研究中的细节

 

​人们可能会对口罩的过滤效率感兴趣。重要的是,我们应该认识到,探索口罩过滤效率的实验研究很少使用用于认证医用口罩或呼吸器(如N95)的标准方法来验证。不同的研究使用不同的方法、不同的颗粒大小和不同的颗粒计数方法。

 

这大多数研究中只是为了提供概念验证,而不是直接为用于在社区佩戴的口罩设计提供信息。

 

 

不同的方法

·有使用平布制作的口罩进行的实验。实际上,使用扁平材料制作口罩的检测方法,实际上采用的是标准认证医用口罩的方法。用于制作口罩的材料不需要额外的测试。

·有使用布制口罩的外部保护实验,也称为环境保护,或源头控制。这些研究通常纳入戴口罩的志愿者,但也有一些使用能在口罩内产生颗粒的人体模型或人体大小的半身像作为研究对象。这些方法比较口罩内部和外部的颗粒滤过率,或者比较有口罩和没有口罩对吸入颗粒的影响。

·有使用布制口罩进行内部保护,或保护佩戴者的实验。就像外部保护的研究一样,这些研究是通过志愿者或人体模型来完成的。

在上述所有类型的实验中,在不同的研究中,颗粒穿过布料的流速是不同的,因此,想对不同布料的(滤过率)进行头对头的比较则十分困难。

 

 

不同颗粒大小

引起新冠肺炎的病毒颗粒直径在0.065到0.140微米之间。1微米(µm)等于千分之一毫米。在呼吸道分泌物中,病毒存在于各组大小不一的颗粒中。对于咳嗽和打喷嚏,最常见的颗粒是1µm以上,部分资料显示也可能是10或100µm。每个实验装置都定义了用于测试的颗粒大小。

 

 

不同的颗粒计数方法

在一些研究中,计数的是实际的颗粒数量。在其他研究中,则使用生物标记物(通常是细菌,有时是病毒)来计数颗粒滤过率,计数的是滤过的细菌数量或病毒数量。

 

这意味着,在没有提供更多关于这项研究的信息的情况下,很难说出布料的过滤效率。我们听到人们谈论的百分比可能不是以相同的方式衡量的,所以一个研究中的滤过率统计数据可能无法与另一个进行比较。

 

​这里是我们发现的一些亮点,给出了它们是如何被测试的细节。在我们的文章中,无论布料是否具有良好的过滤性能,我们都记录了所有的结果。我们认为,对人们选择和制作口罩最有用的是,提供能提供有效滤过的相关布料的实验细节。

 

 

 

用大小未明的气溶胶检测T恤平布材料,发现一层布料的细菌标志物过滤效率为69%,两层为71%,而一层布料的病毒标志物过滤效率仅有51%。(Davies 2013)

 

用大小未明的气溶胶检测亚麻平布茶巾(一种平纹布),对于细菌标志物而言,一层布料的过滤效率为83%,2层为97%;而对于病毒标志物而言,一层布料的过滤效率为72%。(Davies 2013)

 

 

​将重量未明的每英寸600根棉线的棉布置于流速不明、直径大小为0.075-0.100 µm的生理盐水制作的颗粒中测试,发现一层布料过滤效率为76%,两层为85%。(Konda 2020)

 

 

将混合布料制作而成的口罩(即一层为重量未明的每英寸600根棉线的棉布,第二层为每英寸90根线且含65%法兰绒布、35%涤纶绒布)置于流速不明、直径大小为0.075-0.100µm的生理盐水制作的颗粒中进行测试,发现这种两层布料口罩的过滤效率达到95%。(Konda 2020)

 

外在保护,或源头控制

 

将两层的T恤布制作成的口罩缝边,可以有效防止口罩的拉伸和裂开,通过计算口腔细菌的传播量来测试其过滤效率,并以志愿者咳嗽出来的颗粒大小进行分类,发现这种口罩总体过滤效率为71%,而对于直径大小为0.65-1.1µm颗粒的过滤效率为71%。在这项实验中,用同样的方法测试医用口罩,发现其总体过滤效率为85%,而对于直径大小在0.65-1.1 µm之间的颗粒过滤效率为86%。这些数据之间没有显著差距,表明这种布口罩和测试中所使用的医用口罩的过滤效率相似。(Davies 2013)

 

 

​对于外层为平纹细布(一种未经加工的平纹棉布)、内层为法兰绒布的口罩, 通过计算口腔细菌的传播量来测试其过滤效率,发现其可减少>99%表面污染,减少>99%的经空气传播的细菌,并且可过滤掉88%-99%直径<4 µm经空气传播的细菌颗粒(有时也被称为气溶胶细菌颗粒)。(Greene and Vesley 1962)

 

 

​用平纹细布制成4层式的鸭嘴型口罩,通过计算口腔细菌的传播量来测试其过滤效率,该口罩总体上可减少99%经空气传播的细菌菌,而对于直径小于3.3µm的细菌可减少其89%的传播。这与70年代一次性商用口罩的测试结果是一致的,同样显示总体经空气传播细菌传播减少96-99%,而直径<3.3µm的颗粒减少率为72-89%。

 

用直径大小为0.02-1µm的生理盐水颗粒,测试这种两层的T恤布缝边口罩(可防拉伸和撕裂),发现其内在过滤效率为50%,较医用口罩80%-86%的过滤效率低。(Davies 2013)

 

一层茶巾制作而成的口罩对生理盐水制作成的颗粒(直径大小为0.02-1 µm)的内在过滤效率为55%-77%。(Van der Sande 2008)

 

 

兔子佩戴3或6层紧密贴合的每英寸84根棉线的棉口罩后,再暴露于含结核杆菌的空气颗粒(即大小未明的一种气溶胶)中,其发生结核病灶较不戴口罩兔子少,减少率高达95%,研究结果有统计学差异。(Lurie & Abramson 1949)