自吸過濾式口罩泄漏性檢測系統(tǒng)的確認(rèn)與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)研究

任 光，劉 娟，王 玥

[江蘇省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 江蘇省市場監(jiān)管重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（健康衛(wèi)生防護(hù)用紡織品），江蘇 南京 210007]

隨著新型冠狀病毒肺炎在全球大范圍流行，自吸過濾式口罩（簡稱口罩）成為大眾預(yù)防病毒感染的一類常見個人防護(hù)用品。

影響口罩防護(hù)性能的主要因素有兩個：一是口罩材料對顆粒物的過濾效率，二是口罩與佩戴者的適合性。適合性是指口罩與佩戴者的適合程度，主要體現(xiàn)在口罩佩戴后與佩戴者臉部的貼合程度[1]。

標(biāo)準(zhǔn)《呼吸防護(hù) 自吸過濾式防顆粒物呼吸器》（GB 2626—2019）[2]通過測試口罩泄漏性來評價(jià)口罩的適合程度。在規(guī)定實(shí)驗(yàn)檢測環(huán)境下，受試者吸氣時(shí)從包括過濾元件在內(nèi)的所有口罩部件泄漏入口罩內(nèi)模擬劑的濃度與口罩外測試環(huán)境中模擬劑濃度的比值稱為總泄漏率，通過計(jì)算受試者總泄漏率的數(shù)值，得出口罩的泄漏性?？谡中孤┬詼y試系統(tǒng)由檢測倉、模擬劑發(fā)生和采樣硬件裝置以及控制軟件組成。江蘇省市場監(jiān)管重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)并完成了測試系統(tǒng)的搭建，為驗(yàn)證該測試系統(tǒng)能否穩(wěn)定地提供準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本研究按照標(biāo)準(zhǔn)要求開展對口罩泄漏性檢測系統(tǒng)的確認(rèn)。

1 測試系統(tǒng)

1.1 檢測倉

檢測倉是鋁合金框架結(jié)構(gòu)，采用大面積玻璃幕墻，便于檢驗(yàn)人員觀察受試者。測試倉由主測試倉和緩沖倉兩部分組成，主測試倉尺寸為2 000 mm（L）×2 000 mm（D）×2 200 mm（H），緩沖倉尺寸為2 000 mm（L）× 800 mm（D）×2 200 mm（H）。主測試倉滿足受試者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)動作，緩沖倉則可有效降低受試者進(jìn)出測試倉時(shí)對倉內(nèi)模擬劑濃度變化的影響。

1.2 模擬劑發(fā)生和采樣裝置

模擬劑發(fā)生器和采樣器分別選用了TSI 9306型氣溶膠發(fā)生器和TSI 8540型氣溶膠監(jiān)測儀。

1.3 控制軟件

口罩泄漏性檢測系統(tǒng)軟件可在線控制模擬劑發(fā)生器和采樣裝置的動作，實(shí)時(shí)顯示檢測倉和口罩內(nèi)的顆粒物質(zhì)量濃度。軟件內(nèi)置GB 2626—2019實(shí)驗(yàn)程序，可自動記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、計(jì)算并導(dǎo)出結(jié)果。

2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 樣品

選兩款口罩樣品進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，樣品信息如表1所示。

表1 樣品信息

2.2 樣品預(yù)處理

每款樣品準(zhǔn)備10只，其中5只為未處理樣品，5只按下列條件進(jìn)行預(yù)處理：（1）在（38±2.5）℃和85%±5% 相對濕度環(huán)境下放置（24±1）h；（2）在（70±3）℃干燥環(huán)境下放置（24±1）h；（3）在（-30±3）℃環(huán)境下放置（24±1）h。

為避免產(chǎn)生熱沖擊，每部分預(yù)處理之間，樣品應(yīng)恢復(fù)至室溫并等待4 h，再進(jìn)行后續(xù)預(yù)處理。

2.3 受試者

選擇10名受試者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中，男、女受試者各5名。男性受試者須刮凈胡須。受試者面部數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 受試者面部數(shù)據(jù)信息

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

2.4.1 NaCl顆粒物泄漏性實(shí)驗(yàn)

利用氣溶膠發(fā)生器將NaCl顆粒物導(dǎo)入檢測倉，顆粒物的質(zhì)量濃度為4～12 mg/m3。

受試者在潔凈空氣區(qū)域佩戴好被測樣品，連接采樣管至氣溶膠檢測儀，測定受試者在檢測倉外呼吸時(shí)口罩內(nèi)的本底濃度。

受試者進(jìn)入檢測室，連接采樣管至氣溶膠檢測儀，然后受試者根據(jù)時(shí)間要求，按順序完成以下動作：

（1）頭部靜止、不說話，實(shí)驗(yàn)時(shí)長為2 min；

（2）左右轉(zhuǎn)動頭部看檢測倉左右墻壁（大約15次），實(shí)驗(yàn)時(shí)長為2 min；

（3）抬頭和低頭看檢測倉頂和地面（大約15次），實(shí)驗(yàn)時(shí)長為2 min；

（4）大聲閱讀一段文字（如數(shù)數(shù)字），或大聲說話，實(shí)驗(yàn)時(shí)長為2 min；

（5）頭部靜止、不說話，實(shí)驗(yàn)時(shí)長為2 min。

在做每個動作時(shí)，軟件同時(shí)記錄檢測倉和口罩內(nèi)顆粒物的質(zhì)量濃度。為避免檢測動作的交叉區(qū)段，只記錄每個動作最后100 s內(nèi)的實(shí)驗(yàn)數(shù)值。

2.4.2 石蠟油顆粒物泄漏性實(shí)驗(yàn)

利用氣溶膠發(fā)生器將石蠟油顆粒物導(dǎo)入檢測倉，顆粒物的質(zhì)量濃度為20～30 mg/m3。實(shí)驗(yàn)測試方法和數(shù)據(jù)記錄要求與NaCl顆粒物實(shí)驗(yàn)相同。

2.4.3 實(shí)驗(yàn)范圍

此次對KN類口罩進(jìn)行NaCl顆粒物泄漏性實(shí)驗(yàn)，對KP類口罩進(jìn)行NaCl顆粒物和石蠟油顆粒物兩種顆粒物的泄漏性實(shí)驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

以10天為間隔周期，連續(xù)進(jìn)行10組實(shí)驗(yàn)，測試結(jié)果如表3、4、5所示。

表3 1#樣品穩(wěn)定性測試結(jié)果（NaCl顆粒物）

續(xù)表3

表4 2#樣品穩(wěn)定性測試結(jié)果（NaCl顆粒物）

表5 2#樣品穩(wěn)定性測試結(jié)果（石蠟油顆粒物）

此外，分別計(jì)算10個受試者動作a～動作e的泄漏率以及總泄漏率的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（Relative Standard Deviation，RSD），結(jié)果如表6所示。

表6 樣品相對標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果匯總

通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，10名受試者5個動作的泄漏率和總泄漏率相對標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于10.00%，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有良好的穩(wěn)定性。

3.2 準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)

將兩款樣品與另一家權(quán)威實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行比對實(shí)驗(yàn)，比對結(jié)果如表7、8、9所示。

表7 1#樣品實(shí)驗(yàn)室比對結(jié)果（NaCl顆粒物）

表8 2#樣品實(shí)驗(yàn)室比對結(jié)果（NaCl顆粒物）

表9 2#樣品實(shí)驗(yàn)室比對結(jié)果（石蠟油顆粒物）

利用En值判斷法[3]對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)果如表10所示。

表10 樣品En值統(tǒng)計(jì)結(jié)果

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，兩款樣品不論是5個動作的泄漏率、還是10名受試者的總泄漏率，均符合≤1，因此，江蘇省市場監(jiān)管重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室口罩泄漏性檢測系統(tǒng)具有良好的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)所選用的氣溶膠發(fā)生器工作效率高，能大大縮短顆粒物設(shè)定質(zhì)量濃度所需的時(shí)間。氣溶膠檢測儀響應(yīng)靈敏，設(shè)備臺間差小，保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取記錄和結(jié)果計(jì)算功能能幫助實(shí)驗(yàn)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)測試過程中的異常值，同時(shí)也極大地提高了檢測工作效率。經(jīng)驗(yàn)證，本次實(shí)驗(yàn)室自吸過濾式口罩泄漏性檢測系統(tǒng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，測試數(shù)據(jù)具有良好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。