可重復使用醫(yī)用防護服阻污染液體氣溶膠穿透性能測試儀的試驗驗證和優(yōu)化研究

李曉彤，何春雷，劉凱，賀強強，秦丹，史殿龍，張旭，徐荊，劉超，莊泳，張倩

青島眾瑞智能儀器股份有限公司·青島市顆粒物測量與應用技術重點實驗室（山東青島 266109）

醫(yī)用防護服能阻隔病原微生物，根據(jù)使用頻次分為可重復使用醫(yī)用防護服和醫(yī)用一次性防護服[1-2]。2 種醫(yī)用防護服的區(qū)別在于，醫(yī)用一次性防護服使用期限一般為4 h，且穿著的透氣性舒適度差，單次使用成本高，處理不當會污染環(huán)境；可重復使用醫(yī)用防護服經清洗消毒后可多次穿戴使用[3-5]。根據(jù)YY/T 1799-2020《可重復使用醫(yī)用防護服技術要求》[4]標準要求，可重復使用醫(yī)用防護服須測試物理性能（包括透濕率、抗合成血液穿透性、斷裂強力、阻燃性能）和阻污染因子穿透性能（包括阻血液傳播病原體穿透性能、阻污染液體氣溶膠穿透性能、阻濕態(tài)微生物穿透性能、阻干態(tài)微生物穿透性能[4，6-8]）。阻污染液體氣溶膠穿透性能測試共3 個等級，其中等級3 要求防護服材料的阻生物污染氣溶膠穿透性能lg（LRV）＞5，需對照濾膜細菌數(shù)量lgN0＞5。儀器測試時發(fā)現(xiàn)，對照濾膜細菌數(shù)量lgN0＞5 難以實現(xiàn)，無法獲得防護服的最大穿透等級，即儀器測試的準確性存在問題。故本研究旨在分析影響濾膜采樣效果的因素，包括采樣管路的氣密性、不同材質的分析濾膜和不同孔數(shù)的Collison 噴霧器[9-11]。同時總結試驗操作經驗，方便實驗人員更高效地完成應用儀器評價防護服的試驗方案。

1 儀器與材料

1.1 儀器及參數(shù)

阻污染液體氣溶膠穿透性能測試儀（青島眾瑞智能儀器股份有限公司，型號：ZR-1072）；Ⅱ級生物安全柜（青島海爾股份有限公司 ，型號：HR40-IIB2）；培養(yǎng)箱［韶關市泰宏醫(yī)療器械有限公司，型號：LHR-250A，恒溫（37±2）℃）］；高壓蒸汽滅菌鍋（上海申安醫(yī)療器械廠，型號：LDZH-200L，恒溫121～123 ℃）；分析天平（青島藍發(fā)科貿有限公司，精度0.001 g）；漩渦式混勻器（上海邁皋科學儀器有限公司，型號：M3）；冰箱（青島海爾股份有限公司 ，型號：BCD-160TMPQ，2～8 ℃）。

1.2 試劑材料

（1）金黃色葡萄球菌ATCC6538 菌液配制：原始菌液保存在4 ℃冰箱中，建議使用時間不超過5 d。每次試驗前用0.9%氯化鈉注射液將原始菌液稀釋至5×107CFU/ml，菌液于使用當天稀釋。（2）營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基平板配制：在生物安全柜內擺放1 排干凈的培養(yǎng)皿，待滅菌后的瓊脂溫度降至50～60 ℃時，倒入90 mm 培養(yǎng)皿。（3）待測樣品準備：在無菌條件下，從待檢材料（邦維BWT 可重復使用醫(yī)用防護服）上隨機截取8 片直徑為25 mm 的圓形試樣。為平衡試驗阻力，將1 個試樣置于濾膜上游，將另1 個置于濾膜下游。正常室溫下樣品平衡時間≥48 h。

2 方法

測試儀器由ZR-1072 型阻污染液體氣溶膠穿透性能測試儀、試驗箱、空氣壓縮機、Collison 噴霧器、試樣-濾器組件組成。ZR-1072 型阻污染液體氣溶膠穿透性能測試儀由顯示屏、浮子流量計、壓力調節(jié)旋鈕、壓力顯示表、采樣口、出氣口、進氣口和把手等部件組成。試驗箱為邊長28 cm 的正方體箱子，頂蓋可開合并安裝高效過濾器以平衡箱內外壓力，箱前側含3 個定位孔，分別用于放置Collison 噴霧器，2 個試樣-濾器組件。測試樣品時，Collison 噴霧器內置菌液，試樣-濾器組件按要求組裝好濾膜和樣品，安裝于試驗箱對應位置。濾膜夾分別標注對照組和試驗組，對照組按標準要求采用一次性滅菌鑷子分別加裝硅膠墊、分析濾膜、硅膠墊、樣品膜、濾網(wǎng)；試驗組分析濾膜和樣品膜對換位置，安裝濾膜夾至試驗箱對應位置。隨后關閉測試箱頂蓋，噴霧器和濾膜夾接口分別連接噴霧氣源和抽氣氣源管路。測試儀對Collison 噴霧器施加（138±10）kPa 的空氣壓力，使其產生氣溶膠。3 min 后，啟動真空泵。再過3 min 后，關閉Collison 噴霧器，使真空泵繼續(xù)運行1 min。關閉真空泵，運行中觀察噴霧壓力和采樣泵負壓是否在設置范圍內。測試完畢后，取下Y 型連接器接口釋壓，從試驗箱中取出試樣-濾器組件和Collison 噴霧器，不打開試驗箱頂蓋，向箱內噴灑75%乙醇，消毒10～15 min 后，打開頂蓋，擦拭試驗箱內壁，利用生物安全柜的氣流將箱內吹掃干凈，隨后進行下一次測試（經驗證，消毒后采集不到微生物）。等待消毒時間用無菌鑷子將濾膜轉移至裝有10 ml 無菌0.9%氯化鈉注射液的離心管中。渦旋洗脫1 min，隨后用無菌0.9%氯化鈉注射液進行梯度稀釋，一般稀釋2～3 個梯度。采用傾注平板法，各稀釋級每平板接種1 ml，平行接種2 個平板，并均在（37±1） ℃下過夜培養(yǎng)。對對照組濾膜和穿透試樣細菌分別進行計數(shù)，共測試4 次。經試驗驗證，箱內為微正壓。為不使污染液體氣溶膠外溢造成環(huán)境污染，在頂蓋中增加了高效過濾器，用于平衡試驗箱內壓力。

2.1 影響因素

可重復使用醫(yī)用防護服材料的阻污染液體氣溶膠穿透性能測試中，儀器采樣管路是否漏氣、不同濾膜材質的分析濾膜、不同孔數(shù)的Collison 噴霧器均會影響lgN0。為得出準確數(shù)據(jù)，采用同一款可重復使用醫(yī)用防護服，按照標準裁取樣品，對以下影響因素進行測試和討論分析。

2.1.1 氣密性

氣密性是指管路的密封不漏氣性能，阻污染液體氣溶膠穿透性能測試儀采樣管路接口較多，氣溶膠發(fā)生和采樣均通過控制壓力實現(xiàn)，采樣管路為控制負壓-30 kPa 采樣，濾膜采樣為唯一采樣口，當其他地方漏氣時，為保持采樣壓力為-30 kPa，便會從其他地方補充流量，使末端監(jiān)測到的采樣流量增加。采樣管路一旦漏氣，采樣流量就會產生偏差，采到的菌落數(shù)會減少，從而影響試驗數(shù)據(jù)的準確性。氣密性測試方法：壓力設定為-100 kPa，啟動測試儀，運行穩(wěn)定后，將測試儀采樣接嘴口密封，測試儀流量顯示值應≤0.4 L/min。氣密性測試采用噴頭數(shù)量為6 孔的Collison 噴霧器，分析濾膜材質為玻璃纖維，樣品為可重復使用醫(yī)用防護服，菌液濃度為5.0×107CFU/ml，對同一款可重復使用醫(yī)用防護服截取樣品23 組，進行重復測試得出氣密性測試結論。

2.1.2 不同濾膜材質

由于不同濾膜材質、結構和應用場景不同，對污染液體氣溶膠的捕集效率也不同，如使用聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）、混合纖維素酯等不同材質微孔濾膜研究濾膜的物理采集效率[12-13]。本研究測試采用噴頭數(shù)量為6 孔的Collison 噴霧器，樣品為可重復使用醫(yī)用防護服，菌液濃度為5.0×107CFU/ml，分析濾膜的材質分別選用玻璃纖維、硝酸纖維素、混合纖維素（水系）、乙酸纖維素、聚偏二氟乙烯（poly-vinylidene fluoride，PVDF）疏水、PTFE 疏水和PTFE 親水7 種材質進行測試。

2.1.3 Collison 噴霧器不同孔數(shù)

Collison 噴霧器孔數(shù)不同，消耗的菌液量不同，產生污染液體氣溶膠的濃度也不同，標準中儀器測試方法未對Collison 噴霧器的噴霧孔數(shù)提出明確要求，因此本研究探究3、6、12 孔數(shù)對lgN0的影響。測試采用噴頭數(shù)量為3、6、12 孔數(shù)的Collison 噴霧器，樣品為可重復使用醫(yī)用防護服，菌液濃度為5.0×107CFU/ml，選用玻璃纖維材質的分析濾膜進行測試。

2.2 測試評價

防護服材料的阻生物污染氣溶膠穿透性能用lg（LRV）表示，計算方式如下：

LRV=lgN0-lgN1

式中，N0為對照濾膜細菌數(shù)量；N1為穿透試樣細菌數(shù)量；如果N1＜1，則可表述為LRV＞lgN0。

計算每次測定的lg 降低值，并計算4 個測定值的均值和標準差。根據(jù)表1 給出的測定值性能水平確定等級，等級應不低于制造商標識的等級。

表1 阻污染液體氣溶膠穿透分級

3 結果

3.1 氣密性

23 組氣密性測試數(shù)據(jù)比較，采樣流量＞0.5 L/min時，lgN0＜5，不符合要求；采樣流量≤0.5 L/min 時，lgN0＞5，符合要求，見表2。

表2 樣品氣密性測試數(shù)據(jù)

3.2 不同濾膜材質

21 組分析濾膜測試數(shù)據(jù)比較，分析濾膜材質為硝酸纖維素、混合纖維素、乙酸纖維素、PVDF和PTFE 時，lgN0＜5，不符合要求；分析濾膜材質為玻璃纖維時，lgN0＞5，符合要求，見表3。

表3 不同材質分析濾膜測試數(shù)據(jù)

3.3 Collison 噴霧器不同孔數(shù)

6 組分析濾膜測試數(shù)據(jù)比較，Collison 噴霧器孔數(shù)為3 時，lgN0＜5，不符合要求；Collison 噴霧器孔數(shù)為6 或12 時，lgN0＞5，符合要求，見表4。

表4 Collision 不同噴霧孔數(shù)測試數(shù)據(jù)

4 討論

根據(jù)YY/T 1799-2020《可重復使用醫(yī)用防護服技術要求》提供的方法，應用ZR-1072 型阻污染液體氣溶膠穿透性能測試儀對可重復使用醫(yī)用防護服的阻污染液體氣溶膠穿透性能進行研究，并根據(jù)試驗結果計算防護服等級。本研究選擇已知等級的防護服樣品測試，應用測試儀進行驗證，發(fā)現(xiàn)防護服的等級無法得出，原因為對照濾膜細菌數(shù)量lgN0很難＞5，為了解決這一問題，對方案的影響因素進行了研究。由表2 氣密性測試數(shù)據(jù)分析，采樣壓力為-30 kPa 時，采樣流量同時被監(jiān)測，一旦系統(tǒng)監(jiān)測到采樣流量超過0.5 L/min 或lgN0＜5，則需分析采樣管路各個接口的連接處是否漏氣。由表3 不同材質分析濾膜測試數(shù)據(jù)分析，玻璃纖維作為分析濾膜時，lgN0最大，采樣流量＜0.5 L/min，滿足要求，因此選擇玻璃纖維材質濾膜作為分析濾膜。由表4 數(shù)據(jù)分析，隨著孔數(shù)增多，菌液消耗量呈增多趨勢，滿足lgN0＞5 的孔數(shù)是6、12 孔，不同孔數(shù)采樣流量均滿足＜0.5 L/min，本著節(jié)能環(huán)保的原則選擇6 孔作為測試用噴霧器。

本研究結果顯示，保證采樣管路的氣密性，分析濾膜的材質為玻璃纖維及噴頭數(shù)量為6 的Collison 噴霧器能使對照濾膜細菌數(shù)量lgN0＞5。因此在阻污染液體氣溶膠穿透性能測試中，若lgN0不滿足要求，應及時調整影響因素，重新進行驗證。本研究需注意以下方面：（1）雜菌的影響，可通過陰性對照查看，判斷0.9%氯化鈉注射液涂布、未使用的瓊脂培養(yǎng)是否有金黃色葡萄球菌或其他雜菌；（2）裁取無褶皺平整樣品，減少因樣品不平整導致的阻力不一致；（3）夾取濾膜時注意勿夾取雙層濾膜，雙層濾膜會導致試樣-濾器組件兩組阻力不一致；采樣后先釋放采樣管內壓力（打開采樣三通的管路即可）；（4）采樣完成后，先取試驗組濾膜，再取對照組濾膜，防止對照組濾膜污染試驗組濾膜；（5）采集樣品的濾膜取出時直接將采樣濾膜樣品面折疊在內，再放入試管，防止采集樣品面吸附到試管上難以洗脫，并保證洗脫時濾膜和稀釋液同時旋轉；（6）金黃色葡萄球菌為條件致病菌，實驗過程中應做好防護和消殺滅菌，避免對人體和環(huán)境造成污染；（7）實驗菌液中按1∶100 的比例增加吐溫80；（8）需要確認真空控制器與噴霧器之間的連接件不漏氣（使用氣泡水，若漏氣，可重新纏繞生料帶進行密封）。

綜上所述，本研究設計了ZR-1072 型阻污染液體氣溶膠穿透性能測試儀，并對影響lgN0的因素進行探究，根據(jù)儀器氣密性、濾膜材質、噴霧器孔數(shù)不同參數(shù)的變化，對可重復使用防護服防護效果進行了測試，得出了較佳組合方案，測試的準確性、穩(wěn)定性、有較大提高，便于實驗人員在使用該儀器時能更準確地評價防護服等級。