Fraunhofer ITWM公司：防護(hù)口罩的建議佩戴時長

隨著新冠肺炎疫情的蔓延，人們越來越意識到需要使用口罩和呼吸器，以保護(hù)佩戴者或周圍的人免受感染。以前在專家口中的術(shù)語，如過濾面罩(FFP)，現(xiàn)在已成為人們的日常用語?？谡值南∪焙痛罅緿IY口罩的出現(xiàn)，引起人們廣泛討論。人們主要討論適用于口罩的可預(yù)防疾病擴(kuò)散的材料，而對于醫(yī)護(hù)工作人員而言，防護(hù)口罩的最長佩戴時間問題至關(guān)重要。

防護(hù)的可靠性不僅取決于防護(hù)材料的過濾性能。眾所周知，水分滲透會降低過濾效率，這意味著安全性會降低。濕度和體溫會增加口罩與佩戴者接觸面的微生物污染。因濕氣可作為橫跨過濾材料厚度方向的“感染橋”，口罩在被水汽完全浸透(水分穿透)時達(dá)到防護(hù)臨界狀態(tài)。高效過濾口罩(如FFP-2)如此，用于保護(hù)他人的口罩也如此：口罩被水汽完全浸透時，咳嗽和打噴嚏會導(dǎo)致潛在感染性飛沫穿透口罩從外表面脫落，然后擴(kuò)散到附近。

推薦的口罩佩戴最大時長是基于一般使用場景下的參考值。防護(hù)口罩中水分滲透的速度和強(qiáng)度很大程度上取決于佩戴者的軀體應(yīng)激情況。水分穿透口罩所需時間不能用簡單的方法(目測經(jīng)驗法)從人們的活動中得出，因為這樣得到的時間往往是波動的。在沒有器械輔助的情況下，無法肉眼檢查口罩，也無法確保所監(jiān)測水分穿透指標(biāo)的可靠性。

德國弗勞恩霍夫工業(yè)數(shù)學(xué)研究所(Fraunhofer ITWM)的研究人員利用適當(dāng)?shù)哪Ｐ秃湍M方法，考慮口罩佩戴者的身體活動狀況，開展了對口罩使用時長預(yù)測模型的研究和改善工作。以休息或輕微勞動時的口罩可佩戴最大時長為參比，其他情況下口罩可佩戴最大時長用相對值表示，其大小取決于軀體應(yīng)激水平及單位時間內(nèi)軀體應(yīng)激持續(xù)時間。圖1所示為口罩可佩戴最大時長相對值與佩戴者軀體應(yīng)激狀態(tài)的關(guān)系。由圖1可知，佩戴者軀體應(yīng)激水平增高或單位時間內(nèi)軀體應(yīng)激時長增加時，口罩可佩戴最大時長減小。在本例中，醫(yī)療或護(hù)理機(jī)構(gòu)可推斷出，工作強(qiáng)度最高的人員需要更換口罩的頻率是行政部門或接待處工作人員的5倍。

圖1 口罩佩戴最大時長與軀體應(yīng)激水平及單位時間內(nèi)軀體應(yīng)激時長的關(guān)系(來源：Fraunhofer ITWM)

該研究有助于人們通過及時更換口罩以獲得安全的、最佳的防護(hù)效果，并避免浪費原本可以使用更長時間的口罩。除此之外，改進(jìn)后的預(yù)測模型使醫(yī)院和護(hù)理機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)員工的活動情況調(diào)整需求計劃。

除了應(yīng)對當(dāng)下疫情，上述研究方法同樣與產(chǎn)品開發(fā)息息相關(guān)。在多層過濾材料的應(yīng)用中，可通過模擬得到材料的最佳組合方案，減少對小樣產(chǎn)品的過量測試。