随着新型冠状病毒在全球范围内爆发,很多人担心自己的健康和安全,这是可以理解的。
在本文中,我们就来看看N95和FFP2/FFP3等呼吸器的过滤标准的区别。

口罩与呼吸器

在我们进一步讨论之前,让我们先澄清一下“口罩”和“呼吸器”之间的技术差异。在日常用语中,我们常说的“口罩”,实际上学名称作“呼吸器”。
口罩的用途:
口罩是宽松的,可以遮住鼻子和嘴单向保护设计, 可阻挡佩戴者的体液传播例如——在手术过程中佩戴,以防止对易感病人咳嗽、打喷嚏等与普遍观念相反,口罩并非用于保护佩戴者绝大多数口罩没有指定安全等级(如NIOSH或EN)
呼吸器的用途:
呼吸器是紧密贴合的口罩,旨在形成面部密封无阀呼吸器通过过滤流入和流出的空气,提供良好的双向保护呼吸器旨在保护佩戴者(正确佩戴时),可达到口罩的安全等级有三种类型可供选择:一次性、半脸型或全脸型

呼吸器标准

虽然外科式口罩绝对不是多余的(下文中将详细讨论),但它们并不是为了保护佩戴者而设计的,而呼吸器则是为了保护佩戴者。
美国疾病控制与预防中心(CDC)在其Covid-19常见问题解答和SARS指南(SARS是一种类似于冠状病毒的病毒类型)中,将N95呼吸器标准作为建议的防护设备的一部分。这表明N95或更好的呼吸器是可被接受的。

N95与FFP3和FFP2对比

最常讨论的呼吸器类型是N95。这是由美国疾病控制与预防中心(CDC)下属的NIOSH管理的美国标准。
欧洲使用两种不同的标准。一个是“过滤式面罩”评分(FFP),来自于EN标准149:2001。另一个是EN143标准,包括P1/P2/P3三个等级。上述两个标准均由CEN(欧洲标准化委员会)维护。
让我们看看所有不同标准的比较情况:

呼吸器标准过滤能力(去除所有直径0.3微米或以上微粒的百分比)
FFFP1和P1至少80%
FFFP2和P2至少94%
N95至少95%
N99和FFP3至少99%
P3至少99.95%
N100至少99.97%

正如你看到的,与N95最接近的欧洲同类产品是FFP2/P2级别的呼吸器,其等级为94%,而N95的等级为95%。
同样的,最接近N100的是P3级别的呼吸器——FFP3紧随其后。
你可以近似地认为:

KN95与N95

虽然从理论上讲,中国的KN95标准与N95呼吸器的规格相同——参见3M公司的文件(链接)——(此处为引用)“将中国KN95、AS/NZ P2、韩国1级和日本DS FFR视为等同于美国NIOSH N95和欧洲FFP2呼吸器是合理的”。但在实际中,这个问题更为复杂,我不会想当然地认为所有的KN95呼吸器都达到了美国N95或欧盟FFP2呼吸器的标准。
需要注意的是:
无法保证所有的KN95呼吸器*实际上*都符合中国的KN95标准——提防可能的欺诈情形同时也要检查,确保面部周围密封良好/适当的衬垫以保持舒适/系于面部周围的绑带具有足够的强度和拉力

N95/N100真的比FFP2/P3好吗?

不一定,重要的是要注意,这些标准只规定了呼吸器过滤颗粒物的最低百分比。例如,如果口罩是FFP2级,那么它至少能过滤掉94%的直径为0.3微米或更大的颗粒物。但实际上,它的过滤率在94%到99%之间。制造商通常会在产品说明中给出准确的数字。
GVS Elipse呼吸器就是一个很好的例子,它在美国(链接)的评级是P100(99.7%),在欧洲(链接)的评级是P3(99.95%)。实际上,它在这两个地区的过滤能力可能是相同的。

阀式与无阀式呼吸器

✅阀式呼吸器更易于呼出空气。这使得其佩戴更为舒适,并减少了呼吸器内部的湿气积聚。非常适合DIY/建筑等工作。
❌阀式呼吸器的问题在于,它不能过滤佩戴者呼出的气体,只能过滤吸入的气体。在例如Covid-19的情况下,这种单向保护会使佩戴者周围的其他人处于危险之中。正因为如此,医院和其他医疗机构不使用阀式呼吸器。
在佩戴阀式呼吸器时,保护(和尊重)他人的一个技巧是在阀式呼吸器外戴上医用外科口罩或”布制面罩”,以(部分)过滤呼出的气体。

冠状病毒有多大?呼吸器能过滤它吗?

概括来说——是的,在0.3微米颗粒粒径上具有高效率的呼吸器(N95/FFP2或更好的)理论上可以过滤至冠状病毒大小的颗粒(约为0.1微米)。但这并不能告诉我们使用呼吸器对冠状病毒有多大的防护作用——我们需要等待未来的研究进行证实。
请继续阅读以了解更多…..
最近的一篇论文表明,冠状病毒的大小在0.06到0.14微米之间。请注意,这篇论文将冠状病毒颗粒称为2019-nCoV,这是它的旧名。该病毒目前被称为SARS-CoV-2,它在人体内引起的疾病被称为Covid-19。
呼吸器是以其对粒径0.3微米及以上的颗粒物的过滤效率来衡量的(请注意冠状病毒小于上述粒径)。
之所以关注0.3微米,是因为它是“最易穿透粒径”(MPPS)。粒径更大的颗粒会以我们预期的方式移动,并且会被困在间隙小于其粒径的过滤器中。粒径小于0.3微米的颗粒会表现出所谓的布朗运动——这使得它们更容易被过滤。布朗运动是指颗粒的质量足够小,小到不再在空气中畅通无阻地穿行的现象。相反,它与空气中的分子(氮气、氧气等)相互作用,使其在分子之间发生弹球运动,以无规则的方式移动。
根据研究人员的说法,介于”正常”运动和布朗运动之间的这个点,是过滤器最难捕获的粒径。
由此我们可知,对0.3微米粒径的高过滤效率通常也可以转化为小于该粒径的高过滤效率。
有关呼吸过滤器和布朗运动的更多讨论和详细信息,请参阅smartfilters.com上的这篇精彩文章。
现在让我们来看看有关测量0.3微米及以下(冠状病毒范围)过滤器效率的具体研究…..
3M公司的这篇文章讨论了一项研究,该研究表明,他们测试的全部6种N95呼吸器都能有效过滤粒径小于0.1微米的颗粒,过滤效率约为94%或更高。以下来自该篇文章的图表说明了这一点:
此外,smartfilters.com上有一篇关于这个主题的精彩文章,文章中引用的研究表明,经过测试的呼吸器可以过滤至0.007微米的粒径(远小于covid19)。例如,3M 8812呼吸器(FFP1级)能够过滤96.6%的粒径为0.007微米或更大的颗粒物。这表明FFP2或FFP3可以实现效率更高的过滤。
下图(点击图片放大)显示了冠状病毒相对于其他小分子,如红细胞或者人们常说的PM2.5颗粒的粒径大小。
冠状病毒与其他颗粒物的对比图片——来自smartairfilters.com

N型还是P型呼吸器?(耐油性)

点击展开 - N型还是P型呼吸器?(耐油性)
美国疾病控制与预防中心(CDC)解释说,在美国有三个耐油等级;N、R或P:
N = 不耐油R = 有一定的耐油性P = 强耐油性/防油
这在实践中意味着,在工业环境中,空气中可能含有大量的油性颗粒,如果口罩不是P级,那么随着时间的推移,油可能会降解并降低过滤性能。
对于绝大多数试图减少接触Covid-19的人来说,没有必要针对油性颗粒进行防护——耐油性主要是为工业使用环境而设计的。

医用外科呼吸器还是非医用外科呼吸器?

点击展开 – 耐流体医用外科呼吸器?
除了“常规”呼吸器,还有通常被称为“医用外科”或“医用外科批准”的呼吸器。这些呼吸器具有前文提到的评级,如N95/FFP2,但也通过了耐流体认证。这是由ASTM F1862规定的一项资格认证——包括动脉刺穿以及高压血液直接喷射到呼吸器上的极端情况。要通过测试,口罩必须能承受上述喷射且液体不能泄漏至口罩内部。
你可以看到为什么这种口罩对外科手术很重要,但在该情形之外,它能带来多少额外的好处,这一点并不清楚。常规的N95/FFP2口罩可以阻挡咳嗽和打喷嚏等症状。
下表显示了普通N95口罩(8210)与2种医用外科N95口罩(1860和1870+)的对比情况。
医用外科与非医用外科呼吸器的示例
主要区别请见下列对比表(来源:3M网站):

N95呼吸器 3M公司的8210型医用外科N95呼吸器3M公司的1860型医用外科N95呼吸器3M公司的1870+型
旨在帮助保护佩戴者免受空气中的颗粒物(如灰尘、雾气、烟雾、纤维和生物气溶胶,如病毒和细菌等)的影响。✅✅✅
紧贴脸部设计,在使用者的脸部和呼吸器之间形成密封性✅✅✅
符合NIOSH 42 CFR 84 N95的要求,对不含油的固体和液体气溶胶的过滤效率最低为95%。
✅✅✅
经美国FDA批准,可作为医用外科口罩销售❌✅✅
耐流体性--符合ASTM测试方法F1862 "医用口罩对合成血液的抗穿透性",该方法可确定口罩在不同高压下对合成血液的抵抗力[1]❌✅ 120 mm Hg✅ 160 mm Hg

3M公司网站
[1] "ASTM F1862是一种标准测试方法,用于测试医用口罩对合成血液的抗穿透性。之所以需要进行这项测试,是因为在某些医疗过程中,血管可能偶尔会被刺破,导致高速血流冲击医用防护口罩。测试程序规定,将口罩或呼吸器置于高湿度环境中以模拟人体使用,并将其放置在测试支架上。合成血液(2cc)在30厘米(12英寸)的距离水平射向口罩。
医用外科口罩和呼吸器以三种对应于人体血压范围(80、120和160mmHg)的速度进行合格/不合格测试。然后检查口罩内部,看是否有合成血液渗入口罩内部。根据这种测试方法,当设备在任何水平上都合格时,即是耐流体合格。"
从本质上来说,根据CDC关于2019-nCoV和SARS的指导意见,这3种口罩都应该是达标的。如上文所述,1860和1870+相较于8210的优越之处在于面对高速液体喷射时的表现--在手术过程中可能会出现这种情况(如动脉被刺穿),但在日常使用中不太可能。

使用呼吸器的风险

呼吸器存在一些潜在风险,值得我们注意,以避免相关风险的发生。
没有正确安装和佩戴呼吸器——如果呼吸器不贴合你的面部,则无法为你提供充分保护。更多相关信息,请参见OSHA关于密合度测试和密合度检查的指南。触摸呼吸器的正面(用于捕获病毒等),然后将病毒等转移至其他物体上,这可能导致其最终回到你的嘴和鼻子。由于佩戴呼吸器而进行不必要的风险暴露。不要让呼吸器给你造成盲目自信。最安全的做法是保持社交距离。
关于这3点的进一步讨论,请参见下面的折叠框:
点击展开 - 使用呼吸器的风险?
1.没有正确地安装和佩戴呼吸器
重要的是要确保我们使用的呼吸器紧贴我们的面部,这样所有的空气都会被过滤,不会从侧面进入。在理想的情况下,人们会尝试使用一些呼吸器,以找到最合适的。之后,要对口罩进行"密合度测试",你要把呼吸器戴紧,然后检查你是否能闻到或尝到你身边的化学物质。如果能闻到,说明密封性可能不够好。如果不能,说明你通过了密合度测试。在OSHA网站上查看更多关于这个过程的信息--包括他们批准的用于密合度测试的化学品清单上的详细信息。然而,目前我们正处于大流行的情况下,呼吸器和用于密合度测试的化学品都出现短缺。因此,我们必须尽我们所能地利用我们所拥有的一切。但是,正确安装呼吸器是至关重要的。
2. 触摸呼吸器的正面
呼吸器的正面可以被认为是一张网---在我们呼吸的过程中捕捉并过滤病毒和细菌。如果我们接触到口罩的正面,然后再摸我们的脸,问题就来了。从本质上讲,我们需要把口罩的正面当成是危险品来对待,在触摸口罩后一定要注意洗手。同时避免触摸口罩外面,再触摸口罩内部,因为内部要和你的脸部进行密切接触,并且难以清洁。
3.承担不必要的暴露风险
不要因为佩戴了呼吸器,就有信心去承担不必要的风险。遗憾的是,呼吸器的功效低于100%。这既是由于其过滤能力的限制(