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今次新型肺炎导致的武汉肺炎疫情，使大家草木皆兵。同时大家也被逼立刻普及了大量的外科口罩及N95呼吸器（以下简称口罩）防护知识，关于简单的普及可以参照丁香医生公号。本篇主要科普一些关于口罩的技术参数。
导读
本文主要有以下结论：
- 口罩有几种过滤效率测试方式，其中NaCl颗粒过滤效率测试最为严谨，而N95/KN95口罩就是通过此测试方法的其中一类型口罩
- 工业用/民用N95/KN95就能够有效防护飞沫传播，其中包括经过GB 2626-2006及GB/T 32610-2016认证的口罩
- 符合YY0469-2011标准的医用外科口罩能够有效防止体液渗透，也是很好的个人卫生防护措施
- 就医或者需要近距离接触病人时，尽量使用医用N95口罩或符合GB 19083-2010标准的口罩
- 在医用外科口罩及N95口罩不容易买到时，购买口罩最起码要注意是否经过了BFE测试，并且认准是否有检测报告
- FFP3/FFP2（欧盟），KF94（韩国）都在可用考虑范围，他们也是使用NaCl颗粒过滤效率测试
两种过滤效率的简介
在买口罩的时候，我们常常遇到N95，BFE、PFE之类的名词，让人头都大，在这里先跟大家普及一下几种过滤效率的测试方法。
BFE/PFE/VFE by Nelson Lab
BFE/PFE/VFE 测试细菌/微粒/病毒的穿透面罩的效率测试，Nelson Lab 的页面上有相关的测试信息，这边大概解释下。[1][2]
BFE：将平均直径大小约为 3μm 的金色葡萄球菌气溶胶以 28.3L/min 的流速通过口罩，经过滤后得出的结果。
VFE：将平均直径大小约为 3μm 的 phiX174 噬菌体气溶胶以 28.3L/min 的流速通过口罩，经过滤后得出的结果。
PFE：将平均直径大小约为 0.1μm（或以上）的乳胶颗粒以 28.3L/min 的流速通过口罩，经过滤后得出的结果。
*人在静止/轻微活动/骑单车/适度运动时的呼吸流速约为 5~8/12/20~32/40~60 L/min[3]
**而咳嗽和喷嚏的峰值皆达到 250 L/min[4][5]
纵观三种参数，似乎 PFE 对于过滤更加严谨细致。然而，尽管气溶胶大小是确定的，但金色葡萄球菌自身的大小是 1μm，而 phiX174 的大小为 27nm 左右，大的气溶胶会不会进一步变成更小直接的气溶胶，是未知的。所以 BFE/VFE 测试能够更加直观表现针对性的过滤效率。
而这里又有存在另外一个误区，认为VFE的病毒过滤最厉害，因为病毒大小更小。一篇论文指出，相同材质情况下，通过 BFE 和 VFE 相差无几，甚至 BFE 更胜一筹（测出过滤率更低）。口罩过滤不同颗粒的能力与其材质是息息相关的，不同材质即使拥有相同的可过滤颗粒“直径”能力，但其效率会有所细微差异。[6]
正因为如此，部分地区在其医用（非工业）口罩的标准中要求同时提供 BFE 及 PFE 测试。
NaCl 微粒过滤测试
NaCl 颗粒测试是现在 FDA、中国质监检疫局、欧洲标准化委员会通用的口罩过滤测试方案。将平均直径大小约为 0.075μm 的 NaCl 颗粒以 85L/min 的速度通过口罩，经过滤后得出的结果。
这里值得注意的是 85L/min 这个速度，比 BFE/VFE/PFE 大了足足 3 倍。为什么选用这两个数字，目前还不清楚，但更大流量，能够更快地在口罩内聚集大量的微粒从而降低口罩的过滤效率，一定程度上能测试口罩所能承受的压力（就是所谓的能用多久）。
NISOH（美国国家职业安全卫生研究所） 和 Nelson Lab 曾经做过一个测试，使用同样样本比较 NaCl 测试及 BFE/VFE/PFE 测试的效果，结果发现 NaCl 测试得出的结更加严谨且阻挡更多口罩，但 BFE/VFE/PFE 测试更加高效，由于结果不会相差太远，所以并未建议用NaCl法代替。[7]而有意思的是，经过PFE/BFE/VFE测试的外科口罩（最下面三项），均在NaCl测试中表现很差。
DOP 过滤测试
将平均直径大小约为 0.185μm 的 DOP（邻苯二甲酸二酯）颗粒以 85L/min 的速度通过口罩，经过滤后得出的结果。这个是工业范畴的颗粒物过滤测试，不进行深入讨论。
不同标准要求的过滤测试
在我国的口罩相关标准中，各个过滤率要求如下，加入 NISOH 的标准作为参考：
*该标准中的颗粒起始浓度最高 20μm/m3，其余均为 200μm/m3，这表明该标准仅适用于非工业环境。
**该标准 R 为耐油，P 为抗油。国标 GB2626 中只有抗油一项。
飞沫传播
飞沫直径及分布
通过口罩防护新型冠状病毒，主要目的是防飞沫。飞沫可视为一种气溶胶，《美国和加拿大的新兴传染病及其对职业健康的威胁》一书中就对飞沫根据直径进行分布统计。[8]从下表可知飞沫气溶胶大小主要分布在 2-24μm 之间。
WHO 的一份文件，《在保健场所进行自然通风以控制感染》也提到打喷嚏能够释放 4 万多个0.5μm 到 12μm 的飞沫颗粒，并可以以 100m/s 的速度飞出。[9]
飞沫蒸发与飞沫核
然而飞沫并不是唾液，该份文件提到一个曲线，威尔斯飞沫蒸发坠落曲线（The Wells evaporation-falling curve of droplets）。小飞沫会在很短的时间内蒸发水分，转而变为飞沫核（Droplet Nuclei）。
所以坊间传闻工业N95不能防飞沫是因为不能防水，其实是伪命题。除非在飞沫蒸发之前就已经溅射到口罩上（俗称喷脸），否则飞沫已经蒸发为飞沫核，再次回到小颗粒过滤的范畴里。 所以经过GB 2626-2006及GB/T 32610-2016认证的N95/KN95口罩也可以选用。
口罩渗透测试
那么，假如真的有人面对面对你咳嗽或者打喷嚏呢？这个时候就必须提到口罩渗透。口罩渗透是指在一定压力下，体液（包括唾液、鼻涕、血液等）是否能渗透口罩。
一种常用的测试液体渗漏的测试就是合成血液测试。NISOH 与第三方独立机构用合成血液分别 80mmHg 及 160mmHg 的压力（对应 450cm/sec，635cm/sec）去冲击面罩，测试其渗透性。其结果是工业 N95 尽管设计并非符合医用设计但也有一定的放渗透效果，具体要看材质及层数差异。[10]
泛用疏水材料
N95口罩能够一定程度上放渗透，主要得益于N95口罩泛用疏水材料。NISOH的一项抽检显示，工业用N95口罩会使用带有疏水性质的材料去制造。[11]
然而，我们并不能把生命交给这种可能性。所以在医院或者会直接接触到病人的情况下，尽量使用已经过检的医用 N95 口罩或者GB19083-2010口罩。
不同标准要求的渗透性
在我国的口罩相关标准中，各个渗透率要求如下：
*NISOH 认证合成血液渗透检测方法标准，但该标准并未具体定义相关参数
**比较奇怪的是，GB19083-2010对于测试时最低血压的要求比YY0468-2011
何种状况下使用何种口罩？
最后引用《美国和加拿大的新兴传染病及其对职业健康的威胁》提到的详细面罩使用情况指南：
参考文献：
1 "Bacterial & Viral Filtration Efficiency Tests | Nelson Labs". 2020. Nelson Labs. https://www.nelsonlabs.com/testing/bacterial-viral-filtration-efficiency-bfe-vfe/ .
2 "Particle Filtration Efficiency (PFE) Test | Nelson Labs". 2020. Nelson Labs. https://www.nelsonlabs.com/testing/particle-filtration-efficiency-pfe/ .
3 "Respiratory Minμte Volμme". 2020. En.Wikipedia.Org. https://en.wikipedia.org/wiki/Respiratory_minμte_volμme .
4 Rahiminejad, Mohammad, Abdalrahman Haghighi, Alireza Dastan, Omid Aboμali, Mehrdad Farid, and Goodarz Ahmadi. 2016. "Compμter Simμlations Of Pressμre And Velocity Fields In A Hμman μpper Airway Dμring Sneezing". Compμters In Biology And Medicine 71: 115-127. doi:10.1016/j.compbiomed.2016.01.022.
5 "Optimμm Insμfflation Capacity And Peak Coμgh Flow In Neμromμscμlar Disorders | Annals Of The American Thoracic Society". 2014. Annals Of The American Thoracic Society. https://www.atsjoμrnals.org/doi/fμll/10.1513/AnnalsATS.201406-264OC .
6 " Cotton-Comfortable Face Masks With Protective Finishes And Electret Filter Media For Safety From Microbial Threats | Emerald Insight". 2020. Research Joμrnal Of Textile And Apparel. https://www.emerald.com/insight/content/doi/10.1108/RJTA-10-04-2006-B004/fμll/html .
7 Rengasamy S, et al. 2020. "A Comparison Of Facemask And Respirator Filtration Test Methods. - Pμbmed - NCBI ". http://Ncbi.Nlm.Nih.Gov. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pμbmed/27540979 .
8 Charney, W. (2006). Emerging infectioμs diseases and the threat to occμpational health in the μ.S. and Canada. London: Taylor & Francis.
9 Atkinson, James, Yves Chartier, Carmen Pessoa-Silva, Paμl Jensen, Yμgμo Li, and Wing-Hong Seto. 2009. "Respiratory Droplets". World Health Organization. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK143281/ .
10 Rengasamy, Samy, Deborah Sbarra, Jμlian Nwoko, and Ronald Shaffer. 2015. "Resistance To Synthetic Blood Penetration Of National Institμte For Occμpational Safety And Health-Approved N95 Filtering Facepiece Respirators And Sμrgical N95 Respirators". American Joμrnal Of Infection Control 43 (11): 1190-1196. doi:10.1016/j.ajic.2015.06.014.
11 "Evaluation Of Five Decontamination Methods For Filtering Facepiece Respirators". 2009. The Annals Of Occupational Hygiene. doi:10.1093/annhyg/mep070. |
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发表于 2022-12-9 15:33:12