張成 陜西省醫(yī)療器械檢測中心 （西安 710075）

濾料的瞬時壓降和瞬時穿透率是評價材料過濾性能的重要參數(shù)。檢測瞬時壓降和瞬時穿透率的原理是：在一定空氣流量下，用規(guī)定濃度和粒度分布的顆粒穿透過濾材料，測定過濾前后顆粒物的濃度以及壓降的變化，計算得出瞬時壓降和瞬時穿透率。目前國內(nèi)測定瞬時壓降和瞬時穿透率的設(shè)備主要是TSI8130自動濾料測試儀。該設(shè)備屬于專用設(shè)備，國家沒有計量規(guī)范，為了保證該設(shè)備性能處于良好狀態(tài)，國家組織了該設(shè)備的比對試驗。我中心參加了該比對試驗，結(jié)果為滿意。在開展比對試驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一些問題，現(xiàn)報道如下。

1. 儀器及實驗材料和試劑

1.1 儀器

TSI8130自動濾料測試儀（美國TSI）；8118A氣溶膠發(fā)生器（美國TSI）； BP211D分析天平（德國Sartorius）； SIMS50000個人型純水器（美國MILLIPORE）；孔口夾具，孔口內(nèi)徑為114.3mm。

1.2 實驗材料和試劑

氯化鈉為分析純；標準試紙（TSI公司提供）；專用紅線玻纖測試濾料（3M美國濾料實驗室提供）。

2.試驗前的準備

2.1 2 %氯化鈉溶液的配制。稱取氯化鈉約20.0g，定容至1000ml即得。

2.2 標準試紙的測試

調(diào)節(jié)鹽霧發(fā)生器壓力為30PSI，稀釋氣體流量為70L/min，30min后點擊屏幕上的TESTER SETUP，根據(jù)屏幕提示關(guān)閉夾持器。轉(zhuǎn)動流量調(diào)節(jié)開關(guān)使流量為85L/min； 點擊設(shè)備CONTINUE SET UP，數(shù)秒后，夾持器自動打開。將標準試紙放在夾持器上，測定其壓降和穿透率。對照儀器說明書1～5層試紙的數(shù)據(jù)，由相應(yīng)的壓降查出對應(yīng)的透過率，其數(shù)值應(yīng)當在中間曲線附近，不超過上下兩條曲線。本次測試第1層試紙的測試壓降為25.1mmH2O，瞬時穿透率為12.1%，對照儀器說明書當測試壓降為25.1 mmH2O，瞬時穿透率應(yīng)為11.0%～18.3%之間；第2層試紙的測試壓降為50.3mmH2O，瞬時穿透率為2.05%，對照儀器說明書當測試壓降為50.3 mmH2O，瞬時穿透率應(yīng)為1.95%～2.97%之間；第3層試紙的測試壓降為75.0mmH2O，瞬時穿透率為0.430%，對照儀器說明書當測試壓降為75.0 mmH2O，瞬時穿透率應(yīng)為0.405%～0.687%之間；第4層試紙的測試壓降為97.2mmH2O，瞬時穿透率為0.106%，對照儀器說明書當測試壓降為97.2 mmH2O，瞬時穿透率應(yīng)為0.102%～0.184%之間；第5層試紙的測試壓降為125mmH2O，瞬時穿透率為0.018%，對照儀器說明書當測試壓降為125mmH2O，瞬時穿透率應(yīng)為0.016%～0.425%之間；上述結(jié)果表明1～5層標準試紙的測試結(jié)果均符合規(guī)定要

2.3 氣溶膠濃度的測試

調(diào)節(jié)鹽霧發(fā)生器壓力為30PSI，稀釋氣體流量為70L/min，選擇FLOW ADJUSTMENT方式，關(guān)閉夾持器。轉(zhuǎn)動流量調(diào)節(jié)開關(guān)使流量為50L/min；打開夾持器；將試紙稱重后放在夾持盤上，將夾持盤放在夾持器上，40～60分鐘后打開夾持器，再次稱重。依據(jù)公式C=（W1－W0）/（F×T/1000）（其中C為氣溶膠濃度，mg/m3；F為自動濾料測試儀流量，LPM；T為測試時間，min； W0為標準濾紙質(zhì)量，mg； W1為經(jīng)歷時間T后稱量標準濾紙的質(zhì)量，mg）計算氣溶膠濃度。濃度應(yīng)在15mg/m3～25mg/m3。本次測定氣溶膠的濃度為21.89mg/m3。結(jié)果表明氣溶膠濃度滿足試驗要求。

2.4 設(shè)備參數(shù)的設(shè)置

霧化壓力：30PSI；稀釋流量：70PLM；夾具壓力：60PSI；采樣時間：4S；平衡時間：15S；吹掃時間：3S。

3.濾料的測試

3.1 CF（光度計相關(guān)因子）值的測定

將自動濾料測試儀的流量調(diào)至80PLM ±0.5PLM，在不放濾料的狀態(tài)下，對儀器進行初始化，結(jié)果CF值應(yīng)為10～30之間；本次測定CF值為15.25。結(jié)果表明光度計相關(guān)因子滿足要求。

3.2 100%穿透率的測試

將濾料測試儀的流量調(diào)至80PLM±0.5PLM，測試100%穿透率，測試范圍應(yīng)為95%-105%之間，本次測定值為100.1%，結(jié)果表明100%穿透率時設(shè)備性能良好。

3.3 專用紅線玻纖測試濾料（以下簡稱測試濾料）的測試

取第一張測試濾料，把它平展地夾在兩個孔口夾具的正中間（作為“No.1濾料”），把中間夾著濾料的孔口夾具，小心地放在濾料測試儀的夾具中間，務(wù)必將濾料的粗糙面朝向氣溶膠進氣的方向。關(guān)閉濾料測試儀的夾具，對瞬時壓降和瞬時穿透率進行測試。記錄流量、瞬時壓降和瞬時穿透率。

表1. 流量、瞬時壓降、瞬時穿透率測試結(jié)果

圖1. 瞬時壓降和濾料層數(shù)關(guān)系

圖2. 瞬時穿透率和濾料層數(shù)的關(guān)系

從濾料測試儀夾具上移下夾持濾料的孔口夾具。小心地將上層夾具移除，并在“No.1濾料”上平展地放置一張新的“No.2濾料”，同時將No.2濾料粗糙面朝向氣溶膠進氣的方向。關(guān)閉濾料測試儀的夾具，對No.2和No.1濾料組成的兩層濾料的瞬時壓降和瞬時穿透率進行測試。記錄流量、瞬時壓降和瞬時穿透率。

在測試完“No.2和No.1濾料”組合后，在兩張濾料上在放置“No.3濾料”，此時孔口夾具內(nèi)依次疊加了三張濾料。關(guān)閉濾料測試儀的夾具，對三張濾料的瞬時壓降和瞬時穿透率進行測試。記錄流量、瞬時壓降和瞬時穿透率。

在測試完三層濾料后，在孔口夾具內(nèi)再放入“No.4濾料”，關(guān)閉濾料測試儀的夾具，對四張濾料的瞬時壓降和瞬時穿透率進行測試。記錄流量、瞬時壓降和瞬時穿透率。

重復(fù)上述步驟，直到孔口夾具內(nèi)共有15層濾料，記錄流量、瞬時壓降和瞬時穿透率。測試結(jié)果見表1。

3.3 結(jié)果分析

3.3.1 瞬時壓降和濾料層數(shù)的關(guān)系

以瞬時壓降為縱坐標（y），濾料層數(shù)為橫坐標（x），繪制工作曲線（見圖1），計算回歸方程：瞬時壓降y=7.4439 ＋ 1.3552，r為 0.9999（n=15），結(jié)果表明在測試流量穩(wěn)定情況下，從1層濾料到15層濾料，隨著濾料層數(shù)的增加，瞬時壓降和濾料層數(shù)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。

3.3.2 瞬時穿透率和濾料層數(shù)的關(guān)系

以瞬時穿透率為縱坐標（y），濾料層數(shù)為橫坐標（x），繪制工作曲線（見圖2），表明在測試流量穩(wěn)定情況下，從1層濾料到15層濾料之間，每增加一張濾料，瞬時穿透率大約降低二分之一，隨著濾料層數(shù)增加到14～15層時，瞬時穿透率達到了0.010%，以濾料的過濾效率計算就達到了99.99%。結(jié)果表明要使此種濾料的過濾效率達到100%，濾料的層數(shù)至少需要14層。

3.3.3 瞬時穿透率和瞬時壓降的關(guān)系

以瞬時穿透率為縱坐標（y），瞬時壓降為橫坐標（x），繪制工作曲線（見圖3），表明在測試流量穩(wěn)定情況下，從1層濾料到15層濾料之間，每增加一張濾料，瞬時壓降呈現(xiàn)線性增加；隨著瞬時壓降的增加，瞬時穿透率大約降低二分之一。隨著濾料層數(shù)增加到14層，瞬時壓降增加到105.4mmH2O時，瞬時穿透率達到了0.013%，以濾料的過濾效率計算就達到了99.99%。結(jié)果表明瞬時壓降隨著濾料層數(shù)的增加呈現(xiàn)線性增加；而瞬時穿透率隨著濾料層數(shù)的增加，呈現(xiàn)非線性降低，過濾效率呈現(xiàn)非線性增加。要使此種濾料的過濾效率達到100%，濾料的層數(shù)至少需要14層。

圖3. 瞬時穿透率和瞬時壓降的關(guān)系

4.討論

4.1 關(guān)于平衡時間的考察

在試驗過程中，我們分別對平衡時間為5S、10S、15S、20S進行了考察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當平衡時間為15S時，設(shè)備的讀數(shù)相對穩(wěn)定，故將平衡時間設(shè)定為15S。

4.2 關(guān)于氣溶膠濃度

為了使氣溶膠濃度保持在一定的濃度范圍，2%氯化鈉溶液每隔6至8小時，需要添加一次；每20至24小時更換一次。停機時間在5min以內(nèi)，再開機后無需等待即可進行測試。超過5min，需等待加熱30min后進行測試。

4.3 關(guān)于設(shè)備的管路

設(shè)備的管路污染，是影響測試結(jié)果的重要因素之一，建議在每次做完試驗后，使用水對設(shè)備的管路進行數(shù)次清洗，以保證檢測結(jié)果的準確性。

4.4 關(guān)于設(shè)備的保養(yǎng)

較長時間不使用設(shè)備時，建議將鹽霧發(fā)生器用水清洗，晾干后放置；儀器使用一段時間后，打開油水分離器下的放水閥，放出積存的水。

以上是我們使用TSI8130自動濾料測試儀測定濾料瞬時壓降和瞬時穿透率比對試驗檢測過程中，所發(fā)現(xiàn)的一些問題，歡迎各位同行提出寶貴意見。

[1] 中華人民共和國國家標準.GB19082-2009《醫(yī)用一次性防護服技術(shù)要求》.

[2] 中華人民共和國國家標準.GB19083-2010《醫(yī)用防護口罩技術(shù)要求》.