自吸过滤式防尘口罩的适合性与防护效果研究进展_陈卫红

摘要：自吸过滤式防尘口罩是最常用的个人呼吸防护用品，其防护效果取决于口罩滤料的过滤效率和与佩戴者的 适合程度，即适合性。目前口罩设计多使用美国上世纪 70 年代的分栏，研究显示这些口罩对国人脸型的适合性较 差。为提高防尘口罩的适合性，通过 5 008 名成年汉族人头面尺寸的工效学测量，建立了以脸长和脸宽为基础的口 罩适合性检验颜面分栏，可用于口罩的设计和检测，提高其适合性。同时，建议在佩戴防尘口罩之前，除专业佩戴 培训外，进行防护效果的适合性测定，以保证口罩的防护效果。 关键词：自吸过滤式防尘口罩； 适合性； 颜面分栏 中图分类号：Ｒ13 文献标识码：A 文章编号：1006-2483（ 2014） 06-0001-04
公共卫生与预防医学 2014 年第 25 卷第 6 期 J of Pub Health and Prev Med，Dec． 2014，Vol. 25 No. 6
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自吸过滤式防尘口罩的适合性与防护效果研究进展
陈卫红1 ，史廷明2430030； 2． 湖北省疾病预防控制中心
美国的呼吸防护标准研究历史长，水平和要求 均比较高。1998 年，美国职业安全卫生管理局（ OSHA） 颁布的呼吸保护标准 29CFＲ1910. 134［18］，该标 准要求当作业场所中雇员所暴露的空气污染物浓度 超过 OSHA 规定的允许暴露限值时，雇员都应佩带 呼吸保护器如防尘口罩。当需要佩带防尘口罩时， 要对口罩进行适合性测定，包括定量和定性检验，每 年一次［19］。其它国家也有相应的标准，如英国标准 《执 行 有 效 呼 吸 保 护 器 计 划 指 南 》（ BS 4275： 1997） ［20］，澳大利亚 / 新西兰标准呼吸防护用品的选 择、使用与维护（ AS / NZS 1715： 2004） ［21］，新加坡标 准 呼 吸 防 护 用 品 的 选 择、使 用 与 维 护 实 施 细 则 （ CP74： 1998） ［22］均提出呼吸防护用品在使用前，要 进行适合性测试，保证佩戴者选择到合适的防尘口 罩。因此，防尘口罩的生产企业在产品大量投产前， 要依据颜面分栏，雇佣不同脸型的头模来佩戴口罩， 测定适合性，以保证口罩能满足不同脸型佩戴者的 需求。
空军对 4325 名士兵头面测定和 200 名普通市民的 头面测定数据［16］。该 分 栏 依 据 面 长 和 面 宽 的 不 同 长度范围将人群脸型分成 10 栏（ 类） ，不仅用于口 罩的设计，还用于口罩产品适合性检验的头模选择。 LANL 分栏的代表性一直存在争议，因为该分栏测 试对象主要是年轻士兵，且没有考虑不同人种、不同 地区人群头面尺寸存在的差异。2003 年美国国家 职业安全卫生研究所（ NIOSH） Zhuang 等依据美国 人口统计分布特点抽样进行了 3 998 名普通成年呼 吸防护用品使用者的头面尺寸测试［17］，发现 LANL 分栏代表性不够，有 15. 3% 的测试对象的头面尺寸 在 LANL 分栏之外，因此，NIOSH 在 LANL 的基础上 提出了新的颜面分栏标准，并得到国家标准化组织 （ ISO） 的重视，考虑修订 LANL 分栏。
1 中国成年头面尺寸的工效学测量
防尘口罩的设计依据是使用者的头面尺寸，我 国 20 世纪 50 年代以来，多次在全国范围内开展头 面部人 体 尺 寸 的 调 查 工 作，并 根 据 1980 调 查 测 量 9 392 名成年人头面部尺寸，于 1981 年颁布了我 国第一部 国 家 头 型 标 准《中 国 成 年 人 头 型 系 列》 （ GB2428－81） ［9］。该标准将头型系列分为男女两 组，各由 13 个按顺序编排的头型组成。1998 年进 行了 393 人的头面多项指标的测定，在此基础上，通
格） 。测定结果显示 10 种口罩的测试通过率为 0% 至 42% ，合格率最高的一种口罩为 42% ，即 50 人中 有 21 人佩戴该口罩能得到满意的保护效果。有 4 种口罩没有佩戴者通过测试。50 位受试者中，27 位 找不到能通过测试（ 获得满意保护效果） 的口罩［27］。 南非的研究也发现类似结果，按照 LANL 设计的中 号通用防尘口罩的通过率仅 14% 。 ［28］
与 20 世纪 60 年代美国空军士兵的头面尺寸相 比，我国成年人头面部的面长短于美国，而面宽长于 美国［13］。中国人 唇 长、面 宽 明 显 较 大，形 态 面 长 和 鼻深则较小，表现出宽度较大，而长度较小的特点。
2 自吸过滤式呼吸防护用品适合性检验颜面分栏
目前国际上多数口罩生产企业包括我国口罩企 业进行口罩设计依据的颜面分栏是《美国空军适合 性检 验 分 栏 （ US AIＲ FOＲCE UTILITY UNIFOＲM FIT TEST FINAL ＲEPOＲT） 》是 1973 年美国洛斯阿 拉 莫 斯 实 验 室 （ Los Alamos National Laboratory， LANL） 应美国国家职业安全卫生所要求提出的，简 称 LANL 分栏，当时主要依据是 1967 和 1968 美国
按照国人面型分栏选择的受试者实际佩戴这些 口罩后，其防护效果测试结果并不乐观。受试者共 50 人，代表国人的不同脸型，分别佩戴上述 10 种口 罩后，测定口罩的滤过效果，测定方法为美国劳工部 的标准测定方法 （ 29 CFＲ 1 910. 134 ） 。 ［18］ 口罩内 外颗粒物浓度差超过 100 定义为通过测试（ 口罩合
防尘口罩是常用的保护呼吸系统健康的个人防 护用品，其中，使用最普遍的是随弃式自吸过滤防尘 口罩，在存在生产性粉尘的工作场所，均建议劳动者 佩戴防尘口罩，预防粉尘的健康危害［1］。我国接触 生产性粉尘的劳动者已超过 2 千万［2］，2013 年报告 由于接尘引起的职业病尘肺新发病例为 23 152 例， 占该年新发职业病总数的 87. 72%［3］，说明我国生 产性粉尘危害面广，需要进行呼吸系统防护的职业 人群数量巨大。工程防护是控制生产性粉尘的首选 方法，然而，在某些工作场所或者工作岗位，工程防 护措施难以将粉尘浓度降到国家职业卫生标准要求 的接触限值以下，或者出现突发事件时，佩戴个体呼 吸防护用品就成了保护接尘工人健康的最后一道防 线［4］。因此，个体呼吸防护器或者防尘口罩的防护 效果十分重要。
图 1 中国汉族成年人颜面分栏
3 市场 N95 型过滤式防尘口罩的防护效果评价 我国目前市场上 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 研究组对 国 内 市 场 销 量 较 大 的 4 个 品 牌 共 10 种 N95 自吸过滤式防尘口罩进行材料的过滤效率和吸 气阻力测试［27］，并 进 行 代 表 性 头 模 的 适 合 性 测 试， 同时询问其主观感受，以全面评价其防护性能。所 有测试防尘口罩均取得生产合格证和 LA，防护水平 为 KN95。
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过回归方程和基础参数，计算并建立了中国成年人 样本群体的人体头面部相对应项目数据的子库，颁 布了 GB / T2428－1998《成年人头面部尺寸》［10］。随 着经济发展，我国人群营养状况明显改善，体质已经 有所改变，但头面尺寸标准此后没有进行更新，而且 也没有应用到防尘口罩的设计中。
2007 年杨磊等人根据我国 451 名大学学生及 老师头面测量数据，发现 LANL 全面罩分栏覆盖率 仅为 65. 1%［23］。本组 5 008 人的测量结果显示，发 现 29. 1% 测试者的头面尺寸信息不在 LANL 分栏 内，表明 LANL 分栏已不适用于我国防尘口罩设计 和检验的需求。依据 5 008 人的测量数据，参考国 际标准化组以脸长和脸宽进行分栏的方法，提出中 国成年人的自吸过滤式呼吸防护用品适合性检验颜 面分栏标准（ 图 1） ［24］，可用于国人防尘口罩的设计
结果显示我国汉族人头型多属于圆头型、超阔 面、中鼻型［14］。经过聚类分析最终选出 5 项具代表 性的头面指标： 形态面长（ 脸长） 、面宽（ 脸宽） 、下颌 角宽、唇 长、鼻 深，其 男 性 平 均 值 分 别 为： 116. 96、 147. 62、118. 46、51. 69、18. 72 mm； 女性平均值分别 为： 109. 86、140. 08、114. 47、49. 31、17. 72 mm［15］。 女性 头 面 尺 寸 小 于 男 性，差 异 有 统 计 学 意 义 （ P ＜ 0. 05） 。其他影响头面尺寸的因素包括出生地、体 重指数和腰围等。研究显示国人头面尺寸较 1998 年发生了变化，面宽、唇长、下颌角宽均值增加，男性 面长和鼻深略有减小，女性则略有增加。
为掌握我国成年人头面尺寸的数据和变化情 况，研究组于 2008 － 2009 年，参照国际标准化组织 建立人体测量数据库的要求（ ISO15535） 确定测量 的人群数量［11］，在 全 国 的 几 大 地 区，整 群 抽 取 了 不 同年龄与不同职业的 3 000 名成年汉族人，使用国 家标准《用于技术设计的人体测量基础项目》（ GB / T5703） 中 的 测 量 方 法［12］。为 保 证 数 据 的 准 确 性， 2010 年又增加测量了 2 008 名成年人，合计 5 008 人，进行研究对象 20 项头面尺寸的测定。测定结果 采用 2005 年中国人口统计年鉴公布的年龄和男女 分布的权重系数进行调整［13］。
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和适合性检验。口罩设计时可依据分栏确定其大小 型号，各型号的口罩适用于某些颜面型号。分栏括 号内数字为进行测试时该脸型最少需要的人数。该 标准已经获得国家职业卫生标准委员会的通过［25］。 结合头部 3D 扫描数据建立了中国成年人的长脸、 长窄脸、中 型 脸、短 脸、短 宽 脸 5 个 代 表 性 头 模 型［26］，方便呼吸防护用品的设计。