
口罩作为重要的防护品,在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情期间消耗极大。为了避免口罩的不合理使用,减少疾病传播,本文介绍了口罩的分类及评价其质量和性能的重要技术指标,包括过滤效率与通气阻力、佩戴的密合度和舒适度、气流阻力、合成血液穿透性、微生物指标等。
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有学者报道,2019新型冠状病毒(2019 novel coronavirus,2019-nCoV)的基因序列与SARS病毒的相似度为79.6%[1]。SARS病毒与中东呼吸综合征冠状病毒均可通过短距离飞沫传播[2,3]。有研究证实2019-nCoV存在经飞沫传播的风险[4],故世界卫生组织建议当人进入疑似或确诊感染区前,应采取预防措施。国家卫生健康委员会办公厅[5]发布的《新型冠状病毒感染的肺炎防控中常见医用防护用品使用范围指引(试行)》建议使用外科口罩、医用防护口罩、防护服等医用防护用品。为增强医护人员合理使用口罩的知识和意识,本文介绍了口罩分类与性能的多项技术指标,为医疗机构合理采购合格口罩提供参考。
市面上口罩种类众多,可按不同标准分类。根据外观结构,口罩可分为平面、杯状、折叠立体、鸭嘴式、带呼气阀、棉布插片式等;根据佩戴方式,可分为挂耳式和挂头式;根据所用材料,可分为纱布、无纺布、棉布加滤片式及添加活性炭功能口罩等[6]。按应用场景,口罩在我国分为劳动防护、医用防护及日常防护三大类,其中医用防护类又分为一次性医用、医用外科和医用防护口罩[7]。在国外,口罩主要分为劳动防护与医用防护两大类[8]。
过滤效率是指在规定条件下,口罩对空气中颗粒物滤除的百分数;通气阻力是指口罩在一定流量下对气流的阻力。过滤效率与口罩对非油性颗粒的防护效果有关,通气阻力与使用者舒适性有关。研究发现医用纱布口罩过滤效率及防护作用远低于熔喷过滤层口罩[9]。有研究发现,N95口罩滤芯纤维相对纤细且排列紧密、孔隙小、层数较多,对于空气中小于2.5 μm的颗粒,其拦截效果显著优于活性炭口罩与一次性医用口罩[10]。
气体流量也是评价口罩过滤性能的重要参数。正常情况下,口罩的过滤效率会随着气流增加而降低,阻力也会相应增高。低于中等体力劳动的情况下,人的呼吸气流一般会在30 L/min左右,而最高呼吸流量会是一般情况下的3倍。欧盟、澳洲检测口罩过滤效率的标准气流是95 L/min,美国与我国是85 L/min[11]。
口罩的防护效果还和其与人脸的密合度相关,这取决于形状、尺寸、系带紧度、材料柔软度等因素。《病原微生物实验室生物安全通用准则》要求佩戴防护口罩时要做适配性检测[12]。当口罩与人脸密合度不好时,会有缝隙,呼吸时气流会先流向这些缝隙,导致口罩滤过作用下降。口罩密合度常用总泄漏率与密合度因子表示,总泄漏率越低,密合度因子越大,则口罩密合度越好。
长期以来,选择医用防护类口罩时常忽视口罩与佩戴者的密合度[13]。由于脸型差异,同一种口罩不可能适合每一个人,因此,口罩密合度检测非常重要。国外常用两种方法评测,欧盟是在一个密闭仓内释放一定浓度的0.3 μm颗粒物,由受试者佩戴口罩在密闭仓内模拟作业活动,实时测定口罩内外的颗粒物浓度,计算总泄漏率。而美国是给每个戴口罩的受试者分定性和定量进行测定,定性是佩戴口罩者在测试区域释放测试剂,当佩戴者感受到了测试剂时,发出信号;而定量是用小采样管置于口罩里进行采样,以获得泄露到口罩中颗粒的百分比,并以此判断受试者是否适合佩戴某种口罩,该口罩是否存在不可接受的泄漏量[14]。有研究发现我国人群使用杯状口罩的密合度高于折叠鸭嘴式口罩,可能是因为杯状口罩多为硬质,不易因变形导致有缝隙[13]。除口罩造型外,佩戴方法尤其是鼻夹的操作也很重要。有研究表明佩戴口罩时用手捏紧口罩与鼻梁之间的缝隙,可显著提高其防护效果[8]。
口罩的气流阻力,是指口罩按规范佩戴后,口罩对呼吸的阻力。测量气流阻力的目的是确保佩戴该口罩的人能在较高工作强度下不至于缺氧。从外侧向内侧通气,测定吸气阻力;反之则用于测定呼气阻力。过滤性能越高的口罩其气流阻力会越大,其设定的标准值也会偏大,同时也会因为气流阻力加重呼吸负荷,影响佩戴者的舒适感。对于有心肺功能不全疾病者,可能更难以耐受。按我国的行业标准,生活防护类口罩的吸气阻力不超175 Pa,呼气阻力不超145 Pa;劳动防护类口罩的吸气阻力不超350 Pa,呼气阻力不超250 Pa[15]。而一次性医用口罩与医用外科口罩,两侧通气阻力应不大于49 Pa/cm2[16,17,18]。医用防护口罩在85 L/min流量下检测,其吸气阻力不应超过343.2 Pa [19]。
口罩的舒适性也是重要指标,尤其是要长时间佩戴时。口罩舒适性是指口罩佩戴时面部皮肤以及呼吸的舒适感。口罩佩戴过程中的湿热感会受到面料的透湿和散湿等性能的影响;而气闷感会受到面料的呼吸阻力和热阻等性能的影响;脸部冷感主要被面料回潮率的影响,回潮率越大,运动后脸部的冷感越强烈;呼吸会受到面料对有害颗粒过滤的影响,效率越高,不适感越低,但此时气流阻力也会影响佩戴者的舒适感。市场上普遍使用且适于做口罩的面料,有摇粒绒、化纤、无纺布、PP棉、纯棉布、珍珠绒、锦纶、竹纤维等8种,过滤材料一般有熔喷无纺布和活性炭滤布两种[20]。有研究比较了多种口罩的透气性和透湿性,发现棉纱类口罩整体最优,医用外科口罩的透气性较好,功能性口罩的舒适性较差[21]。
这是针对医用口罩的必要参数,因为此类口罩佩戴后可能会面临血液或分泌物的喷溅。按照国家标准,医用外科口罩面临的穿透压力会大于医用防护口罩[17]。而其他几类口罩,因并不在血液喷溅环境中使用,故没有该项要求。
按国家、行业相关标准,生活防护类口罩的微生物指标要求不得检出大肠菌群与致病性化脓菌(铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌与溶血性链球菌),细菌菌落总数≤200菌落形成单位(colony-forming unit, CFU),真菌≤100 CFU/g[22]。对于一次性医用口罩、医用外科口罩而言,非无菌口罩应符合不得检出大肠菌群、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌与真菌,且细菌菌落总数≤ 100 CFU/g的标准;而医用防护口罩稍有特别,除了非无菌口罩应符合不得检出大肠菌群、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌外,其要求细菌菌落总数≤ 200 CFU/g、真菌菌落总数≤ 100 CFU/g[16,17,19]。包装上有灭菌或无菌字样的口罩应无菌。但对于劳动防护类的口罩,此方面并未提及,这也是标准将来可以改进的地方。对于老年人、儿童、妊娠及哺乳期妇女等特殊人群而言,应尽量避免选用无微生物指标控制的劳动防护类口罩。
有些口罩带有呼气阀,呼出气体通过呼气阀排出面罩,吸气时呼气阀关闭,让气体必须经过口罩主体滤过材料的过滤[23],从而可以保护佩戴者。呼气时呼气阀打开,降低了呼气阻力,可以降低戴口罩时从事较高强度体力劳动者的呼气难度,同时还可保持面部干爽,减少口罩里水分,且气体通过过滤材料的总时长比无呼气阀口罩要短,故可延长佩戴时间[24]。目前只有生活防护类与劳动防护类的口罩才可以安装呼气阀,医用防护类口罩不允许设呼气阀。因为通过呼气阀可能将口罩佩戴者排出的飞沫或细菌排到体外,从而有可能威胁到身边的人。尽管有呼气阀口罩的呼气阻力显著低于无呼气阀口罩,但是有的有呼气阀口罩的吸气阻力会高于无呼气阀口罩,可能与呼气阀占据口罩一定表面积有关[25]。根据目前新型冠状病毒肺炎疫情,由于携带病毒并有传染性的处于潜伏期或无明显症状的患者,他们可能会认为自己是健康的,如果他们佩戴了此类型有呼气阀的口罩出入公共场所,会将自身病毒随呼气排出,将病毒传播给其他人。因此在目前疫情防控的关键时期,虽然口罩供应十分紧张,但我们依然不推荐使用带有呼气阀的口罩。
除了符合单标准的口罩,还有同时符合多标准的口罩。美国疾病控制与预防中心批准了可供公众在公共卫生事件中可用的医用N95口罩,如3M™ 8670F与8612F颗粒口罩和Pasture Tm F550G与A520G型口罩等[26]。还有一种被美国FDA批准可为医疗人员使用的N95口罩,该口罩通过了美国国家职业安全卫生研究所认证,可以过滤掉空气中至少95%的0.3 μm非油性颗粒,同时还具有良好的耐血液喷溅和阻燃性能,这些性能对于医疗职业环境(例如手术室、重症急救室)至关重要[23]。
当然,现行的口罩标准尚有改进的空间,如目前还没有专门针对儿童的口罩标准,重金属铅、重金属镉和邻苯二甲酸酯等安全性指标也可以考虑加入到以后的口罩标准中[27]。
总体上,口罩虽是简单的防护品,但因其标准复杂与品种多样,要合理选择其实并不简单。疫情防控期间,建议使用具有较好过滤效率与足够密合度的口罩。当然还要注意使用场合,不同场合需要不同功能的口罩,比如在普通生活中,可选择劳动/职业防护型与日常防护型口罩;医疗机构一般区域可能会需要有防血液渗透功能的医用口罩,而在重症监护室医务人员需要过滤效率高、佩戴密合度高并防血液渗透的医用口罩。另外需要注意的是,为降低疾病传染风险,尽可能避免选择带有呼气阀的口罩与棉纱口罩。
衷心感谢复旦大学附属中山医院蔡映云教授的悉心指导,感谢中美临床药师微信群中多位药师给予的帮助。
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