随着防颗粒物口罩的广泛使用，其防护效果也日益受到关注。口罩滤料的过滤效率是影响防护口罩防护性能的关键因素，目前我国防护口罩过滤性能的检测仪器复杂，仅专业机构拥有，一般厂家和普通使用者难以进行测试。因此，为满足防颗粒物口罩过滤效率测试，有效地进行呼吸防护，依据口罩过滤性测试原理，即口罩内外环境中不同粒径颗粒物浓度的差值，考虑目前市场使用口罩的形状和类型，进行防颗粒物口罩过滤性测试的简易装置的设计，以满足不同类型口罩设计、生产和使用者的需求。

 

1． 1 防颗粒物口罩过滤效率测试装置原理 防颗粒物口罩过滤材料的过滤效率指其滤除颗粒物的百分比。过滤效率的测定原理是当一定流量空气通过口罩过滤材料时，测定口罩内外或者口罩两侧颗粒物数量或者浓度，口罩内部颗粒物数量/浓度除以口罩外部颗粒物数量/浓度的比值即为过滤效率。依据过滤效率的测定原理。测定装置主要包括口罩过滤材料的固定装置、通过口罩空气流量控制装置和口罩内外颗粒浓度测定装置。

1． 2 口罩过滤材料固定装置 采用表面光滑的钢材作为口罩固定装置的设计材料，其外形和开口形状与市场常用的防颗粒物口罩相匹配，为防止口罩过滤材料边缘泄漏对过滤效果的影响，采用三级连接: 钢制底座、橡胶垫和钢制口罩固定器( 图 1) ，以螺丝拧紧，保证密封。底座下侧连接硅胶管，可以进行抽气。测试前将口罩过滤材料放置在中间有孔的口罩固定底座上，使用前，加热热熔胶将口罩边缘下侧涂满、固定，热熔胶冷确后，形成口罩边缘的密封剂，保证边缘密封。

 

1． 3 空气流量控制装置和接口连接 空气流量控制装 置 由 一 个 空 气 抽 气 泵 ( 抽 气 流 量 范 围:10L /min ～ 100L /min) 和一个流量计串联组成，流量计通过硅胶管与滤料固定装置的底座连接。硅胶管与口罩固定装置底座的管道的连接采用的是 180 度笔直延伸连接，避免了因为硅胶管扭曲而导致的密封性不佳、连接易松动、气流不稳定等问题。

采用硅胶管作为各部件的连接材料( 图 2) ，硅胶管具有极好的弹力和回弹性，密封性好，保证各接口连接紧密; 在连接方式上，将合适孔径的硅胶管与各部件接口套叠式连接，利用硅胶管良好的收缩性，使硅胶管与接口紧密连接。

 

1． 4 颗粒物浓度测定装置 根据流体力学计算，过滤材料主要通过阻留和静电作用滤除颗粒物，最滤过的颗粒物粒径为空气动力学直径 0. 3μm，设计采用呼 吸 器 适 合 性 测 试 专 用 仪 器 PortaCount ( TSI8030，USA) 作为颗粒物浓度测定装置测定口罩内外的颗粒物浓度，该仪器用核凝计术器法分别测定口罩内外两侧 0. 3 ± 0. 015μm。范围的空气颗粒物的个数，换算为颗粒物计数浓度，口罩内外颗粒物浓度的比值为过滤效率。颗粒物浓度测定仪器有两根连接管，一根置于环境空气中，测定口罩外颗粒物浓度; 一根与口罩固定装置底座下的硅胶管相连，测定口罩内颗粒物浓度。

PortaCount 自带的 FitPlusTM 软件，可动态地显示口罩内外环境中的颗粒物浓度，软件计数 1 min，除去前20s 和后20s 部分，记录中间20s 的颗粒物浓度，并自动算出过滤效率，过滤效率 = C内 /C外，其中，C内 与 C外分别代表口罩内与口罩外环境中测得的颗粒物浓度。

1． 5 实际测试分析 利用此装置测试了常用市 4个品牌自吸过滤式颗粒物防护口罩和 1 个医用口罩的滤料过滤效率。每个口罩测试 10 个样本，合计60 个口罩。测试前先测试了各类口罩的吸气阻力，在 85L /min 流量下，阻力均 ＜ 100Pa，符合相关呼吸防护器的吸气阻力小于 350Pa 的要求［8］。

 

2． 1 防颗粒物口罩过滤效率测试简易装置描述

根据防颗粒物口罩测试原理，过滤效率测试简易装置整体设计图( 图 3) ，装置整体包括口罩固定装置、硅胶管、流量计、颗粒浓度测定器、抽气泵。

 

其中，各仪器部件功能和实现要点如下:

①口罩固定容器: 用于固定口罩，密封口罩边缘，隔离口罩内外环境。②橡胶垫: 连接口罩固定容器和底座并使二者密封。③底座: 固定在实验台上，稳定口罩固定装置。④硅胶管: 连接个仪器接口，保证接口连接紧密，且抽气时不会被抽瘪。⑤流量计: 用于显示当前空气流量，显示范围 10L /min ～ 100L /min。⑥流量调节阀: 调节当前空气流量。⑦抽气泵: 提供抽气动力，放置口罩后，抽气流量至少达到100L /min。⑧ 颗 粒 浓 度 测 定 仪: 此 设 计 使 用PortaCount，测量各种规格的呼吸防护口罩内、外环境粉尘颗粒物浓度，计算口罩内外浓度比值即过滤效率。⑨颗粒物测定仪的口罩内/外环境连接管: 连通口罩内/外环境，内/外环境中的粉尘颗粒经过内/外环境连接管到达颗粒计数器。

2． 2 防颗粒物口罩测试流程

2． 2． 1 测试防颗粒物口罩，准备测试防颗粒物口罩样本至少 10 个，口罩无外观损坏。

2． 2． 2 测试前的仪器准备: 准备密封口罩的热熔胶，校正空气流量计，打 开 PortaCount 仪，稳 定30min。检查各装置连接口，确保密封且无污染。

2． 2． 3 测试步骤 ①用热熔枪熔化热熔胶，口罩固定于口罩固定容器内，并将熔化后的热熔胶滴在口罩边缘; 冷确后，确定口罩边缘均密封。②打开抽气泵抽气，调节流量调节阀，使流量显示在实验需要的流量，抽气 1min; ③读取颗粒计数器数据，计算被测试口罩的过滤效率。

2． 3 防颗粒物口罩的过滤效率测试 利用此装置测试了常用市售 5 品牌 50 口罩，其中，A 和 B 型口罩是 N95 型杯状口罩，总公司为美国和英国，有美国 NIOSH 的认证，C 型为杯装、D 型为折叠形，均为国产 KN95 型口罩，有 LD29 － 92 认证，E 型为国产医用口罩，没有特殊认证。

测试结果显示，4 个 N95 或 KN95 型口罩滤料在 85L /min 流量时的过滤效率均 ＞ 95% ，满足我国相关标准对 N95 或 KN95 的要求［7，8］。医用口罩在30L /min 流量时过滤效率 95． 02% ，当流量升高至85L /min 时的过滤效率仅为 79． 64% ，低于 N95 型口罩对颗粒物的过滤效率( 95% ) 。

 

滤料的过滤效率是防颗粒物口罩有效防护的前提，专业的过滤效率测试仪器结构复杂，价格昂贵，仅限于专业的检测机构。随着防颗粒物口罩的广泛应用，口罩的设计、生产、和大量使用企业均需要较为简易且结果准备的过滤效率测定仪器。研究依据滤料过滤效率测定原理进行设计，取得了较好的测试效果。

测试装置包括口罩滤过材料固定装置、空气流量控制装置、口罩内外空气颗粒物浓度测定装置，和几个装置的接口连接。其中，滤料固定装置将待测口罩固定并使口罩边缘密封，起到隔离口罩内外环境的作用。口罩固定方式是采用热熔胶固定，热熔胶经通电的热熔枪熔化后即可用于口罩固定，快速固定是热熔胶的一大特点，从热熔胶熔化到凝固一般在 1min 左右。同时，热熔胶密封性好，冷却后可用起子或刀片等工具撬起易脱落，使用方便且不会污染金属底座，适于口罩滤过性能的快速测试。

装置口罩内外颗粒物浓度测定采用呼吸器适合性测试专用仪器 PortaCount，该仪器通过测定空气中最难以过滤的 0． 3μm 颗粒的浓度，直接计算过滤效率，结果比较准确可靠。同时，在我国现有颗粒物水平条件下，无须使用传统气室或气溶胶发生器，使测试更加便利［7-9］。对武汉市购 5 种型号口罩的测试结果显示不同口罩过滤效率结果稳定，能较好的区分不同材质的过滤效率。

比较之前的装置，该装置的特点是结构简单轻便、易于操作，测试结果稳定。在实际使用前应注意清洁，实际测定时，要注意滤过材料边缘的密封，以免影响测定结果。但在一些方面还存在不完善，比如装置体积较大，携带不便; 在测定时，仅能进行吸入空气的模拟，即口罩滤料的单向进气，尚不能模拟真人呼气和吸气两个动作的交替。仍有进一步的改进空间。

更多关于：过滤效率测试仪