常用N95型自吸过滤式防尘口罩阻力与过滤效率及影响因素

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・论著・

常用Ｎ９５型自吸过滤式防尘口罩阻力与

过滤效率及影响因素

王昕妍

史廷明

卢玮

覃绍先刘跃伟

陶莹

张洪歌陈卫红

【摘要】目的研究Ｎ９５型自吸过滤式防尘口罩过滤效率和吸气阻力的影响因素，为降低阻力和

提高口罩过滤效率提供改进依据。方法购买目前市场销量领先且已获得认证的６个品牌，共２１个型号的Ｎ９５防尘口罩，在１０。１００Ｌ／ｍｉｎ流量下测量Ｅｌ罩的过滤效率及吸气阻力，以过滤效率大于９５％，吸气阻力小于３５０Ｐａ为合格标准，分析不同因素对口罩性能的影响。结果全部２１个型号的口罩中有２个型号的过滤效率低于９５％，合格率为９０．４７％，过滤效率随流量增大而下降，呈线性负相关（ｒ２＝ｏ．７ｌｌ，Ｐ＜０．０５）。所有Ｅｌ罩的吸气阻力均符合国家标准的要求。吸气阻力随流量提高而增大，二者呈线性正相关（ｒ２＝０．８７８，Ｐ＜０．０５）。不同品牌口罩的吸气阻力、过滤效率的差异有统计学意义（Ｐ＜Ｏ．０５）；同一品牌不同型号口罩的过滤效率的差异无统计学意义（Ｐ＞Ｏ．０５），但吸气阻力的差异有统计学意义（Ｐ．＜０．０５）；未见通气阀对阻力和过滤效率的影响。结论本研究测试的Ｎ９５型防尘口罩吸气阻力均达到国家标准要求，过滤效率达标率超过９０％。影响口罩吸气阻力的因素有口罩材质、尺寸和通气流量，影响Ｅｌ罩过滤效率的因素是口罩材质和通气流量。

【关键词】自吸过滤式防尘口罩；过滤效率；吸气阻力

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ＤＯＩ：１０．３７６０／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－９３９１．２０１５．ｕ１．００２

基金项目：国家重点基础研究发展计划资助（２０１１ＣＢ５０３８０４）

作者单位：４３００３０武汉，华中科技大学同济医学院公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系，环境与健康教育部重点实验室（王昕妍、卢玮、陶莹、张洪歌、陈卫红）；湖北省疾病预防控制中心（史廷明、刘跃伟）；湖北省超能电力有限责任公司（覃绍先）

通信作者：陈卫红，Ｅ．ｍａｉｌ：ｗｃｈｅｎ＠ｍａｉｌｓ．ｔｊｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

万方数据

４

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我国接触生产性粉尘的劳动者超过２千万…，２０１３年报告由于接尘引起的职业病尘肺新发病例

为２３１５２例，占新发职业病总数的８７．７２％ｔ２１。由于

工程措施的限制，一些生产场所中粉尘浓度难以降到接触限值内，此时佩戴个体呼吸防护用品是保护接尘工人健康的最后一道防线【３］。Ｎ９５自吸过滤式防尘口罩是目前使用最广泛的防尘口罩。同时，Ｎ９５

型防尘口罩也是居民防雾霾及预防呼吸系统传染

性疾病的常用呼吸防护用品ｆ４嘲，效果好于一般的医用口罩【６－８１。美国劳工部１９９５年批准在医院使用Ｎ９５型口罩预防肺结核等呼吸系传染病【９】。随着防尘口罩的广泛使用，其防护效果和舒适性日益受到

关注。影响防护口罩防护｜生能的主要因素有口罩滤

料的过滤效率及口罩与佩戴者的适合性【１０ｌ。我国防尘口罩的生产自２０世纪８０年代开始基本形成规模，颁布了防尘口罩过滤效率的实验室检测标准和实用性能的评价标准…～２１。目前市场上Ｎ９５型自吸过滤式防尘口罩品牌众多，其防护性能及影响因素的研究甚少。本次研究在市场调查销量的基础上，对６个品牌的２１个型号的Ｎ９５防尘口罩材料的过滤性和吸气阻力进行了比较分析，探讨其影响因素。

对象与方法

１．测试对象：选择国内销量领先的６个品牌的Ｎ９５防尘口罩，共２１个型号（表１）。其中，５个为国外品牌，产品在中国生产，１个为国内品牌。这些口罩获得了美国国家职业安全卫生研究所（ＮＩＯＳＨ）或者国内认证，均有国家特种劳动防护用品生产许可

证（ＬＡ认证）及安全许可征。２１个型号的口罩中１５

个为杯状，４个为折叠，２个为平面。按有无通气阀分为两类，１８种无通气阀门，３种有通气阀门。３个

品牌的口罩有中号（Ｍ）和小号（Ｓ）２种尺寸。

２．口罩材料过滤效率的测试：口罩材料过滤效率即口罩材料滤除颗粒物的百分比。使用呼吸器适合性测试仪ＰｏｒｔａＣｏｕｎｔ（ＴＳｌ８０２０，美国ＴＳＩ公司），采用核凝计数器法分别测定四周密封的口罩内外两侧空气颗粒物的个数（计数最难滤过的ｏ．３斗ｍ颗粒），并计算过滤效率。根据国内外相关标准［１１－１４】在８５Ｌ／ｒａｉｎ流量下，过滤效率应不低于９５％。测试仪器连接方法参见本课题组前期研究【１５１。

３．吸气阻力的测定：采用数字微压计（ＭＰｌ００Ｓ，法国ＫＩＭＯ公司）进行测量。测试时在口罩上打孔连接数字微压计检测口罩密封腔内的压力。吸气过程中口罩内为负压，绝对数值越大则表示吸气阻力万方数据

越大。根据国内外相关标准［１ｌ一４１，在８５Ｌ／ｍｉｎ流量下，阻力不应大于３５０

Ｐａ。

表１

６个品牌２１个型号Ｎ９５防尘口罩的基本信息

注：Ｍ为中号；Ｓ为小号

４．流量的选择：采用转子式流量计对吸气流量进行调节，流量取值范围１０～１００Ｌ／ｒａｉｎ，共有１０、２０、３０、４０、４５、５０、６０、７０、８０、８５、９０、１００、１０Ｕｍｉｎ共

１３个测试流量。参照国内外相关检测标准［１１－１４】，模拟

人体静息及轻中度体力劳动时的呼吸流量，选择在

１０、３０、８５

Ｌ／ｍｉｎ流量下对防尘口罩的阻力及过滤效

率影响因素进行分析。

５．统计学分析：每个型号测试３个以上口罩，过滤效率测试结果取算术平均数（ＭＦＦ），口罩阻力呈正态分布，用ＡＮＯＶＡ方法分析不同品牌、形状的口罩过滤效率及吸气阻力的差异，用ｔ检验分忻不同型号、有无通气阀口罩间的差异。过滤效率为非正态分布，用非参数检验分析。用相关分析比较过滤效率与吸气流量、吸气阻力与吸气流量的关系。检验水

准ａ＝Ｏ．０５，用ＳＰＳＳ１９．０统计软件进行统计学分析。

结

果

１．口罩吸气阻力及其影响因素：２１个型号的口

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罩均通过了吸气阻力的测试，达标率为１００％。８５Ｌ／ｍｉｎ时阻力范围为２１．３３—５．３３Ｐａ，平均为４７．５Ｐａ，其中阻力最大的为１５号ＶＩ罩，达７５．３３

Ｐａ。

罩的过滤效率的差异无统计学意义（１９＞０．０５）。杯罩式和折叠式与平面式口罩的过滤效率的差异有统计学意义（Ｐ＜Ｏ．０５）（图４）。进一步比较发现，杯罩型与折叠型口罩的过滤效率的差异无统计学意义（ＪＤ＞０．０５）；杯罩型和折叠型的过滤效率均高于平面型，差异有统计学意义（Ｐ＜Ｏ．０５）。有无通气阀对过滤效率并无明显的影响。

全部口罩的平均吸气阻力随流量升高而增大，二者呈线性关系（ｙ＝Ｏ．５１９６ｘ，Ｆ＝０．８７７８，Ｐ＜Ｏ．０５，图１）。对不同品牌口罩的阻力进行比较，不同品牌口罩阻力随流量的变化速度及幅度不同，差异有统计

学意义（Ｐ＜０．０５）（图２）。对３个有不同尺寸（Ｍ、Ｓ）的

口罩品牌，分别比较其Ｍ和Ｓ号的阻力。结果显示

品牌Ａ口罩Ｍ号的阻力小于Ｓ号的阻力，差异有

统计学意义（１０

Ｌ／ｍｉｎ，拄一５．０００，Ｐ＝０．０３８；３０Ｌ／ｍｉｎ，

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图３

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０．０５）。其余２个品牌的口罩阻力的差异无统计学意义。杯罩式、折叠式和平面式３种口罩的吸气阻力间的差异无统计学意义（１９＞０．０５）。比较各品牌口罩中有通气阀和无通气阀口罩的吸气阻力，结果显示通气阀并未使吸气阻力下降。

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表２不同通气流量时６个品牌Ｎ９５Ｖｌ罩的过滤效率（％）

通气流量

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注：表中数据为过滤效率（％）的中位数；与Ｆ品牌比较，８尸＜０．０５；与Ｅ品牌比较，ｂｐ＜０．０５；与Ｄ品牌比较，ｃｐ＜０．０５

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流量（１．／ｍｉｎ）

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全部口罩平均吸气阻力随流量变化的趋势

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与平面式ＶＩ罩的过滤效率比较，３Ｐ＜０．０５

图４不同形状的口罩的过滤效率随流量变化情？兑

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流量（Ｉｄｒａｉｎ）

本研究对我国市场上销量领先且获得生产许可证和安全许可证的６个品牌共２１个型号的自吸过滤式Ｎ９５型防尘Ｖｌ罩在不同流量下的过滤效率以及吸气阻力进行了测试。结果表明，全部口罩吸

气阻力均达到国家标准，１９个型号的ＫＩ罩过滤效率

怦口罩阻力随流量变化的比较

２．过滤效率及影响因素：８５Ｌ／ｍｉｎ时２１个型号口罩的过滤效率范围为９３．７６％～９９．９２％，平均为９７．４９％，编号９和１８这２个型号的Ｅｌ罩过滤效率分别为９３．７６％、９４．３４％，未通过测试，总合格率为９０．４７％。全部口罩的平均过滤效率均随流量升高而下降，二者呈线性负相关（ｙ一０．０００３ｘ＋ｌ，Ｆ＝０．７１１，

Ｐ＜Ｏ．０５）（图３）。不同品牌的口罩在１０、３０、８５

Ｌ／ｒａｉｎ

达到国家标准，达标率为９０．４７％。口罩的吸气阻力与过滤效率均与通过口罩的通气流量呈线性相关，不同品牌的口罩阻力和过滤效率之间存在差异。口罩尺寸对部分品牌口罩的吸气阻力有影响，但不影响过滤效率；口罩形状不影响吸气阻力，但影响过

滤效率。本次研究结果显示，通气阀对阻力、过滤效

流量下的过滤效率比较，各品牌吸气阻力间的差异有统计学意义（尸＜０．０５）（表２）。不同尺寸（Ｍ和Ｓ）口万方数据

６

生坐董塑里生墼些塞苤查丝！ｉ生！旦箜！！鲞笙！塑堡！堡！！堂旦婆Ｑ！！竖坚！！！翌垫！！！！！！：翌尘堕』

率的影响不明显。

相关的质量监督抽查表明我国市场上的防尘

口罩合格率为８０％１１６】，低于本次研究结果，可能与某些市售口罩部分并未取得认证，过滤效率不达标有

关，该现象说明口罩的滤过陛认证是保证其防护效

果的重要～环。

口罩的吸气阻力不仅直接影响佩戴者的主观感觉，还会影响使用者的生理、心理及劳动效率等叩ｌ，因此国家相关标准限定了口罩的最大吸气阻力，要

求在８５Ｕｍｉｎ流量下，阻力不大于３５０Ｐａ。本测试

发现国内销量大的口罩型号吸气阻力均满足国家标准，其中阻力最大口罩的阻力为７５．３３Ｐａ，远低于国家标准。我们的实验显示，影响口罩吸气阻力的因素主要有ＬＩ罩滤料和通气量。ＬＩ罩滤料的内部结构决定其阻留颗粒物能力，也决定其通过空气的能

力，口罩材料不同，自然会有不同的通气阻力［１８】。部

分品牌吸气阻力受型号影响可能是口罩尺寸较小时，其用于通气的面积也相应减小，导致单位面积

上通气量增加，阻力也随之上升。

Ｎ９５型口罩即要求口罩在８５Ｌ／ｍｉｎ流量下，过滤效率应不低于９５％，以满足口罩滤过粉尘、微生物颗粒的需求。有研究显示Ｎ９５口罩的防护效果优于一般外科口罩畔］。此次测试的口罩中９０％以上满

足滤过要求，本次研究发现影响过滤效率的因素主

要有口罩滤料、形状以及吸气的流量。口罩的目的就是滤过颗粒物，口罩所用滤料是其阻留颗粒物基础。随着吸气流量增大，相同时间通过口罩滤料的

颗粒物也相应增加，可能超过滤料阻留颗粒物的能力导致过滤效率下降。口罩形状可能从两个方面影

响其过滤效率，一方面口罩形状可能影响气流从通过口罩进入其死腔直到进入呼吸道过程中的流动方式；另一方面，口罩形状影响其边缘与脸部的接触紧密程度，也可影响其对颗粒物的过滤水平。

此外，防尘口罩的通气阀是单向阀门，在呼气

时开放，吸气时关闭【１９］，以减小呼气阻力，排出湿热空气，提高舒适性。本次研究结果表明，通气阀对于吸气阻力及过滤效率影响不大，可认为通气阀门不能通过降低吸气阻力来减轻憋气等反应。

本次研究主要针对口罩本身进行测试，并未涉及使用者佩戴口罩时的情况。某些Ｎ９５型口罩的过滤性能达到国标要求，但与国人脸型不适合，在使用时仍达不到防护粉尘的目的１１５，瑚”。因此，我们建

万方数据

议从过滤效率和适合性等方面考虑改进口罩的防

护效果。

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ｏｆ

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（收稿日期：２０１４—０９—２０）

（本文编辑：孙淑苍）

常用N95型自吸过滤式防尘口罩阻力与过滤效率及影响因素

作者：

作者单位：

王昕妍， 史廷明， 卢玮， 覃绍先， 刘跃伟， 陶莹， 张洪歌， 陈卫红

王昕妍,卢玮,陶莹,张洪歌,陈卫红(430030 武汉,华中科技大学同济医学院公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学系,环境与健康教育部重点实验室)， 史廷明,刘跃伟(湖北省疾病预防控制中心)， 覃绍先(湖北省超能电力有限责任公司)

中华劳动卫生职业病杂志

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刊名：英文刊名：年，卷(期)：

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引用本文格式：王昕妍.史廷明.卢玮.覃绍先.刘跃伟.陶莹.张洪歌.陈卫红 常用N95型自吸过滤式防尘口罩阻力与过滤效率及影响因素[期刊论文]-中华劳动卫生职业病杂志 2015(1)