自吸过滤式口罩泄漏性检测系统的确认与验证实验研究

任 光，刘 娟，王 玥

[江苏省纺织产品质量监督检验研究院 江苏省市场监管重点实验室（健康卫生防护用纺织品），江苏 南京 210007]

随着新型冠状病毒肺炎在全球大范围流行，自吸过滤式口罩（简称口罩）成为大众预防病毒感染的一类常见个人防护用品。

影响口罩防护性能的主要因素有两个：一是口罩材料对颗粒物的过滤效率，二是口罩与佩戴者的适合性。适合性是指口罩与佩戴者的适合程度，主要体现在口罩佩戴后与佩戴者脸部的贴合程度[1]。

标准《呼吸防护 自吸过滤式防颗粒物呼吸器》（GB 2626—2019）[2]通过测试口罩泄漏性来评价口罩的适合程度。在规定实验检测环境下，受试者吸气时从包括过滤元件在内的所有口罩部件泄漏入口罩内模拟剂的浓度与口罩外测试环境中模拟剂浓度的比值称为总泄漏率，通过计算受试者总泄漏率的数值，得出口罩的泄漏性。口罩泄漏性测试系统由检测仓、模拟剂发生和采样硬件装置以及控制软件组成。江苏省市场监管重点实验室设计并完成了测试系统的搭建，为验证该测试系统能否稳定地提供准确的实验数据，本研究按照标准要求开展对口罩泄漏性检测系统的确认。

1 测试系统

1.1 检测仓

检测仓是铝合金框架结构，采用大面积玻璃幕墙，便于检验人员观察受试者。测试仓由主测试仓和缓冲仓两部分组成，主测试仓尺寸为2 000 mm（L）×2 000 mm（D）×2 200 mm（H），缓冲仓尺寸为2 000 mm（L）× 800 mm（D）×2 200 mm（H）。主测试仓满足受试者进行实验动作，缓冲仓则可有效降低受试者进出测试仓时对仓内模拟剂浓度变化的影响。

1.2 模拟剂发生和采样装置

模拟剂发生器和采样器分别选用了TSI 9306型气溶胶发生器和TSI 8540型气溶胶监测仪。

1.3 控制软件

口罩泄漏性检测系统软件可在线控制模拟剂发生器和采样装置的动作，实时显示检测仓和口罩内的颗粒物质量浓度。软件内置GB 2626—2019实验程序，可自动记录实验数据、计算并导出结果。

2 验证实验设计

2.1 样品

选两款口罩样品进行验证实验，样品信息如表1所示。

表1 样品信息

2.2 样品预处理

每款样品准备10只，其中5只为未处理样品，5只按下列条件进行预处理：（1）在（38±2.5）℃和85%±5% 相对湿度环境下放置（24±1）h；（2）在（70±3）℃干燥环境下放置（24±1）h；（3）在（-30±3）℃环境下放置（24±1）h。

为避免产生热冲击，每部分预处理之间，样品应恢复至室温并等待4 h，再进行后续预处理。

2.3 受试者

选择10名受试者进行实验，其中，男、女受试者各5名。男性受试者须刮净胡须。受试者面部数据如表2所示。

表2 受试者面部数据信息

2.4 实验方法

2.4.1 NaCl颗粒物泄漏性实验

利用气溶胶发生器将NaCl颗粒物导入检测仓，颗粒物的质量浓度为4～12 mg/m3。

受试者在洁净空气区域佩戴好被测样品，连接采样管至气溶胶检测仪，测定受试者在检测仓外呼吸时口罩内的本底浓度。

受试者进入检测室，连接采样管至气溶胶检测仪，然后受试者根据时间要求，按顺序完成以下动作：

（1）头部静止、不说话，实验时长为2 min；

（2）左右转动头部看检测仓左右墙壁（大约15次），实验时长为2 min；

（3）抬头和低头看检测仓顶和地面（大约15次），实验时长为2 min；

（4）大声阅读一段文字（如数数字），或大声说话，实验时长为2 min；

（5）头部静止、不说话，实验时长为2 min。

在做每个动作时，软件同时记录检测仓和口罩内颗粒物的质量浓度。为避免检测动作的交叉区段，只记录每个动作最后100 s内的实验数值。

2.4.2 石蜡油颗粒物泄漏性实验

利用气溶胶发生器将石蜡油颗粒物导入检测仓，颗粒物的质量浓度为20～30 mg/m3。实验测试方法和数据记录要求与NaCl颗粒物实验相同。

2.4.3 实验范围

此次对KN类口罩进行NaCl颗粒物泄漏性实验，对KP类口罩进行NaCl颗粒物和石蜡油颗粒物两种颗粒物的泄漏性实验。

3 结果与分析

3.1 稳定性实验

以10天为间隔周期，连续进行10组实验，测试结果如表3、4、5所示。

表3 1#样品稳定性测试结果（NaCl颗粒物）

续表3

表4 2#样品稳定性测试结果（NaCl颗粒物）

表5 2#样品稳定性测试结果（石蜡油颗粒物）

此外，分别计算10个受试者动作a～动作e的泄漏率以及总泄漏率的相对标准偏差（Relative Standard Deviation，RSD），结果如表6所示。

表6 样品相对标准偏差结果汇总

通过计算发现，10名受试者5个动作的泄漏率和总泄漏率相对标准偏差均小于10.00%，实验数据具有良好的稳定性。

3.2 准确性实验

将两款样品与另一家权威实验室进行比对实验，比对结果如表7、8、9所示。

表7 1#样品实验室比对结果（NaCl颗粒物）

表8 2#样品实验室比对结果（NaCl颗粒物）

表9 2#样品实验室比对结果（石蜡油颗粒物）

利用En值判断法[3]对数据进行计算分析，结果如表10所示。

表10 样品En值统计结果

通过分析可以发现，两款样品不论是5个动作的泄漏率、还是10名受试者的总泄漏率，均符合≤1，因此，江苏省市场监管重点实验室口罩泄漏性检测系统具有良好的准确性。

4 结语

本系统所选用的气溶胶发生器工作效率高，能大大缩短颗粒物设定质量浓度所需的时间。气溶胶检测仪响应灵敏，设备台间差小，保证了实验结果的准确性。系统软件对数据的实时读取记录和结果计算功能能帮助实验人员及时发现测试过程中的异常值，同时也极大地提高了检测工作效率。经验证，本次实验室自吸过滤式口罩泄漏性检测系统符合标准要求，测试数据具有良好的稳定性和准确性。