Fraunhofer ITWM公司：防护口罩的建议佩戴时长

随着新冠肺炎疫情的蔓延，人们越来越意识到需要使用口罩和呼吸器，以保护佩戴者或周围的人免受感染。以前在专家口中的术语，如过滤面罩(FFP)，现在已成为人们的日常用语。口罩的稀缺和大量DIY口罩的出现，引起人们广泛讨论。人们主要讨论适用于口罩的可预防疾病扩散的材料，而对于医护工作人员而言，防护口罩的最长佩戴时间问题至关重要。

防护的可靠性不仅取决于防护材料的过滤性能。众所周知，水分渗透会降低过滤效率，这意味着安全性会降低。湿度和体温会增加口罩与佩戴者接触面的微生物污染。因湿气可作为横跨过滤材料厚度方向的“感染桥”，口罩在被水汽完全浸透(水分穿透)时达到防护临界状态。高效过滤口罩(如FFP-2)如此，用于保护他人的口罩也如此：口罩被水汽完全浸透时，咳嗽和打喷嚏会导致潜在感染性飞沫穿透口罩从外表面脱落，然后扩散到附近。

推荐的口罩佩戴最大时长是基于一般使用场景下的参考值。防护口罩中水分渗透的速度和强度很大程度上取决于佩戴者的躯体应激情况。水分穿透口罩所需时间不能用简单的方法(目测经验法)从人们的活动中得出，因为这样得到的时间往往是波动的。在没有器械辅助的情况下，无法肉眼检查口罩，也无法确保所监测水分穿透指标的可靠性。

德国弗劳恩霍夫工业数学研究所(Fraunhofer ITWM)的研究人员利用适当的模型和模拟方法，考虑口罩佩戴者的身体活动状况，开展了对口罩使用时长预测模型的研究和改善工作。以休息或轻微劳动时的口罩可佩戴最大时长为参比，其他情况下口罩可佩戴最大时长用相对值表示，其大小取决于躯体应激水平及单位时间内躯体应激持续时间。图1所示为口罩可佩戴最大时长相对值与佩戴者躯体应激状态的关系。由图1可知，佩戴者躯体应激水平增高或单位时间内躯体应激时长增加时，口罩可佩戴最大时长减小。在本例中，医疗或护理机构可推断出，工作强度最高的人员需要更换口罩的频率是行政部门或接待处工作人员的5倍。

图1 口罩佩戴最大时长与躯体应激水平及单位时间内躯体应激时长的关系(来源：Fraunhofer ITWM)

该研究有助于人们通过及时更换口罩以获得安全的、最佳的防护效果，并避免浪费原本可以使用更长时间的口罩。除此之外，改进后的预测模型使医院和护理机构能够根据员工的活动情况调整需求计划。

除了应对当下疫情，上述研究方法同样与产品开发息息相关。在多层过滤材料的应用中，可通过模拟得到材料的最佳组合方案，减少对小样产品的过量测试。