性能指标和熔喷层微观结构方面探讨了医用防护口罩重复使用的可行性。

本研究发现口罩经佩戴、紫外线照射和沸水浸煮,前后物理性能及内部纤维微观结构无明显变化,可重复使用。决定防护口罩过滤效率和气流阻力性能指标的熔喷布,在生产过程中采用驻极的方式产生静电效应,可在不增加气流阻力的情况下提高过滤效率,满足使用要求。75% 乙醇喷淋导致熔喷布静电稳定性发生变化 [7],进而影响产品整体过滤效率,产生使用风险,降低医用口罩重复使用性能。显然,在应对风险过程中,对医用防护口罩进行一次性使用更能保证使用者安全,是否对其进行重复性使用,还应进行全方面的综合考量,如迫切程度、交叉感染风险等,处理过程也应既保证口罩的消毒效果,又能保护口罩的物理性能不被破坏,从而为使用者提供有效的防护。

【参考文献】

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会 . GB 19083-2010 医用防护口罩技术要求 [S]. 北京:中国标准出版社,2011.

[2]陈思琪 . 医用防护口罩的防护性能分析与应用 [J]. 中国个体防护装备,2021(4):8-10.

[3]丁杰,郑敏,赵彦宁,等. 医用防护口罩质量控制关键环节标准研究 [J].中国标准化,2022,616(19):219-223.

[4]国务院应对新型冠状病毒肺炎疫情联防联控机制综合组 . 关于印发公众和重点职业人群戴口罩指引(2021年 8月版)的通知 [EB/OL]. [2021-8-9]. https://www.gov.cn/xinwen/2021-08/13/content_5631097.htm.

[5]中华人民共和国国家卫生健康委员会办公厅,国家中医药管理局办公室 . 新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第八版)[J]. 中国医药,2020,15(10):1494-1499.

[6]杜建,岳淑敏,谢忠尧,等 . 医用防护口罩防护效率及佩戴时间的研究 [J].中国防痨杂志,2012,34(10):633-636.

[7]王梅,周静,蒋绍锋,等 . 防护口罩防护性能影响因素研究进展 [J].中国工业医学杂志,2022,35(2):143-146.

内容来源于《医疗装备》杂志,如需转载请注明出处。

投稿系统

本系统为《医疗装备》唯一投稿平台,以方便作者在线投稿、查询、缴费等;《医疗装备》未授权其他任何单位、个人进行网站建设或收稿、收费等行为!

官方信息

  • 欢迎关注《医疗装备》官方公众号

《医疗装备》杂志社有限责任公司   版权所有   Copyright(c)2001-2017
ylzbzz.org.cn All Right Reserved    京ICP备17008523号-1   网站构建:Blovemedia