隨著新冠肺炎疫情的蔓延，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到需要使用口罩和呼吸器，以保護(hù)佩戴者或周圍的人免受感染。以前在專家口中的術(shù)語(yǔ)，如過(guò)濾面罩(FFP)，現(xiàn)在已成為人們的日常用語(yǔ)?？谡值南∪焙痛罅緿IY口罩的出現(xiàn)，引起人們廣泛討論。人們主要討論適用于口罩的可預(yù)防疾病擴(kuò)散的材料，而對(duì)于醫(yī)護(hù)工作人員而言，防護(hù)口罩的最長(zhǎng)佩戴時(shí)間問(wèn)題至關(guān)重要。

防護(hù)的可靠性不僅取決于防護(hù)材料的過(guò)濾性能。眾所周知，水分滲透會(huì)降低過(guò)濾效率，這意味著安全性會(huì)降低。濕度和體溫會(huì)增加口罩與佩戴者接觸面的微生物污染。因濕氣可作為橫跨過(guò)濾材料厚度方向的“感染橋”，口罩在被水汽完全浸透(水分穿透)時(shí)達(dá)到防護(hù)臨界狀態(tài)。高效過(guò)濾口罩(如FFP-2)如此，用于保護(hù)他人的口罩也如此：口罩被水汽完全浸透時(shí)，咳嗽和打噴嚏會(huì)導(dǎo)致潛在感染性飛沫穿透口罩從外表面脫落，然后擴(kuò)散到附近。

推薦的口罩佩戴最大時(shí)長(zhǎng)是基于一般使用場(chǎng)景下的參考值。防護(hù)口罩中水分滲透的速度和強(qiáng)度很大程度上取決于佩戴者的軀體應(yīng)激情況。水分穿透口罩所需時(shí)間不能用簡(jiǎn)單的方法(目測(cè)經(jīng)驗(yàn)法)從人們的活動(dòng)中得出，因?yàn)檫@樣得到的時(shí)間往往是波動(dòng)的。在沒(méi)有器械輔助的情況下，無(wú)法肉眼檢查口罩，也無(wú)法確保所監(jiān)測(cè)水分穿透指標(biāo)的可靠性。

德國(guó)弗勞恩霍夫工業(yè)數(shù)學(xué)研究所(Fraunhofer ITWM)的研究人員利用適當(dāng)?shù)哪Ｐ秃湍M方法，考慮口罩佩戴者的身體活動(dòng)狀況，開展了對(duì)口罩使用時(shí)長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型的研究和改善工作。以休息或輕微勞動(dòng)時(shí)的口罩可佩戴最大時(shí)長(zhǎng)為參比，其他情況下口罩可佩戴最大時(shí)長(zhǎng)用相對(duì)值表示，其大小取決于軀體應(yīng)激水平及單位時(shí)間內(nèi)軀體應(yīng)激持續(xù)時(shí)間。圖1所示為口罩可佩戴最大時(shí)長(zhǎng)相對(duì)值與佩戴者軀體應(yīng)激狀態(tài)的關(guān)系。由圖1可知，佩戴者軀體應(yīng)激水平增高或單位時(shí)間內(nèi)軀體應(yīng)激時(shí)長(zhǎng)增加時(shí)，口罩可佩戴最大時(shí)長(zhǎng)減小。在本例中，醫(yī)療或護(hù)理機(jī)構(gòu)可推斷出，工作強(qiáng)度最高的人員需要更換口罩的頻率是行政部門或接待處工作人員的5倍。

圖1 口罩佩戴最大時(shí)長(zhǎng)與軀體應(yīng)激水平及單位時(shí)間內(nèi)軀體應(yīng)激時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系(來(lái)源：Fraunhofer ITWM)

該研究有助于人們通過(guò)及時(shí)更換口罩以獲得安全的、最佳的防護(hù)效果，并避免浪費(fèi)原本可以使用更長(zhǎng)時(shí)間的口罩。除此之外，改進(jìn)后的預(yù)測(cè)模型使醫(yī)院和護(hù)理機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)員工的活動(dòng)情況調(diào)整需求計(jì)劃。

除了應(yīng)對(duì)當(dāng)下疫情，上述研究方法同樣與產(chǎn)品開發(fā)息息相關(guān)。在多層過(guò)濾材料的應(yīng)用中，可通過(guò)模擬得到材料的最佳組合方案，減少對(duì)小樣產(chǎn)品的過(guò)量測(cè)試。