*2020/12/04修正內容刊誤

近日因新冠肺炎(COVID-19)的疫情升高,防疫的工作也如火如荼地展開。而配戴口罩就是其中一項基本的防疫措施。除了防疫外,口罩也常是廠房或實驗室在製程中的一項基本裝備。

關於口罩的使用方式與防疫,在網路上已經能找到很多資料了。所以這裡僅介紹各種口罩的特性,使大家可以在不同工作場合(無塵室或實驗室)中,選用適當的口罩。

口罩過濾效率的依據與意義

關於口罩的過濾效率,每一種口罩對不同粒徑之微小粒子的過濾效率都不同;粒徑對效率作圖通常會呈現U字型(參考勞工安全簡訊第42期,圖─不同簡易型口罩對粒狀物濾除效率比較圖)。這說出每一種口罩都有其最易穿越粒徑(most penetrating particle size, MPPS)並非尺寸越小就越難過濾。因此不同類型的口罩不能單以效率來判定過濾效果的好或壞,因為使用的場合不同,所著重的特徵粒徑也會不同,效率測試時選擇的施測物環境參數設定也不同。

口罩過濾效率的對象不外乎兩者就是懸浮微粒,如PM2.5、PM10...等;另外就是對微生物(細菌與黴菌)及病毒的過濾。然而兩者的分類也有中間模糊的地帶,主要是因為微生物病毒常附著在懸浮微粒上,因此在這些細小的粒子被過濾的同時,微生物與病毒也跟著被過濾掉了。這也是許多過濾性能良好的非醫療用口被用在醫療用途的原因,如N95、FFP3等。

這裡岔出來看一下各種粒子的大小:

塵螨(100~400 μm)、花粉(4~50 μm)、黴菌孢子(2~10 μm)、細菌(600~0.2 μm)、病毒(0.3~0.01 μm)

由此發現,許多病毒尺寸超小,似乎很容易就能穿越濾網。但由於大部分微生物或病毒不會直接飄浮在空中,而是藉由依附在灰塵或飛沫上進行傳遞。因此,一只過濾效率高的口罩就能有效地阻絕過量的灰塵與微生物吸入人體。若是再加上防水塗層,就更能阻絕經由飛沫傳遞的微生物與病毒了

所以依據使用與測試方向的不同,口罩大致能分為一般型與醫療型兩種,許多針對口罩的國際測試標準亦可簡單分為這兩大類。以下針對常用的拋棄式口罩進行介紹:

簡易式口罩

一般不織布口罩或紙口罩

在製程中,為保護產品不受操作人員之氣息與飛沫影響,常配戴一般不織布口罩或紙口罩。由於過濾效率一般,對人員的保護大致而已,重在確保製程的衛生。常見於加工廠或零件組裝廠或是某些醫材、化妝品、食品廠及餐飲業。

醫用口罩

醫用口罩的特色在於多了「防水塗層」來加強阻絕微生物透過飛沫的傳遞,比一般僅僅只是過濾微粒的口罩在防治微生物傳遞上效果更佳。用於與微生物有關之場合。常見於醫療場所、較低等級的生物安全實驗室及某些藥廠、醫材廠;或像是現在為了防疫而鼓勵民眾在日常生活中使用。口罩在防疫的使用上,病人穿戴的效果遠比一般人穿戴用來預防的效果佳。主要是降低了飛沫擴散的範圍。

醫用口罩依使用場合又大致可分為一般醫療與外科口罩兩種:

一般醫療口罩適用公共場合,防止醫生和患者交談時的口沫傳播。這類口罩有方便配戴在耳朵上的鬆緊帶。而外科口罩使用在手術室中。因手術環境更讓醫護人員暴露於危險之中,外科口罩有比一般醫療口罩更高的等級。通常這類口罩採用綁帶,可以繫在手術帽上,且方便使用者調整至舒適的位置。

對於醫用口罩的認證,美國食品藥品管制局(Food and Drug Administration, FDA)引用了ASTM F2100-11:2011所提到的五種測試項目,加上ISO 10933-5ISO 10933-10兩項測試項目,作為醫用口罩的認證標準

  1. 細菌過濾效率(Bacterial Filtration Efficiency, BFE):使用含有金黃色葡萄球菌的3.0 μm液滴進行測試(金黃色葡萄球菌的平均大小約0.6-0.8 μm)。

  2. 微粒過濾效率(Particulate Filtration Efficiency, PFE):使用0.1 μm的粒度進行測試,模擬病毒以類似懸浮微粒的方式通過口罩。

  3. 流體阻力(Fluid Resistance):反應了口罩因各種流體的飛濺或噴濺,使流體從外層流到內層的抵抗能力。該測試使用人造血液分別在80、120160 mm Hg的壓力下進行。

  4. 壓差 (Pressure Differential):是透氣性指標。值越低代表罩越透氣。

  5. 火焰延燒(Flame Spread):因醫院常有助燃性氣體,因此規定醫用口罩在一定距離內燃燒的火焰中暴露至少3秒。

  6. 皮膚敏感性與體外細胞毒性:確保材料對穿戴者無害。

歐盟對醫用口罩的認證則依循「EN 14683規範:

而台灣對醫用口罩的認證則依循「CNS 14774規範。

活性碳口罩

由於活性碳可除臭、吸附更多灰塵微粒有機氣體放射性物質。因此適用於多粉塵的場所(如,工地、交通運輸及加工製造廠)或是常使用化學藥品的地方(如,實驗室、有放射性物質的場所、電子廠、藥廠、某些醫材廠、化妝品廠、食品廠等)。須注意活性碳口罩是有保存期限的,擺久了活性碳會失去活性,變成只是一般的不織布或醫療口罩。

台灣對活性碳口罩的規範有「CNS 14756」可依循。


※有些活性碳口罩具防水塗層,這類口罩適用於醫療場所,並標示為醫療用。

半罩式口罩

這類口罩通常過濾效率較高,且與面部更貼合度,減少空氣從口罩四圍滲入的比例。但也因此造成較大的壓差,導致呼吸較不容易。有些這類型的口罩會加上排氣閥,讓使用者至少在吐氣時,不避承受那麼大的阻抗。

N95口罩

當要選擇對細小粒徑過濾效率高的口罩,可以參考我們常聽到的N95口罩。這是通過美國職業安全衛生研究所 (National Institute for Occupational Safety and Health, NIOSH)認證的高效率過濾口罩。相關的規範詳列在「42 CFR Part 84」中。而醫療N95加上了防水塗層,則是由美國FDA在追加項目上作認可。

N95的意思是在NaCl氣膠(非油性)測試下達95 %的瞬時過濾效率。雖非醫療口罩,但因效率高,仍被多數醫療場合所接受。

42 CFR Part 84規範的口罩除了N95口罩外,還有效率更佳的N99(效率達99 %)與N100(效率達99.97 %)。此外又針對不同性質分為N(不耐油Not resistant to oil)、R(耐油Resistant to oil)、P(防油oil Proof)等三種型式。對於R與P兩種油性型式,則是使用DOP Oil(0.3 μm)進行測試。

這類型口罩常用於電銲廠、塗裝廠、金屬加工廠、某些開刀房、隔離病房、電子廠、藥廠及生物安全實驗室。

而歐盟也有類似N95這類型口罩的規範:「EN 149」:

其他防護設備

口罩的缺點在於口罩四周的密閉性不佳。因此,若是盼望較高的隔離效果,特別是面對毒性極強的微生物、病毒及化學藥品,就需要使用其他的防護設備,像是防毒面具、半罩式面罩、全罩式面罩、隔離裝等。依照各種場合,搭配適當的濾毒罐、塗層或是正壓的氧氣、空氣輸送。

另外,現在還有能殺死微生物的口罩,是具有奈米光觸媒(如二氧化鈦、氧化鋅及硫化鎘等)塗層的口罩。當微生物通過該塗層時,會因為氧化還原反應而失去活性。不過這類的口罩在各種規範中都未納入討論;因為當面對危害性高的微生物時,自然就會選用更好的防護設備,而不會使用口罩了。不過業者依然可以選擇使用優於現行標準的口罩,以提供勞工更安全的作業環境。

每種口罩都有其特色與優缺點,了解使用環境與時機才能正常發揮口罩的功用。

YANG writes in 2020/2/1