2019-nCoV疫情期間境外防護(hù)用品的過(guò)濾性能研究

趙小揚(yáng)，張 圣，何 婧，李擁軍，劉建強(qiáng)

(襄陽(yáng)市公共檢驗(yàn)檢測(cè)中心，湖北 襄陽(yáng) 441104)

2019年12月，我國(guó)湖北省武漢市爆發(fā)了新型冠狀病毒感染肺炎(2019-nCoV)， 2020年1月31日，世界衛(wèi)生組織聲明2019-nCoV疫情已構(gòu)成“國(guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件”[1]。通過(guò)對(duì)2019-nCoV病毒的傳播方式進(jìn)行研究，研究者發(fā)現(xiàn)其主要的傳播途徑是呼吸道飛沫傳播[2]，因此，為了能夠有效阻斷病毒傳播，人們開(kāi)始有意識(shí)地佩戴口罩、防護(hù)服等呼吸防護(hù)設(shè)備出行。呼吸防護(hù)設(shè)備中口罩是一種常見(jiàn)的用于過(guò)濾進(jìn)入口鼻空氣的衛(wèi)生用品，主要分為棉布口罩、無(wú)紡布口罩、高分子材料口罩、活性炭粉濾芯口罩、活性炭纖維氈墊口罩等[3-4]，醫(yī)療工作中使用最多的是高分子材料口罩，此種口罩主要由5層聚丙烯無(wú)紡布[5]制成，可以過(guò)濾空氣中超過(guò)95%的顆粒物[6]，能夠有效地保護(hù)人們的健康。相關(guān)研究表明[7]，在此次的疫情中，佩戴口罩能有效阻斷病毒的傳播。

在疫情爆發(fā)初期，我國(guó)得到了大量境外捐贈(zèng)的防護(hù)用品，但因?yàn)檫@些防護(hù)品是在境外生產(chǎn)的，無(wú)中文標(biāo)識(shí)，所使用的設(shè)計(jì)、制造標(biāo)準(zhǔn)也不同于我國(guó)[8]。為了更好地指導(dǎo)醫(yī)務(wù)人員和普通民眾正確選用防護(hù)用品，作者于2020年5月采集了多套境外生產(chǎn)的無(wú)中文標(biāo)識(shí)的防護(hù)服和口罩，對(duì)照國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)[9-11]對(duì)其過(guò)濾效率、抗合成血液穿透性等性能進(jìn)行了研究和分析，以供相關(guān)人員提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試樣

FFP2型防護(hù)口罩：執(zhí)行歐洲CEEN149:2001標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)濾效率大于等于94%，按生產(chǎn)廠家分別編為1#，2#，3#試樣，其中1#試樣為Champak Enterprise Co. Ltd.產(chǎn)，2#試樣為Aswan International Corp.產(chǎn)，3#試樣為Dr?ger Safety AG & Co.KGaA產(chǎn)；KF94型防護(hù)口罩：執(zhí)行韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，直徑0.4 μm的顆粒物過(guò)濾率大于等于94%，按生產(chǎn)廠家分別編為4#，5#試樣，其中4#試樣為KN94型口罩，由韓國(guó)京畿道平澤市西灘面產(chǎn)，5#試樣為KN94型口罩，由沙特阿拉伯國(guó)立清潔工業(yè)公司產(chǎn)；防護(hù)服：均為有膜無(wú)條150～180 g防護(hù)服，無(wú)相關(guān)中文標(biāo)識(shí)，按生產(chǎn)廠家分別編為6#，7#，8#試樣，其中6#試樣為韓國(guó)SG生命安全有限公司產(chǎn)，7#試樣標(biāo)韓國(guó)SML有限公司產(chǎn)，8#試樣為美國(guó)杜邦公司產(chǎn)。

1.2 儀器與設(shè)備

NW261自動(dòng)過(guò)濾效率測(cè)試儀、YG812F防護(hù)服耐壓合成血穿透測(cè)試儀：泉州市美邦儀器有限公司制；(ZEISS)Sigma300型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM) ：卡爾·蔡司股份公司制。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 防護(hù)口罩的過(guò)濾效率測(cè)試

防護(hù)口罩5批，即1#，2#，3#，4#，5#試樣，每批隨機(jī)抽取100個(gè)。試樣按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2626—2006《呼吸防護(hù)用品 自吸過(guò)濾式防顆粒物呼吸器》6.3進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)試樣從100個(gè)樣本中隨機(jī)抽取30個(gè)，其中20個(gè)為未處理試樣，另10個(gè)為經(jīng)溫濕度(高低溫)預(yù)處理的試樣，即經(jīng)一定的溫度和濕度進(jìn)行預(yù)處理，按照順序分別在溫度(38±2.5)℃和相對(duì)濕度(85±5)%的環(huán)境中放置(24±1)h、在(70±3)℃的干燥環(huán)境中放置(24±1)h，在(-30±3)℃的環(huán)境中放置(24±1)h，預(yù)處理避免產(chǎn)生熱沖擊，放置在氣密性容器中，并在10 h內(nèi)完成后續(xù)檢測(cè)[7]。分別對(duì)這30個(gè)試樣進(jìn)行氯化鈉(NaCl)顆粒物過(guò)濾效率和油性顆粒物過(guò)濾效率進(jìn)行檢測(cè)。NaCl顆粒物過(guò)濾效率使用滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的NaCl顆粒物過(guò)濾效率檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)參數(shù)為：NaCl氣溶膠顆粒，空氣流量85 L/min，氣溶膠濃度15 mg/m3；油性顆粒物過(guò)濾效率使用滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的油性顆粒物過(guò)濾效率檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)條件按照國(guó)內(nèi)KN類過(guò)濾原件進(jìn)行設(shè)置，檢測(cè)參數(shù)為：石蠟油氣溶膠顆粒，空氣流量85 L/min，氣溶膠濃度100 mg/m3。

1.3.2 防護(hù)服的抗合成血液穿透性和過(guò)濾效率測(cè)試

防護(hù)服3批，即6#，7#，8#試樣，每批隨機(jī)采集12套。試樣按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 19082—2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》附錄A檢測(cè)抗合成血液穿透性和5.7檢測(cè)過(guò)濾效率。

抗合成血液穿透性：在每個(gè)防護(hù)服試樣上隨機(jī)裁取3片75 mm×75 mm的實(shí)驗(yàn)試樣，按照標(biāo)準(zhǔn)要求配置合成血液(表面張力0.02 N/m)，在持續(xù)施壓的壓強(qiáng)下以合成血液對(duì)防護(hù)服材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，目視檢查材料上合成血液是否穿透[8]。壓強(qiáng)到達(dá)1.75，3.5，7.0，14.0，20.0 kPa時(shí)觀察是否有合成血液穿透，如有穿透則試樣的抗合成血液穿透性為1，2，3，4，5級(jí)，如到達(dá)20.0 kPa仍未觀察到有合成血液穿透，則試樣的抗合成血液穿透性為6級(jí)。

過(guò)濾效率：每種防護(hù)服取3套試樣，在相對(duì)濕度為(30±10)%，溫度為(25±5)℃的環(huán)境中使用濃度為15 mg/m3的NaCl氣溶膠顆粒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，空氣流量設(shè)置為15 L/min，氣流通過(guò)的截面積為100 cm2。

1.3.3 防護(hù)口罩的纖維SEM觀察

將防護(hù)用品剪開(kāi)，取表層纖維，將其裁剪為1 cm×1 cm 的碎片，用鑷子將其固定于導(dǎo)電膠上，然后固定于試樣臺(tái)上，將載有試樣的試樣臺(tái)置于真空噴鍍儀中，在試樣表面噴鍍20 nm的金層。將噴鍍后的試樣臺(tái)放入SEM 試樣室內(nèi)，在低放大倍數(shù)下尋找試樣位置，然后在高倍數(shù)下觀察試樣的情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 防護(hù)口罩NaCl顆粒物過(guò)濾效率

防護(hù)口罩的NaCl顆粒物過(guò)濾效率與油性顆粒物過(guò)濾效率分別見(jiàn)表1、表2。

表1 NaCl顆粒物過(guò)濾效率Tab.1 Filtration efficiency of NaCl particles

表2 油性顆粒物過(guò)濾效率Tab.2 Filtration efficiency of oily particles

由表1、表2可看出：未處理試樣的NaCl顆粒物過(guò)濾效率為41.6%～99.9%，經(jīng)溫濕度(高低溫)預(yù)處理后試樣的NaCl顆粒物過(guò)濾效率為31.0%～99.9%，未處理試樣的油性顆粒物過(guò)濾效率為24.1%～98.1%，溫濕度(高低溫)預(yù)處理后試樣的油性顆粒物過(guò)濾效率為18.6%～97.7%；對(duì)于未經(jīng)處理的試樣，其NaCl顆粒物過(guò)濾效率普遍較高，2#，4#，5#試樣的NaCl顆粒物過(guò)濾效率均在98%以上，1#試樣的NaCl顆粒物過(guò)濾效率約90%，3#試樣的NaCl顆粒物過(guò)濾效率未達(dá)到50%；對(duì)于經(jīng)溫濕度(高低溫)預(yù)處理后的試樣，其中2#，4#，5#試樣的NaCl顆粒物過(guò)濾效率衰減較低，過(guò)濾效率衰減約2%，而1#試樣的NaCl顆粒物過(guò)濾效率衰減較大，其過(guò)濾效率衰減約30%。

由表2可看出：未經(jīng)處理的試樣，其油性顆粒物過(guò)濾效率普遍比NaCl顆粒物過(guò)濾效率低，2#，4#，5#試樣的油性顆粒物過(guò)濾效率均在96%以上，1#，3#試樣的油性顆粒物過(guò)濾效率均未達(dá)到50%；2#，4#，5#試樣經(jīng)溫濕度(高低溫)預(yù)處理后的油性顆粒物過(guò)濾效率衰減較低，其過(guò)濾效率衰減約2%，而1#，3#試樣經(jīng)溫濕度(高低溫)預(yù)處理后的油性顆粒物過(guò)濾效率衰減較大，其過(guò)濾效率衰減約10%。

表1、表2結(jié)果表明，過(guò)濾效率大于等于90%的試樣經(jīng)溫濕度(高低溫)預(yù)處理后的過(guò)濾效率衰減較小約2%，而過(guò)濾效率小于等于50%的試樣經(jīng)溫濕度(高低溫)預(yù)處理后的過(guò)濾效率衰減較大為10%～30%。1#和3#試樣的過(guò)濾效率均沒(méi)有達(dá)到歐洲CEEN149:2001標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)的GB 2626—2006標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 防護(hù)服的抗合成血液穿透性能及過(guò)濾效率

防護(hù)服的抗合成血液穿透性與過(guò)濾效率其結(jié)果見(jiàn)表3和表4。

表3 抗合成血液穿透性能Tab.3 Synthetic blood penetration resistance

表4 防護(hù)服的過(guò)濾效率Tab.4 Filtration efficiency of protective clothing

由表3可看出，6#，7#，8#3種境外防護(hù)服的抗合成血液穿透性較高，為3～6級(jí)，均高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 19082—2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》中2級(jí)(施壓1.75 kPa的壓強(qiáng))以上要求，其中6#試樣在在持續(xù)施壓20 kPa的壓強(qiáng)下仍未見(jiàn)合成血液穿透，說(shuō)明6#試樣的抗合成血液穿透性較好。

由表4可看出，6#，7#，8#3種境外防護(hù)服關(guān)鍵部位的過(guò)濾效率較高，過(guò)濾效率(最小值)為99%～100%，遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 19082—2009《醫(yī)用一次性防護(hù)服技術(shù)要求》中非油性顆粒的過(guò)濾效率大于等于70%，但接縫處過(guò)濾效率較低，最小值在10%～30%之間，達(dá)不到防護(hù)要求。

2.3 防護(hù)口罩纖維的微觀結(jié)構(gòu)

針對(duì)防護(hù)口罩在不同顆粒物下防護(hù)效果的不同變化，選取FFP2型防護(hù)口罩中的1#試樣進(jìn)行SEM觀察分析，如圖1所示。由圖1a可看出，防護(hù)口罩的纖維筆直、大小均勻，纖維層次分明，能夠有效防護(hù)各種顆粒物； 而圖1b可看出，在使用濕熱氣流處理后的防護(hù)口罩的纖維，其相較于處理前也有部分的扭曲、破壞，部分纖維表面還出現(xiàn)了裂紋，這是由于經(jīng)過(guò)氣流沖擊處理后，纖維的靜電吸附效果遭到破壞，從而導(dǎo)致口罩防護(hù)效果的明顯下降。

圖1 處理前后防護(hù)口罩纖維的SEM照片F(xiàn)ig.1 SEM images of protective mask fiber before and after treatment

3 結(jié)論

a. 1#和3#試樣的過(guò)濾效率均沒(méi)有達(dá)到歐洲CEEN149:2001標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)的GB 2626—2006標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)濾效率大于等于90%的2#，4#，5#試樣經(jīng)溫濕度(高低溫)預(yù)處理后的過(guò)濾效率衰減較小約2%，而過(guò)濾效率小于等于50%的1#和3#試樣經(jīng)溫濕度(高低溫)預(yù)處理后的過(guò)濾效率衰減10%～30%。

b. 所有防護(hù)服的材料均能滿足防護(hù)要求，主要防護(hù)指標(biāo)抗合成血液穿透性、關(guān)鍵部位過(guò)濾效率大幅高于GB 19082—2009中的技術(shù)要求，其中關(guān)鍵部分的防護(hù)效果達(dá)到了99%以上，但是，防護(hù)服均未在防護(hù)服最薄弱的接縫處粘貼膠條，導(dǎo)致接縫處的過(guò)濾效率均不能達(dá)到防護(hù)效果，無(wú)法提供全身范圍的防護(hù)。

c. 鑒于1#和3#試樣的過(guò)濾效果達(dá)不到要求，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)對(duì)國(guó)外非國(guó)標(biāo)口罩進(jìn)行篩查，保證其質(zhì)量。另外，在對(duì)抗2019-nCoV病毒的工作環(huán)境中需要保證相關(guān)人員的全方位受到保護(hù)，因此國(guó)外的防護(hù)服雖然具有良好的表面防護(hù)效果，但是關(guān)鍵連接處低下的過(guò)濾效率可能會(huì)給一線醫(yī)護(hù)人員帶來(lái)很大的安全隱患，因此建議相關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)在選擇防護(hù)服時(shí)應(yīng)選擇接縫處加貼膠條的防護(hù)服，避免將不加膠條的防護(hù)服用于ICU、手術(shù)等有血液及體液噴濺的場(chǎng)景。