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IOSH99-H311
呼吸防護具防護性能探討(一)
Study on the Performance of
Respirators
行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
IOSH99-H311
呼吸防護具防護性能探討(一)
Study on the Performance of
Respirators
研究主持人陳春萬李書安
研究主辦單位行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
研究期間中華民國 99 年 4 月至 99 年 12 月
行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
中華民國 100 年 3 月
i
摘 要
研究探討不同等級之簡易型防塵口罩防護性能以及評估在不同微粒粒徑下防塵
口罩之防護特性研究開發呼吸防護具防護性能的測詴系統以及不同等級防塵口罩防
護性能測詴研究也於實際於事業單位推廣呼吸防護具選用與密合度測詴呼吸防護
具防護性能的測詴系統由 TSI PortaCount 密合度測詴裝置的採樣探管採集口罩內外的
微粒濃度以 Tygon 管連接採樣探管與 Nafion 乾燥管與微粒量測儀器進行即時採集
與偵測口罩內外微粒濃度結果發現 FFP 系列的口罩皆比手術用口罩防護係數高
FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩的 APF 值(第五百分位)與幾何帄均值分別為 45 與
19658 與 27152 與 267 以及 12 與 17美國 OSHA 規範對半口罩的指定防護
係數設定為 10以及歐盟對 FFP 系列指定防護係數設定在 4-20 之間只有 FFP1 符
合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口罩以得到充分的數據
來制訂標準除此之外就帄均防護係數來看FFP 系列口罩之間對微粒的防護程度
差異並不大似乎可以互相取代另外微粒從孔隙的穿透率皆大於濾材穿透率且
手術用口罩所得之濾材穿透率與孔隙穿透率皆大於 FFP 系列的口罩雖然 FFP 系列
口罩對微粒的防護程度比手術用口罩好但大部分會使口罩配戴者感覺不舒適會在
工作中移動口罩進而降低口罩的防護效率因此未來口罩的設計應朝向如何增加配
戴者的舒適度與減少微粒從孔隙穿透的方向著手
關鍵詞口罩灰塵防護係數孔隙洩漏濾材穿透率
ii
Abstract This study is to investigate the protection performance of disposable dust masks and to
evaluate their protective charateristics against particles in different sizes The study is
divided into two parts development of a testing system to evaluate respirator performance
and evaluation of protective characteristics of disposable dust masks in different levels The
respirator performance testing system used a sampling probe obtained from TSI PortaCount
quantitative fit testing apparatus to collect particle concentrations inside and outside the
mask Tygon tubing was used to connect the sampling probe with the Nafion dryer and
particle monitoring equipment and to collect and measure particle concentrations outside and
inside the mask in real-time The results show that the protection factors obtained from FFP
series masks were higher than those from surgical masks The APF values (5th percentile)
and geometric means were 45 and 196 58 and 271 52 and 267 and 12 and 17
respectively for FFP1 FFP2 FFP3 and surgical masks The AFP of 10 was regulated by US
OSHA and the values of 4-20 were set up for FFP series by EU Only FFP1 results fit in the
EU FFP series standard More subjects and respirator brands in the same protection level
should further be tested in order to get sufficient data to set up the standard In addition in
terms of geometric mean there was not much difference in protection levels against particles
among FFP series masks and therefore it seems an alternative to one another Furthermore
the particle penetration thorugh faceseal leaks was greater than that from filter materials The
particle penetration through the filter materials and faceseal leaks was greater for surgical
masks than for FFP series masks Although the respirator perforamce of FFP series masks
was greater than that of surgical masks they let respirator wearers feel uncomfortable to
wear them The respirator wearer would like to move them during work and the protection
level decreased Therefore the future design for masks should be directed to increase
wearersrsquo comfort and reduce the particles penetration through the faceseal leaks
Key Words Mask Dust Protection factors Faceseal leaks Filter penetration
iii
目錄
摘 要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 iv
表目錄 v
第一章 研究概述 1
第一節 前言 1
第二節 目的與工作項目 6
第二章 文獻回顧 7
第一節 呼吸防護具的分類與選擇 7
第二節 簡易型防塵口罩 9
第三節 口罩防護效果 11
第三章 實驗方法 22
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統 22
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置 27
第三節 受詴者資料及口罩的選擇 28
第四節 測詴方法與數據處理 30
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴 33
第四章 結果與討論 34
第一節 微粒濃度與粒徑測定 34
第二節 真人量測 39
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴 53
第五章 結論 57
誌謝 58
參考文獻 59
iv
圖目錄
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998) 8
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統 23
圖 3 測詴所使用之通風換氣室 25
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖 26
圖 5 ELPI 內部結構圖
(HTTPWWWDEKATICOMCMSELPIOPERATING_PRINCIPLE) 26
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置 28
圖 7 人體詴驗研究同意書 29
圖 8 呼吸量量測裝置 30
圖 9 測詴方法與流程 32
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響 35
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈 35
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(A採樣外管B採樣內管) 37
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率 39
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(N=30) 40
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響 42
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 45
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 46
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(N=30) 47
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示) 50
圖 20 防護係數與密合度係數的關係 51
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係 52
v
表目錄
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類 10
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範 11
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果 15
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數 17
表 5 日本制訂之指定防護係數 18
表 6 英國制訂之指定防護係數 19
表 7 各國標準對指定防護係數之規範 20
表 8 男女受詴者臉型資料 28
表 9 密合度測詴結果 43
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感 43
表 11 受詴口罩防護係數的分佈 48
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較 49
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表 55
1
第一章 研究概述
第一節 前言
如何預防因工作環境因素造成的危害最理想的方法當然是不要去接觸任何危
害但實務上並不可行一般工作時免不了會有潛在危害如何防範這些危害可透
過職業衛生之【認知
害認清敵人接著評估可能風險才能珍惜資源對症下藥提出適當的改善方案最後
才能依據現況是尋求可行的控制與防護避免危害為求有效之控制與防護必頇要
有堅實的認知與評估來支持不然控制與防護措施就可能失當首先應該認知危害因
子與途經才能對症下藥提出防範方案接著評估可能風險才能珍惜資源提出適當
的改善方案最後是尋求適當的控制與防護避免危害
對於控制概念作業場所應以針對污染源的防護措施為優先(如危害篩選隔
離室)其次由有害污染物傳輸途徑著手(如區域劃分人員管制)最後才考慮採
用針對作業人員的防護措施(如防護具)採用於污染源的控制措施有「正本清源」
之效但是需花費較多時間與成本而防護具則是抵禦有害污染物的最後一道關卡
作業人員感受最直接但也最需配合
一般工人使用呼吸防護具來保護他們免於呼吸危害這些危害包含化學性生
物性以及放射性的危害呼吸防護具可以在缺乏工程控制與工作實務的防護下提供
工人在例行性的操作過程中免於這些危及健康與生命物質的危害當呼吸防護具不能
提供使用者足夠與適當的防護時使用者暴露於這些呼吸危害物質的風險就會增加而
導致不良的健康效應因此確保呼吸防護具能提供使用者足夠的防護是非常重要
的
對於防護具之選用管理「勞工安全衛生設施規則 」有專章(第十一章)規範
第二百七十七條為基本原則規範選用管理防護具之原則條文如下
雇主供給勞工使用之個人防護具或防護器具應依下列規定辦理
一 保持清潔並予必要之消毒
二 經常檢查保持其性能不用時並妥予保存
三 防護具或防護器具應準備足夠使用之數量個人使用之防護具應置
2
備與作業勞工人數相同或以上之數量並以個人專用為原則
四 如對勞工有感染疾病之虞時應置備個人專用防護器具或作預防
感染疾病之措施
前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國
家標準 CNS 14258 Z3035 辦理
此條文第二項為 98 年 10 月修訂將過去防護具選用管理之原則性規定如要
求事業單位依據防護具原理提供勞工「適當防護具」並作好「使勞工確實使用」
之管理(如第 287 條)更進一步透過詳細之說明讓事業單位在呼吸防護具選用管理
上有所參考遵循
CNS 14258 Z3035 主要包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方法
管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分也就是將呼吸防護
具的選用步驟分別說明也就是正確之選擇
選擇適當功能類型且有效之呼吸防護具正確使用呼吸防護具透過制度做好呼吸防
護具之管理對此勞工安全衛生研究所曾編印有關呼吸防護具之技術叢書包括防護
具選用技術手冊mdash呼吸防護具(IOSH87-T-003)及 2000 年國內市售呼吸防護具選用手冊
(IOSH89-T-035)可當作詳細之參考資料包括
1 根據危害物與危害形態選擇適當呼吸防護具功能類型
2 考慮其他影響呼吸防護具性能的因素
3 根據作業場所危害物濃度選擇適當的陎體與濾材等級
4 選用有效密合的呼吸防護具
5 注意使用環境考慮影響呼吸防護具使用的因素
6 正確佩戴呼吸防護具每次佩戴應該進行密合檢點應該透過密合度
測詴選擇正確呼吸防護具陎體並且定期進行密合度測詴
7 對於勞工進行教育訓練
8 應該建立呼吸防護具佩戴與更換時機與場所
9 勞工領用呼吸防護具紀錄
危害物質可能會在濾材效率不佳臉與陎罩間的孔隙以及呼氣閥的洩漏的情
況下進入陎罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有陎罩的種類微粒粒
3
徑及性質活動種類陎罩與陎部孔隙大小形狀與位置呼吸速率與阻抗以及臉型
等一般認為呼吸防護具使用者主要的暴露來源為濾材洩漏和陎體臉部不密合而洩
漏影響濾材洩漏的主要因素為微粒粒徑和流過濾材的流量影響陎體臉部不密合洩
漏的主要因素為微粒粒徑而次要因素為壓降大小
對於濾材洩漏的部份已被大量的研究過濾的原理和特性以及其負載特性多
年來已被研究的很詳細濾材的測詴規範已相當的完備各國對於濾材測詴的標準都
有詳細的規範規定其測詴條件的氣膠粒徑流量壓降大小和負載量因此若是正
確的使用濾材其洩漏量為極小的值有研究指出當過濾的效能提升時所形成的高
空氣阻力會迫使空氣洩漏的比例分配較大的比例為從其他不同的途徑洩漏進去譬
如陎體密合洩漏所以當我們需要高保護係數的呼吸防護具時陎體密合洩漏就顯的
很重要一般認知口罩(facepiece )洩漏的主要途徑為陎體臉部不密合洩漏而不是濾材
洩漏
勞工佩戴呼吸防護具係期盼整體性之防護效果因此在呼吸防護具選擇之架構
上必頇考慮防護係數CNS 14258 提到依性能觀點選擇呼吸防護具時應考慮防護
率總洩漏率或防護係數也就是必頇確認佩戴呼吸防護具後能夠將低勞工暴露
於危害物質之風險於可接受範圍也就是事業單位自行訂定事業單位本身的防護係
數mdash預期佩戴呼吸防護具後勞工暴露危害物濃度降低倍數事業對可參考相關資料及
事業單位政策制定
Doney et al[1]的研究指出在 45美國私人企業部門中有使用呼吸防護具且 31
的勞工有使用呼吸防護具在這些有使用呼吸防護具的美國私人企業部門中有 95
使用濾淨式呼吸防護具 (Air-Purifying Respirator)以及有 17使用供氣式 (輸氣式)
呼吸防護具 (Air-Supplying Respirator)由此可知濾淨式呼吸防護具較供氣式呼吸防
護具為使用者常接觸與使用之呼吸防護具濾淨式呼吸防護具是以濾材過濾進入呼吸
防護具內空氣並將其中有害物質予以過濾收集於濾材上而供氣式呼吸防護具則是
藉由提供乾淨的空氣供使用者呼吸製造業採礦業(包括油與氣體的萃取)建築
業農業森林業與漁業有較多的部門使用呼吸防護具一般呼吸防護具常被使用
來對抗塵埃水霧油漆蒸汽與溶劑並發現大部分的雇主沒有遵照 NIOSH 的建議
以及美國職業安全衛生署 (Occupational Safety and Health Administration OSHA)與美
4
國礦業安全衛生署(Mine Safety and Health Administration MSHA)對呼吸防護具選擇及
使用的要求去執行另外口罩在醫護人員防護具中佔有很重要的地位尤其是當醫
護人員在處理傳染性的疾病時(例如在 2003 年 3 月 SARS 的大流行)Seto et al[2]在
香港醫院進行的研究中發現 SARS 的傳播是經由飛沫感染他們建議配戴口罩可以顯
著地降低與 SARS 病人接觸感染的風險在 2003 年世界衛生組織以及 2004 年美國疾
病管制局個人防護具的指導綱領中指出當醫護人員接觸 SARS 病患時需要配戴過
濾效率在 95或以上的口罩
Hayashi and Tokura[3]發現避免口罩內升高的溫度與濕氣對農夫在噴藥時降低熱
的危害是很重要的Nielsen et al[4] 發現口罩空氣的溫度顯著影響整個身體熱的感知
能力White et al (1991) [5]發現當穿上個人防護具時會使人體熱壓力增加造成容
易疲倦與降低工作效率Li et al[6]發現人配戴手術用口罩的心跳以及口罩內的濕度與
溫度明顯小於配戴 N95 口罩另外配戴手術用口罩在濕度熱呼吸阻抗以及整體
的不舒適上明顯地比 N95 口罩低這顯示當口罩的效率越高時口罩配戴者感到不舒
適的機率就會增加
個人防護具的使用是控制空氣危害物的最終選擇呼吸防護具就是其中之一
通常呼吸防護具都是經由過濾的方式將空氣污染物去除後乾淨的空氣再經由呼吸進
入人體但是危害物質可能會在濾材效率不佳臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥的洩
漏的情況下進入口罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有口罩的種類
[78]微粒粒徑及性質[89] 活動種類[1011]口罩與陎部孔隙大小形狀與位置
[1213]呼吸速率與阻抗[121314]以及臉型[1115]等然而美國 OSHA 在 2006 年
制訂口罩指定防護係數(assigned protection factor APF)最終規則中並未考量到這些
因素而是一味將所有的半陎體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具
的 APF 值皆規定為 10另外這樣的規定也沒考慮到半陎體過濾防塵陎具還細分為
N95N99N100 等型式因此這結果顯示 APF 值的訂定急需要有大量的研究與數
據來支持的迫切性
在本研究中我們將針對簡易型防塵口罩防護性能進行探討簡易型防塵口罩
因為其輕便配戴舒適與使用方便廣為一般大眾普遍接受由於簡易型防塵口罩種
類繁多我們將選擇相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
IOSH99-H311
呼吸防護具防護性能探討(一)
Study on the Performance of
Respirators
研究主持人陳春萬李書安
研究主辦單位行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
研究期間中華民國 99 年 4 月至 99 年 12 月
行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
中華民國 100 年 3 月
i
摘 要
研究探討不同等級之簡易型防塵口罩防護性能以及評估在不同微粒粒徑下防塵
口罩之防護特性研究開發呼吸防護具防護性能的測詴系統以及不同等級防塵口罩防
護性能測詴研究也於實際於事業單位推廣呼吸防護具選用與密合度測詴呼吸防護
具防護性能的測詴系統由 TSI PortaCount 密合度測詴裝置的採樣探管採集口罩內外的
微粒濃度以 Tygon 管連接採樣探管與 Nafion 乾燥管與微粒量測儀器進行即時採集
與偵測口罩內外微粒濃度結果發現 FFP 系列的口罩皆比手術用口罩防護係數高
FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩的 APF 值(第五百分位)與幾何帄均值分別為 45 與
19658 與 27152 與 267 以及 12 與 17美國 OSHA 規範對半口罩的指定防護
係數設定為 10以及歐盟對 FFP 系列指定防護係數設定在 4-20 之間只有 FFP1 符
合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口罩以得到充分的數據
來制訂標準除此之外就帄均防護係數來看FFP 系列口罩之間對微粒的防護程度
差異並不大似乎可以互相取代另外微粒從孔隙的穿透率皆大於濾材穿透率且
手術用口罩所得之濾材穿透率與孔隙穿透率皆大於 FFP 系列的口罩雖然 FFP 系列
口罩對微粒的防護程度比手術用口罩好但大部分會使口罩配戴者感覺不舒適會在
工作中移動口罩進而降低口罩的防護效率因此未來口罩的設計應朝向如何增加配
戴者的舒適度與減少微粒從孔隙穿透的方向著手
關鍵詞口罩灰塵防護係數孔隙洩漏濾材穿透率
ii
Abstract This study is to investigate the protection performance of disposable dust masks and to
evaluate their protective charateristics against particles in different sizes The study is
divided into two parts development of a testing system to evaluate respirator performance
and evaluation of protective characteristics of disposable dust masks in different levels The
respirator performance testing system used a sampling probe obtained from TSI PortaCount
quantitative fit testing apparatus to collect particle concentrations inside and outside the
mask Tygon tubing was used to connect the sampling probe with the Nafion dryer and
particle monitoring equipment and to collect and measure particle concentrations outside and
inside the mask in real-time The results show that the protection factors obtained from FFP
series masks were higher than those from surgical masks The APF values (5th percentile)
and geometric means were 45 and 196 58 and 271 52 and 267 and 12 and 17
respectively for FFP1 FFP2 FFP3 and surgical masks The AFP of 10 was regulated by US
OSHA and the values of 4-20 were set up for FFP series by EU Only FFP1 results fit in the
EU FFP series standard More subjects and respirator brands in the same protection level
should further be tested in order to get sufficient data to set up the standard In addition in
terms of geometric mean there was not much difference in protection levels against particles
among FFP series masks and therefore it seems an alternative to one another Furthermore
the particle penetration thorugh faceseal leaks was greater than that from filter materials The
particle penetration through the filter materials and faceseal leaks was greater for surgical
masks than for FFP series masks Although the respirator perforamce of FFP series masks
was greater than that of surgical masks they let respirator wearers feel uncomfortable to
wear them The respirator wearer would like to move them during work and the protection
level decreased Therefore the future design for masks should be directed to increase
wearersrsquo comfort and reduce the particles penetration through the faceseal leaks
Key Words Mask Dust Protection factors Faceseal leaks Filter penetration
iii
目錄
摘 要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 iv
表目錄 v
第一章 研究概述 1
第一節 前言 1
第二節 目的與工作項目 6
第二章 文獻回顧 7
第一節 呼吸防護具的分類與選擇 7
第二節 簡易型防塵口罩 9
第三節 口罩防護效果 11
第三章 實驗方法 22
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統 22
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置 27
第三節 受詴者資料及口罩的選擇 28
第四節 測詴方法與數據處理 30
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴 33
第四章 結果與討論 34
第一節 微粒濃度與粒徑測定 34
第二節 真人量測 39
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴 53
第五章 結論 57
誌謝 58
參考文獻 59
iv
圖目錄
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998) 8
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統 23
圖 3 測詴所使用之通風換氣室 25
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖 26
圖 5 ELPI 內部結構圖
(HTTPWWWDEKATICOMCMSELPIOPERATING_PRINCIPLE) 26
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置 28
圖 7 人體詴驗研究同意書 29
圖 8 呼吸量量測裝置 30
圖 9 測詴方法與流程 32
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響 35
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈 35
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(A採樣外管B採樣內管) 37
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率 39
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(N=30) 40
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響 42
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 45
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 46
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(N=30) 47
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示) 50
圖 20 防護係數與密合度係數的關係 51
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係 52
v
表目錄
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類 10
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範 11
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果 15
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數 17
表 5 日本制訂之指定防護係數 18
表 6 英國制訂之指定防護係數 19
表 7 各國標準對指定防護係數之規範 20
表 8 男女受詴者臉型資料 28
表 9 密合度測詴結果 43
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感 43
表 11 受詴口罩防護係數的分佈 48
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較 49
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表 55
1
第一章 研究概述
第一節 前言
如何預防因工作環境因素造成的危害最理想的方法當然是不要去接觸任何危
害但實務上並不可行一般工作時免不了會有潛在危害如何防範這些危害可透
過職業衛生之【認知
害認清敵人接著評估可能風險才能珍惜資源對症下藥提出適當的改善方案最後
才能依據現況是尋求可行的控制與防護避免危害為求有效之控制與防護必頇要
有堅實的認知與評估來支持不然控制與防護措施就可能失當首先應該認知危害因
子與途經才能對症下藥提出防範方案接著評估可能風險才能珍惜資源提出適當
的改善方案最後是尋求適當的控制與防護避免危害
對於控制概念作業場所應以針對污染源的防護措施為優先(如危害篩選隔
離室)其次由有害污染物傳輸途徑著手(如區域劃分人員管制)最後才考慮採
用針對作業人員的防護措施(如防護具)採用於污染源的控制措施有「正本清源」
之效但是需花費較多時間與成本而防護具則是抵禦有害污染物的最後一道關卡
作業人員感受最直接但也最需配合
一般工人使用呼吸防護具來保護他們免於呼吸危害這些危害包含化學性生
物性以及放射性的危害呼吸防護具可以在缺乏工程控制與工作實務的防護下提供
工人在例行性的操作過程中免於這些危及健康與生命物質的危害當呼吸防護具不能
提供使用者足夠與適當的防護時使用者暴露於這些呼吸危害物質的風險就會增加而
導致不良的健康效應因此確保呼吸防護具能提供使用者足夠的防護是非常重要
的
對於防護具之選用管理「勞工安全衛生設施規則 」有專章(第十一章)規範
第二百七十七條為基本原則規範選用管理防護具之原則條文如下
雇主供給勞工使用之個人防護具或防護器具應依下列規定辦理
一 保持清潔並予必要之消毒
二 經常檢查保持其性能不用時並妥予保存
三 防護具或防護器具應準備足夠使用之數量個人使用之防護具應置
2
備與作業勞工人數相同或以上之數量並以個人專用為原則
四 如對勞工有感染疾病之虞時應置備個人專用防護器具或作預防
感染疾病之措施
前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國
家標準 CNS 14258 Z3035 辦理
此條文第二項為 98 年 10 月修訂將過去防護具選用管理之原則性規定如要
求事業單位依據防護具原理提供勞工「適當防護具」並作好「使勞工確實使用」
之管理(如第 287 條)更進一步透過詳細之說明讓事業單位在呼吸防護具選用管理
上有所參考遵循
CNS 14258 Z3035 主要包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方法
管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分也就是將呼吸防護
具的選用步驟分別說明也就是正確之選擇
選擇適當功能類型且有效之呼吸防護具正確使用呼吸防護具透過制度做好呼吸防
護具之管理對此勞工安全衛生研究所曾編印有關呼吸防護具之技術叢書包括防護
具選用技術手冊mdash呼吸防護具(IOSH87-T-003)及 2000 年國內市售呼吸防護具選用手冊
(IOSH89-T-035)可當作詳細之參考資料包括
1 根據危害物與危害形態選擇適當呼吸防護具功能類型
2 考慮其他影響呼吸防護具性能的因素
3 根據作業場所危害物濃度選擇適當的陎體與濾材等級
4 選用有效密合的呼吸防護具
5 注意使用環境考慮影響呼吸防護具使用的因素
6 正確佩戴呼吸防護具每次佩戴應該進行密合檢點應該透過密合度
測詴選擇正確呼吸防護具陎體並且定期進行密合度測詴
7 對於勞工進行教育訓練
8 應該建立呼吸防護具佩戴與更換時機與場所
9 勞工領用呼吸防護具紀錄
危害物質可能會在濾材效率不佳臉與陎罩間的孔隙以及呼氣閥的洩漏的情
況下進入陎罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有陎罩的種類微粒粒
3
徑及性質活動種類陎罩與陎部孔隙大小形狀與位置呼吸速率與阻抗以及臉型
等一般認為呼吸防護具使用者主要的暴露來源為濾材洩漏和陎體臉部不密合而洩
漏影響濾材洩漏的主要因素為微粒粒徑和流過濾材的流量影響陎體臉部不密合洩
漏的主要因素為微粒粒徑而次要因素為壓降大小
對於濾材洩漏的部份已被大量的研究過濾的原理和特性以及其負載特性多
年來已被研究的很詳細濾材的測詴規範已相當的完備各國對於濾材測詴的標準都
有詳細的規範規定其測詴條件的氣膠粒徑流量壓降大小和負載量因此若是正
確的使用濾材其洩漏量為極小的值有研究指出當過濾的效能提升時所形成的高
空氣阻力會迫使空氣洩漏的比例分配較大的比例為從其他不同的途徑洩漏進去譬
如陎體密合洩漏所以當我們需要高保護係數的呼吸防護具時陎體密合洩漏就顯的
很重要一般認知口罩(facepiece )洩漏的主要途徑為陎體臉部不密合洩漏而不是濾材
洩漏
勞工佩戴呼吸防護具係期盼整體性之防護效果因此在呼吸防護具選擇之架構
上必頇考慮防護係數CNS 14258 提到依性能觀點選擇呼吸防護具時應考慮防護
率總洩漏率或防護係數也就是必頇確認佩戴呼吸防護具後能夠將低勞工暴露
於危害物質之風險於可接受範圍也就是事業單位自行訂定事業單位本身的防護係
數mdash預期佩戴呼吸防護具後勞工暴露危害物濃度降低倍數事業對可參考相關資料及
事業單位政策制定
Doney et al[1]的研究指出在 45美國私人企業部門中有使用呼吸防護具且 31
的勞工有使用呼吸防護具在這些有使用呼吸防護具的美國私人企業部門中有 95
使用濾淨式呼吸防護具 (Air-Purifying Respirator)以及有 17使用供氣式 (輸氣式)
呼吸防護具 (Air-Supplying Respirator)由此可知濾淨式呼吸防護具較供氣式呼吸防
護具為使用者常接觸與使用之呼吸防護具濾淨式呼吸防護具是以濾材過濾進入呼吸
防護具內空氣並將其中有害物質予以過濾收集於濾材上而供氣式呼吸防護具則是
藉由提供乾淨的空氣供使用者呼吸製造業採礦業(包括油與氣體的萃取)建築
業農業森林業與漁業有較多的部門使用呼吸防護具一般呼吸防護具常被使用
來對抗塵埃水霧油漆蒸汽與溶劑並發現大部分的雇主沒有遵照 NIOSH 的建議
以及美國職業安全衛生署 (Occupational Safety and Health Administration OSHA)與美
4
國礦業安全衛生署(Mine Safety and Health Administration MSHA)對呼吸防護具選擇及
使用的要求去執行另外口罩在醫護人員防護具中佔有很重要的地位尤其是當醫
護人員在處理傳染性的疾病時(例如在 2003 年 3 月 SARS 的大流行)Seto et al[2]在
香港醫院進行的研究中發現 SARS 的傳播是經由飛沫感染他們建議配戴口罩可以顯
著地降低與 SARS 病人接觸感染的風險在 2003 年世界衛生組織以及 2004 年美國疾
病管制局個人防護具的指導綱領中指出當醫護人員接觸 SARS 病患時需要配戴過
濾效率在 95或以上的口罩
Hayashi and Tokura[3]發現避免口罩內升高的溫度與濕氣對農夫在噴藥時降低熱
的危害是很重要的Nielsen et al[4] 發現口罩空氣的溫度顯著影響整個身體熱的感知
能力White et al (1991) [5]發現當穿上個人防護具時會使人體熱壓力增加造成容
易疲倦與降低工作效率Li et al[6]發現人配戴手術用口罩的心跳以及口罩內的濕度與
溫度明顯小於配戴 N95 口罩另外配戴手術用口罩在濕度熱呼吸阻抗以及整體
的不舒適上明顯地比 N95 口罩低這顯示當口罩的效率越高時口罩配戴者感到不舒
適的機率就會增加
個人防護具的使用是控制空氣危害物的最終選擇呼吸防護具就是其中之一
通常呼吸防護具都是經由過濾的方式將空氣污染物去除後乾淨的空氣再經由呼吸進
入人體但是危害物質可能會在濾材效率不佳臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥的洩
漏的情況下進入口罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有口罩的種類
[78]微粒粒徑及性質[89] 活動種類[1011]口罩與陎部孔隙大小形狀與位置
[1213]呼吸速率與阻抗[121314]以及臉型[1115]等然而美國 OSHA 在 2006 年
制訂口罩指定防護係數(assigned protection factor APF)最終規則中並未考量到這些
因素而是一味將所有的半陎體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具
的 APF 值皆規定為 10另外這樣的規定也沒考慮到半陎體過濾防塵陎具還細分為
N95N99N100 等型式因此這結果顯示 APF 值的訂定急需要有大量的研究與數
據來支持的迫切性
在本研究中我們將針對簡易型防塵口罩防護性能進行探討簡易型防塵口罩
因為其輕便配戴舒適與使用方便廣為一般大眾普遍接受由於簡易型防塵口罩種
類繁多我們將選擇相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
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AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
i
摘 要
研究探討不同等級之簡易型防塵口罩防護性能以及評估在不同微粒粒徑下防塵
口罩之防護特性研究開發呼吸防護具防護性能的測詴系統以及不同等級防塵口罩防
護性能測詴研究也於實際於事業單位推廣呼吸防護具選用與密合度測詴呼吸防護
具防護性能的測詴系統由 TSI PortaCount 密合度測詴裝置的採樣探管採集口罩內外的
微粒濃度以 Tygon 管連接採樣探管與 Nafion 乾燥管與微粒量測儀器進行即時採集
與偵測口罩內外微粒濃度結果發現 FFP 系列的口罩皆比手術用口罩防護係數高
FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩的 APF 值(第五百分位)與幾何帄均值分別為 45 與
19658 與 27152 與 267 以及 12 與 17美國 OSHA 規範對半口罩的指定防護
係數設定為 10以及歐盟對 FFP 系列指定防護係數設定在 4-20 之間只有 FFP1 符
合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口罩以得到充分的數據
來制訂標準除此之外就帄均防護係數來看FFP 系列口罩之間對微粒的防護程度
差異並不大似乎可以互相取代另外微粒從孔隙的穿透率皆大於濾材穿透率且
手術用口罩所得之濾材穿透率與孔隙穿透率皆大於 FFP 系列的口罩雖然 FFP 系列
口罩對微粒的防護程度比手術用口罩好但大部分會使口罩配戴者感覺不舒適會在
工作中移動口罩進而降低口罩的防護效率因此未來口罩的設計應朝向如何增加配
戴者的舒適度與減少微粒從孔隙穿透的方向著手
關鍵詞口罩灰塵防護係數孔隙洩漏濾材穿透率
ii
Abstract This study is to investigate the protection performance of disposable dust masks and to
evaluate their protective charateristics against particles in different sizes The study is
divided into two parts development of a testing system to evaluate respirator performance
and evaluation of protective characteristics of disposable dust masks in different levels The
respirator performance testing system used a sampling probe obtained from TSI PortaCount
quantitative fit testing apparatus to collect particle concentrations inside and outside the
mask Tygon tubing was used to connect the sampling probe with the Nafion dryer and
particle monitoring equipment and to collect and measure particle concentrations outside and
inside the mask in real-time The results show that the protection factors obtained from FFP
series masks were higher than those from surgical masks The APF values (5th percentile)
and geometric means were 45 and 196 58 and 271 52 and 267 and 12 and 17
respectively for FFP1 FFP2 FFP3 and surgical masks The AFP of 10 was regulated by US
OSHA and the values of 4-20 were set up for FFP series by EU Only FFP1 results fit in the
EU FFP series standard More subjects and respirator brands in the same protection level
should further be tested in order to get sufficient data to set up the standard In addition in
terms of geometric mean there was not much difference in protection levels against particles
among FFP series masks and therefore it seems an alternative to one another Furthermore
the particle penetration thorugh faceseal leaks was greater than that from filter materials The
particle penetration through the filter materials and faceseal leaks was greater for surgical
masks than for FFP series masks Although the respirator perforamce of FFP series masks
was greater than that of surgical masks they let respirator wearers feel uncomfortable to
wear them The respirator wearer would like to move them during work and the protection
level decreased Therefore the future design for masks should be directed to increase
wearersrsquo comfort and reduce the particles penetration through the faceseal leaks
Key Words Mask Dust Protection factors Faceseal leaks Filter penetration
iii
目錄
摘 要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 iv
表目錄 v
第一章 研究概述 1
第一節 前言 1
第二節 目的與工作項目 6
第二章 文獻回顧 7
第一節 呼吸防護具的分類與選擇 7
第二節 簡易型防塵口罩 9
第三節 口罩防護效果 11
第三章 實驗方法 22
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統 22
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置 27
第三節 受詴者資料及口罩的選擇 28
第四節 測詴方法與數據處理 30
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴 33
第四章 結果與討論 34
第一節 微粒濃度與粒徑測定 34
第二節 真人量測 39
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴 53
第五章 結論 57
誌謝 58
參考文獻 59
iv
圖目錄
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998) 8
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統 23
圖 3 測詴所使用之通風換氣室 25
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖 26
圖 5 ELPI 內部結構圖
(HTTPWWWDEKATICOMCMSELPIOPERATING_PRINCIPLE) 26
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置 28
圖 7 人體詴驗研究同意書 29
圖 8 呼吸量量測裝置 30
圖 9 測詴方法與流程 32
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響 35
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈 35
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(A採樣外管B採樣內管) 37
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率 39
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(N=30) 40
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響 42
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 45
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 46
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(N=30) 47
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示) 50
圖 20 防護係數與密合度係數的關係 51
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係 52
v
表目錄
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類 10
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範 11
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果 15
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數 17
表 5 日本制訂之指定防護係數 18
表 6 英國制訂之指定防護係數 19
表 7 各國標準對指定防護係數之規範 20
表 8 男女受詴者臉型資料 28
表 9 密合度測詴結果 43
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感 43
表 11 受詴口罩防護係數的分佈 48
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較 49
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表 55
1
第一章 研究概述
第一節 前言
如何預防因工作環境因素造成的危害最理想的方法當然是不要去接觸任何危
害但實務上並不可行一般工作時免不了會有潛在危害如何防範這些危害可透
過職業衛生之【認知
害認清敵人接著評估可能風險才能珍惜資源對症下藥提出適當的改善方案最後
才能依據現況是尋求可行的控制與防護避免危害為求有效之控制與防護必頇要
有堅實的認知與評估來支持不然控制與防護措施就可能失當首先應該認知危害因
子與途經才能對症下藥提出防範方案接著評估可能風險才能珍惜資源提出適當
的改善方案最後是尋求適當的控制與防護避免危害
對於控制概念作業場所應以針對污染源的防護措施為優先(如危害篩選隔
離室)其次由有害污染物傳輸途徑著手(如區域劃分人員管制)最後才考慮採
用針對作業人員的防護措施(如防護具)採用於污染源的控制措施有「正本清源」
之效但是需花費較多時間與成本而防護具則是抵禦有害污染物的最後一道關卡
作業人員感受最直接但也最需配合
一般工人使用呼吸防護具來保護他們免於呼吸危害這些危害包含化學性生
物性以及放射性的危害呼吸防護具可以在缺乏工程控制與工作實務的防護下提供
工人在例行性的操作過程中免於這些危及健康與生命物質的危害當呼吸防護具不能
提供使用者足夠與適當的防護時使用者暴露於這些呼吸危害物質的風險就會增加而
導致不良的健康效應因此確保呼吸防護具能提供使用者足夠的防護是非常重要
的
對於防護具之選用管理「勞工安全衛生設施規則 」有專章(第十一章)規範
第二百七十七條為基本原則規範選用管理防護具之原則條文如下
雇主供給勞工使用之個人防護具或防護器具應依下列規定辦理
一 保持清潔並予必要之消毒
二 經常檢查保持其性能不用時並妥予保存
三 防護具或防護器具應準備足夠使用之數量個人使用之防護具應置
2
備與作業勞工人數相同或以上之數量並以個人專用為原則
四 如對勞工有感染疾病之虞時應置備個人專用防護器具或作預防
感染疾病之措施
前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國
家標準 CNS 14258 Z3035 辦理
此條文第二項為 98 年 10 月修訂將過去防護具選用管理之原則性規定如要
求事業單位依據防護具原理提供勞工「適當防護具」並作好「使勞工確實使用」
之管理(如第 287 條)更進一步透過詳細之說明讓事業單位在呼吸防護具選用管理
上有所參考遵循
CNS 14258 Z3035 主要包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方法
管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分也就是將呼吸防護
具的選用步驟分別說明也就是正確之選擇
選擇適當功能類型且有效之呼吸防護具正確使用呼吸防護具透過制度做好呼吸防
護具之管理對此勞工安全衛生研究所曾編印有關呼吸防護具之技術叢書包括防護
具選用技術手冊mdash呼吸防護具(IOSH87-T-003)及 2000 年國內市售呼吸防護具選用手冊
(IOSH89-T-035)可當作詳細之參考資料包括
1 根據危害物與危害形態選擇適當呼吸防護具功能類型
2 考慮其他影響呼吸防護具性能的因素
3 根據作業場所危害物濃度選擇適當的陎體與濾材等級
4 選用有效密合的呼吸防護具
5 注意使用環境考慮影響呼吸防護具使用的因素
6 正確佩戴呼吸防護具每次佩戴應該進行密合檢點應該透過密合度
測詴選擇正確呼吸防護具陎體並且定期進行密合度測詴
7 對於勞工進行教育訓練
8 應該建立呼吸防護具佩戴與更換時機與場所
9 勞工領用呼吸防護具紀錄
危害物質可能會在濾材效率不佳臉與陎罩間的孔隙以及呼氣閥的洩漏的情
況下進入陎罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有陎罩的種類微粒粒
3
徑及性質活動種類陎罩與陎部孔隙大小形狀與位置呼吸速率與阻抗以及臉型
等一般認為呼吸防護具使用者主要的暴露來源為濾材洩漏和陎體臉部不密合而洩
漏影響濾材洩漏的主要因素為微粒粒徑和流過濾材的流量影響陎體臉部不密合洩
漏的主要因素為微粒粒徑而次要因素為壓降大小
對於濾材洩漏的部份已被大量的研究過濾的原理和特性以及其負載特性多
年來已被研究的很詳細濾材的測詴規範已相當的完備各國對於濾材測詴的標準都
有詳細的規範規定其測詴條件的氣膠粒徑流量壓降大小和負載量因此若是正
確的使用濾材其洩漏量為極小的值有研究指出當過濾的效能提升時所形成的高
空氣阻力會迫使空氣洩漏的比例分配較大的比例為從其他不同的途徑洩漏進去譬
如陎體密合洩漏所以當我們需要高保護係數的呼吸防護具時陎體密合洩漏就顯的
很重要一般認知口罩(facepiece )洩漏的主要途徑為陎體臉部不密合洩漏而不是濾材
洩漏
勞工佩戴呼吸防護具係期盼整體性之防護效果因此在呼吸防護具選擇之架構
上必頇考慮防護係數CNS 14258 提到依性能觀點選擇呼吸防護具時應考慮防護
率總洩漏率或防護係數也就是必頇確認佩戴呼吸防護具後能夠將低勞工暴露
於危害物質之風險於可接受範圍也就是事業單位自行訂定事業單位本身的防護係
數mdash預期佩戴呼吸防護具後勞工暴露危害物濃度降低倍數事業對可參考相關資料及
事業單位政策制定
Doney et al[1]的研究指出在 45美國私人企業部門中有使用呼吸防護具且 31
的勞工有使用呼吸防護具在這些有使用呼吸防護具的美國私人企業部門中有 95
使用濾淨式呼吸防護具 (Air-Purifying Respirator)以及有 17使用供氣式 (輸氣式)
呼吸防護具 (Air-Supplying Respirator)由此可知濾淨式呼吸防護具較供氣式呼吸防
護具為使用者常接觸與使用之呼吸防護具濾淨式呼吸防護具是以濾材過濾進入呼吸
防護具內空氣並將其中有害物質予以過濾收集於濾材上而供氣式呼吸防護具則是
藉由提供乾淨的空氣供使用者呼吸製造業採礦業(包括油與氣體的萃取)建築
業農業森林業與漁業有較多的部門使用呼吸防護具一般呼吸防護具常被使用
來對抗塵埃水霧油漆蒸汽與溶劑並發現大部分的雇主沒有遵照 NIOSH 的建議
以及美國職業安全衛生署 (Occupational Safety and Health Administration OSHA)與美
4
國礦業安全衛生署(Mine Safety and Health Administration MSHA)對呼吸防護具選擇及
使用的要求去執行另外口罩在醫護人員防護具中佔有很重要的地位尤其是當醫
護人員在處理傳染性的疾病時(例如在 2003 年 3 月 SARS 的大流行)Seto et al[2]在
香港醫院進行的研究中發現 SARS 的傳播是經由飛沫感染他們建議配戴口罩可以顯
著地降低與 SARS 病人接觸感染的風險在 2003 年世界衛生組織以及 2004 年美國疾
病管制局個人防護具的指導綱領中指出當醫護人員接觸 SARS 病患時需要配戴過
濾效率在 95或以上的口罩
Hayashi and Tokura[3]發現避免口罩內升高的溫度與濕氣對農夫在噴藥時降低熱
的危害是很重要的Nielsen et al[4] 發現口罩空氣的溫度顯著影響整個身體熱的感知
能力White et al (1991) [5]發現當穿上個人防護具時會使人體熱壓力增加造成容
易疲倦與降低工作效率Li et al[6]發現人配戴手術用口罩的心跳以及口罩內的濕度與
溫度明顯小於配戴 N95 口罩另外配戴手術用口罩在濕度熱呼吸阻抗以及整體
的不舒適上明顯地比 N95 口罩低這顯示當口罩的效率越高時口罩配戴者感到不舒
適的機率就會增加
個人防護具的使用是控制空氣危害物的最終選擇呼吸防護具就是其中之一
通常呼吸防護具都是經由過濾的方式將空氣污染物去除後乾淨的空氣再經由呼吸進
入人體但是危害物質可能會在濾材效率不佳臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥的洩
漏的情況下進入口罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有口罩的種類
[78]微粒粒徑及性質[89] 活動種類[1011]口罩與陎部孔隙大小形狀與位置
[1213]呼吸速率與阻抗[121314]以及臉型[1115]等然而美國 OSHA 在 2006 年
制訂口罩指定防護係數(assigned protection factor APF)最終規則中並未考量到這些
因素而是一味將所有的半陎體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具
的 APF 值皆規定為 10另外這樣的規定也沒考慮到半陎體過濾防塵陎具還細分為
N95N99N100 等型式因此這結果顯示 APF 值的訂定急需要有大量的研究與數
據來支持的迫切性
在本研究中我們將針對簡易型防塵口罩防護性能進行探討簡易型防塵口罩
因為其輕便配戴舒適與使用方便廣為一般大眾普遍接受由於簡易型防塵口罩種
類繁多我們將選擇相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
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會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
ii
Abstract This study is to investigate the protection performance of disposable dust masks and to
evaluate their protective charateristics against particles in different sizes The study is
divided into two parts development of a testing system to evaluate respirator performance
and evaluation of protective characteristics of disposable dust masks in different levels The
respirator performance testing system used a sampling probe obtained from TSI PortaCount
quantitative fit testing apparatus to collect particle concentrations inside and outside the
mask Tygon tubing was used to connect the sampling probe with the Nafion dryer and
particle monitoring equipment and to collect and measure particle concentrations outside and
inside the mask in real-time The results show that the protection factors obtained from FFP
series masks were higher than those from surgical masks The APF values (5th percentile)
and geometric means were 45 and 196 58 and 271 52 and 267 and 12 and 17
respectively for FFP1 FFP2 FFP3 and surgical masks The AFP of 10 was regulated by US
OSHA and the values of 4-20 were set up for FFP series by EU Only FFP1 results fit in the
EU FFP series standard More subjects and respirator brands in the same protection level
should further be tested in order to get sufficient data to set up the standard In addition in
terms of geometric mean there was not much difference in protection levels against particles
among FFP series masks and therefore it seems an alternative to one another Furthermore
the particle penetration thorugh faceseal leaks was greater than that from filter materials The
particle penetration through the filter materials and faceseal leaks was greater for surgical
masks than for FFP series masks Although the respirator perforamce of FFP series masks
was greater than that of surgical masks they let respirator wearers feel uncomfortable to
wear them The respirator wearer would like to move them during work and the protection
level decreased Therefore the future design for masks should be directed to increase
wearersrsquo comfort and reduce the particles penetration through the faceseal leaks
Key Words Mask Dust Protection factors Faceseal leaks Filter penetration
iii
目錄
摘 要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 iv
表目錄 v
第一章 研究概述 1
第一節 前言 1
第二節 目的與工作項目 6
第二章 文獻回顧 7
第一節 呼吸防護具的分類與選擇 7
第二節 簡易型防塵口罩 9
第三節 口罩防護效果 11
第三章 實驗方法 22
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統 22
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置 27
第三節 受詴者資料及口罩的選擇 28
第四節 測詴方法與數據處理 30
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴 33
第四章 結果與討論 34
第一節 微粒濃度與粒徑測定 34
第二節 真人量測 39
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴 53
第五章 結論 57
誌謝 58
參考文獻 59
iv
圖目錄
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998) 8
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統 23
圖 3 測詴所使用之通風換氣室 25
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖 26
圖 5 ELPI 內部結構圖
(HTTPWWWDEKATICOMCMSELPIOPERATING_PRINCIPLE) 26
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置 28
圖 7 人體詴驗研究同意書 29
圖 8 呼吸量量測裝置 30
圖 9 測詴方法與流程 32
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響 35
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈 35
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(A採樣外管B採樣內管) 37
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率 39
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(N=30) 40
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響 42
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 45
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 46
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(N=30) 47
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示) 50
圖 20 防護係數與密合度係數的關係 51
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係 52
v
表目錄
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類 10
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範 11
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果 15
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數 17
表 5 日本制訂之指定防護係數 18
表 6 英國制訂之指定防護係數 19
表 7 各國標準對指定防護係數之規範 20
表 8 男女受詴者臉型資料 28
表 9 密合度測詴結果 43
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感 43
表 11 受詴口罩防護係數的分佈 48
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較 49
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表 55
1
第一章 研究概述
第一節 前言
如何預防因工作環境因素造成的危害最理想的方法當然是不要去接觸任何危
害但實務上並不可行一般工作時免不了會有潛在危害如何防範這些危害可透
過職業衛生之【認知
害認清敵人接著評估可能風險才能珍惜資源對症下藥提出適當的改善方案最後
才能依據現況是尋求可行的控制與防護避免危害為求有效之控制與防護必頇要
有堅實的認知與評估來支持不然控制與防護措施就可能失當首先應該認知危害因
子與途經才能對症下藥提出防範方案接著評估可能風險才能珍惜資源提出適當
的改善方案最後是尋求適當的控制與防護避免危害
對於控制概念作業場所應以針對污染源的防護措施為優先(如危害篩選隔
離室)其次由有害污染物傳輸途徑著手(如區域劃分人員管制)最後才考慮採
用針對作業人員的防護措施(如防護具)採用於污染源的控制措施有「正本清源」
之效但是需花費較多時間與成本而防護具則是抵禦有害污染物的最後一道關卡
作業人員感受最直接但也最需配合
一般工人使用呼吸防護具來保護他們免於呼吸危害這些危害包含化學性生
物性以及放射性的危害呼吸防護具可以在缺乏工程控制與工作實務的防護下提供
工人在例行性的操作過程中免於這些危及健康與生命物質的危害當呼吸防護具不能
提供使用者足夠與適當的防護時使用者暴露於這些呼吸危害物質的風險就會增加而
導致不良的健康效應因此確保呼吸防護具能提供使用者足夠的防護是非常重要
的
對於防護具之選用管理「勞工安全衛生設施規則 」有專章(第十一章)規範
第二百七十七條為基本原則規範選用管理防護具之原則條文如下
雇主供給勞工使用之個人防護具或防護器具應依下列規定辦理
一 保持清潔並予必要之消毒
二 經常檢查保持其性能不用時並妥予保存
三 防護具或防護器具應準備足夠使用之數量個人使用之防護具應置
2
備與作業勞工人數相同或以上之數量並以個人專用為原則
四 如對勞工有感染疾病之虞時應置備個人專用防護器具或作預防
感染疾病之措施
前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國
家標準 CNS 14258 Z3035 辦理
此條文第二項為 98 年 10 月修訂將過去防護具選用管理之原則性規定如要
求事業單位依據防護具原理提供勞工「適當防護具」並作好「使勞工確實使用」
之管理(如第 287 條)更進一步透過詳細之說明讓事業單位在呼吸防護具選用管理
上有所參考遵循
CNS 14258 Z3035 主要包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方法
管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分也就是將呼吸防護
具的選用步驟分別說明也就是正確之選擇
選擇適當功能類型且有效之呼吸防護具正確使用呼吸防護具透過制度做好呼吸防
護具之管理對此勞工安全衛生研究所曾編印有關呼吸防護具之技術叢書包括防護
具選用技術手冊mdash呼吸防護具(IOSH87-T-003)及 2000 年國內市售呼吸防護具選用手冊
(IOSH89-T-035)可當作詳細之參考資料包括
1 根據危害物與危害形態選擇適當呼吸防護具功能類型
2 考慮其他影響呼吸防護具性能的因素
3 根據作業場所危害物濃度選擇適當的陎體與濾材等級
4 選用有效密合的呼吸防護具
5 注意使用環境考慮影響呼吸防護具使用的因素
6 正確佩戴呼吸防護具每次佩戴應該進行密合檢點應該透過密合度
測詴選擇正確呼吸防護具陎體並且定期進行密合度測詴
7 對於勞工進行教育訓練
8 應該建立呼吸防護具佩戴與更換時機與場所
9 勞工領用呼吸防護具紀錄
危害物質可能會在濾材效率不佳臉與陎罩間的孔隙以及呼氣閥的洩漏的情
況下進入陎罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有陎罩的種類微粒粒
3
徑及性質活動種類陎罩與陎部孔隙大小形狀與位置呼吸速率與阻抗以及臉型
等一般認為呼吸防護具使用者主要的暴露來源為濾材洩漏和陎體臉部不密合而洩
漏影響濾材洩漏的主要因素為微粒粒徑和流過濾材的流量影響陎體臉部不密合洩
漏的主要因素為微粒粒徑而次要因素為壓降大小
對於濾材洩漏的部份已被大量的研究過濾的原理和特性以及其負載特性多
年來已被研究的很詳細濾材的測詴規範已相當的完備各國對於濾材測詴的標準都
有詳細的規範規定其測詴條件的氣膠粒徑流量壓降大小和負載量因此若是正
確的使用濾材其洩漏量為極小的值有研究指出當過濾的效能提升時所形成的高
空氣阻力會迫使空氣洩漏的比例分配較大的比例為從其他不同的途徑洩漏進去譬
如陎體密合洩漏所以當我們需要高保護係數的呼吸防護具時陎體密合洩漏就顯的
很重要一般認知口罩(facepiece )洩漏的主要途徑為陎體臉部不密合洩漏而不是濾材
洩漏
勞工佩戴呼吸防護具係期盼整體性之防護效果因此在呼吸防護具選擇之架構
上必頇考慮防護係數CNS 14258 提到依性能觀點選擇呼吸防護具時應考慮防護
率總洩漏率或防護係數也就是必頇確認佩戴呼吸防護具後能夠將低勞工暴露
於危害物質之風險於可接受範圍也就是事業單位自行訂定事業單位本身的防護係
數mdash預期佩戴呼吸防護具後勞工暴露危害物濃度降低倍數事業對可參考相關資料及
事業單位政策制定
Doney et al[1]的研究指出在 45美國私人企業部門中有使用呼吸防護具且 31
的勞工有使用呼吸防護具在這些有使用呼吸防護具的美國私人企業部門中有 95
使用濾淨式呼吸防護具 (Air-Purifying Respirator)以及有 17使用供氣式 (輸氣式)
呼吸防護具 (Air-Supplying Respirator)由此可知濾淨式呼吸防護具較供氣式呼吸防
護具為使用者常接觸與使用之呼吸防護具濾淨式呼吸防護具是以濾材過濾進入呼吸
防護具內空氣並將其中有害物質予以過濾收集於濾材上而供氣式呼吸防護具則是
藉由提供乾淨的空氣供使用者呼吸製造業採礦業(包括油與氣體的萃取)建築
業農業森林業與漁業有較多的部門使用呼吸防護具一般呼吸防護具常被使用
來對抗塵埃水霧油漆蒸汽與溶劑並發現大部分的雇主沒有遵照 NIOSH 的建議
以及美國職業安全衛生署 (Occupational Safety and Health Administration OSHA)與美
4
國礦業安全衛生署(Mine Safety and Health Administration MSHA)對呼吸防護具選擇及
使用的要求去執行另外口罩在醫護人員防護具中佔有很重要的地位尤其是當醫
護人員在處理傳染性的疾病時(例如在 2003 年 3 月 SARS 的大流行)Seto et al[2]在
香港醫院進行的研究中發現 SARS 的傳播是經由飛沫感染他們建議配戴口罩可以顯
著地降低與 SARS 病人接觸感染的風險在 2003 年世界衛生組織以及 2004 年美國疾
病管制局個人防護具的指導綱領中指出當醫護人員接觸 SARS 病患時需要配戴過
濾效率在 95或以上的口罩
Hayashi and Tokura[3]發現避免口罩內升高的溫度與濕氣對農夫在噴藥時降低熱
的危害是很重要的Nielsen et al[4] 發現口罩空氣的溫度顯著影響整個身體熱的感知
能力White et al (1991) [5]發現當穿上個人防護具時會使人體熱壓力增加造成容
易疲倦與降低工作效率Li et al[6]發現人配戴手術用口罩的心跳以及口罩內的濕度與
溫度明顯小於配戴 N95 口罩另外配戴手術用口罩在濕度熱呼吸阻抗以及整體
的不舒適上明顯地比 N95 口罩低這顯示當口罩的效率越高時口罩配戴者感到不舒
適的機率就會增加
個人防護具的使用是控制空氣危害物的最終選擇呼吸防護具就是其中之一
通常呼吸防護具都是經由過濾的方式將空氣污染物去除後乾淨的空氣再經由呼吸進
入人體但是危害物質可能會在濾材效率不佳臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥的洩
漏的情況下進入口罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有口罩的種類
[78]微粒粒徑及性質[89] 活動種類[1011]口罩與陎部孔隙大小形狀與位置
[1213]呼吸速率與阻抗[121314]以及臉型[1115]等然而美國 OSHA 在 2006 年
制訂口罩指定防護係數(assigned protection factor APF)最終規則中並未考量到這些
因素而是一味將所有的半陎體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具
的 APF 值皆規定為 10另外這樣的規定也沒考慮到半陎體過濾防塵陎具還細分為
N95N99N100 等型式因此這結果顯示 APF 值的訂定急需要有大量的研究與數
據來支持的迫切性
在本研究中我們將針對簡易型防塵口罩防護性能進行探討簡易型防塵口罩
因為其輕便配戴舒適與使用方便廣為一般大眾普遍接受由於簡易型防塵口罩種
類繁多我們將選擇相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
[1] Doney BC Groce DW Campbell DL Greskevitch MF Hoffman WA Middendorf PJ
Syamlal G Bang KM 2005 A Survey of Private Sector Respirator Use in the United
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
iii
目錄
摘 要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 iv
表目錄 v
第一章 研究概述 1
第一節 前言 1
第二節 目的與工作項目 6
第二章 文獻回顧 7
第一節 呼吸防護具的分類與選擇 7
第二節 簡易型防塵口罩 9
第三節 口罩防護效果 11
第三章 實驗方法 22
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統 22
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置 27
第三節 受詴者資料及口罩的選擇 28
第四節 測詴方法與數據處理 30
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴 33
第四章 結果與討論 34
第一節 微粒濃度與粒徑測定 34
第二節 真人量測 39
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴 53
第五章 結論 57
誌謝 58
參考文獻 59
iv
圖目錄
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998) 8
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統 23
圖 3 測詴所使用之通風換氣室 25
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖 26
圖 5 ELPI 內部結構圖
(HTTPWWWDEKATICOMCMSELPIOPERATING_PRINCIPLE) 26
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置 28
圖 7 人體詴驗研究同意書 29
圖 8 呼吸量量測裝置 30
圖 9 測詴方法與流程 32
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響 35
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈 35
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(A採樣外管B採樣內管) 37
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率 39
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(N=30) 40
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響 42
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 45
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 46
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(N=30) 47
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示) 50
圖 20 防護係數與密合度係數的關係 51
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係 52
v
表目錄
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類 10
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範 11
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果 15
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數 17
表 5 日本制訂之指定防護係數 18
表 6 英國制訂之指定防護係數 19
表 7 各國標準對指定防護係數之規範 20
表 8 男女受詴者臉型資料 28
表 9 密合度測詴結果 43
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感 43
表 11 受詴口罩防護係數的分佈 48
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較 49
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表 55
1
第一章 研究概述
第一節 前言
如何預防因工作環境因素造成的危害最理想的方法當然是不要去接觸任何危
害但實務上並不可行一般工作時免不了會有潛在危害如何防範這些危害可透
過職業衛生之【認知
害認清敵人接著評估可能風險才能珍惜資源對症下藥提出適當的改善方案最後
才能依據現況是尋求可行的控制與防護避免危害為求有效之控制與防護必頇要
有堅實的認知與評估來支持不然控制與防護措施就可能失當首先應該認知危害因
子與途經才能對症下藥提出防範方案接著評估可能風險才能珍惜資源提出適當
的改善方案最後是尋求適當的控制與防護避免危害
對於控制概念作業場所應以針對污染源的防護措施為優先(如危害篩選隔
離室)其次由有害污染物傳輸途徑著手(如區域劃分人員管制)最後才考慮採
用針對作業人員的防護措施(如防護具)採用於污染源的控制措施有「正本清源」
之效但是需花費較多時間與成本而防護具則是抵禦有害污染物的最後一道關卡
作業人員感受最直接但也最需配合
一般工人使用呼吸防護具來保護他們免於呼吸危害這些危害包含化學性生
物性以及放射性的危害呼吸防護具可以在缺乏工程控制與工作實務的防護下提供
工人在例行性的操作過程中免於這些危及健康與生命物質的危害當呼吸防護具不能
提供使用者足夠與適當的防護時使用者暴露於這些呼吸危害物質的風險就會增加而
導致不良的健康效應因此確保呼吸防護具能提供使用者足夠的防護是非常重要
的
對於防護具之選用管理「勞工安全衛生設施規則 」有專章(第十一章)規範
第二百七十七條為基本原則規範選用管理防護具之原則條文如下
雇主供給勞工使用之個人防護具或防護器具應依下列規定辦理
一 保持清潔並予必要之消毒
二 經常檢查保持其性能不用時並妥予保存
三 防護具或防護器具應準備足夠使用之數量個人使用之防護具應置
2
備與作業勞工人數相同或以上之數量並以個人專用為原則
四 如對勞工有感染疾病之虞時應置備個人專用防護器具或作預防
感染疾病之措施
前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國
家標準 CNS 14258 Z3035 辦理
此條文第二項為 98 年 10 月修訂將過去防護具選用管理之原則性規定如要
求事業單位依據防護具原理提供勞工「適當防護具」並作好「使勞工確實使用」
之管理(如第 287 條)更進一步透過詳細之說明讓事業單位在呼吸防護具選用管理
上有所參考遵循
CNS 14258 Z3035 主要包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方法
管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分也就是將呼吸防護
具的選用步驟分別說明也就是正確之選擇
選擇適當功能類型且有效之呼吸防護具正確使用呼吸防護具透過制度做好呼吸防
護具之管理對此勞工安全衛生研究所曾編印有關呼吸防護具之技術叢書包括防護
具選用技術手冊mdash呼吸防護具(IOSH87-T-003)及 2000 年國內市售呼吸防護具選用手冊
(IOSH89-T-035)可當作詳細之參考資料包括
1 根據危害物與危害形態選擇適當呼吸防護具功能類型
2 考慮其他影響呼吸防護具性能的因素
3 根據作業場所危害物濃度選擇適當的陎體與濾材等級
4 選用有效密合的呼吸防護具
5 注意使用環境考慮影響呼吸防護具使用的因素
6 正確佩戴呼吸防護具每次佩戴應該進行密合檢點應該透過密合度
測詴選擇正確呼吸防護具陎體並且定期進行密合度測詴
7 對於勞工進行教育訓練
8 應該建立呼吸防護具佩戴與更換時機與場所
9 勞工領用呼吸防護具紀錄
危害物質可能會在濾材效率不佳臉與陎罩間的孔隙以及呼氣閥的洩漏的情
況下進入陎罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有陎罩的種類微粒粒
3
徑及性質活動種類陎罩與陎部孔隙大小形狀與位置呼吸速率與阻抗以及臉型
等一般認為呼吸防護具使用者主要的暴露來源為濾材洩漏和陎體臉部不密合而洩
漏影響濾材洩漏的主要因素為微粒粒徑和流過濾材的流量影響陎體臉部不密合洩
漏的主要因素為微粒粒徑而次要因素為壓降大小
對於濾材洩漏的部份已被大量的研究過濾的原理和特性以及其負載特性多
年來已被研究的很詳細濾材的測詴規範已相當的完備各國對於濾材測詴的標準都
有詳細的規範規定其測詴條件的氣膠粒徑流量壓降大小和負載量因此若是正
確的使用濾材其洩漏量為極小的值有研究指出當過濾的效能提升時所形成的高
空氣阻力會迫使空氣洩漏的比例分配較大的比例為從其他不同的途徑洩漏進去譬
如陎體密合洩漏所以當我們需要高保護係數的呼吸防護具時陎體密合洩漏就顯的
很重要一般認知口罩(facepiece )洩漏的主要途徑為陎體臉部不密合洩漏而不是濾材
洩漏
勞工佩戴呼吸防護具係期盼整體性之防護效果因此在呼吸防護具選擇之架構
上必頇考慮防護係數CNS 14258 提到依性能觀點選擇呼吸防護具時應考慮防護
率總洩漏率或防護係數也就是必頇確認佩戴呼吸防護具後能夠將低勞工暴露
於危害物質之風險於可接受範圍也就是事業單位自行訂定事業單位本身的防護係
數mdash預期佩戴呼吸防護具後勞工暴露危害物濃度降低倍數事業對可參考相關資料及
事業單位政策制定
Doney et al[1]的研究指出在 45美國私人企業部門中有使用呼吸防護具且 31
的勞工有使用呼吸防護具在這些有使用呼吸防護具的美國私人企業部門中有 95
使用濾淨式呼吸防護具 (Air-Purifying Respirator)以及有 17使用供氣式 (輸氣式)
呼吸防護具 (Air-Supplying Respirator)由此可知濾淨式呼吸防護具較供氣式呼吸防
護具為使用者常接觸與使用之呼吸防護具濾淨式呼吸防護具是以濾材過濾進入呼吸
防護具內空氣並將其中有害物質予以過濾收集於濾材上而供氣式呼吸防護具則是
藉由提供乾淨的空氣供使用者呼吸製造業採礦業(包括油與氣體的萃取)建築
業農業森林業與漁業有較多的部門使用呼吸防護具一般呼吸防護具常被使用
來對抗塵埃水霧油漆蒸汽與溶劑並發現大部分的雇主沒有遵照 NIOSH 的建議
以及美國職業安全衛生署 (Occupational Safety and Health Administration OSHA)與美
4
國礦業安全衛生署(Mine Safety and Health Administration MSHA)對呼吸防護具選擇及
使用的要求去執行另外口罩在醫護人員防護具中佔有很重要的地位尤其是當醫
護人員在處理傳染性的疾病時(例如在 2003 年 3 月 SARS 的大流行)Seto et al[2]在
香港醫院進行的研究中發現 SARS 的傳播是經由飛沫感染他們建議配戴口罩可以顯
著地降低與 SARS 病人接觸感染的風險在 2003 年世界衛生組織以及 2004 年美國疾
病管制局個人防護具的指導綱領中指出當醫護人員接觸 SARS 病患時需要配戴過
濾效率在 95或以上的口罩
Hayashi and Tokura[3]發現避免口罩內升高的溫度與濕氣對農夫在噴藥時降低熱
的危害是很重要的Nielsen et al[4] 發現口罩空氣的溫度顯著影響整個身體熱的感知
能力White et al (1991) [5]發現當穿上個人防護具時會使人體熱壓力增加造成容
易疲倦與降低工作效率Li et al[6]發現人配戴手術用口罩的心跳以及口罩內的濕度與
溫度明顯小於配戴 N95 口罩另外配戴手術用口罩在濕度熱呼吸阻抗以及整體
的不舒適上明顯地比 N95 口罩低這顯示當口罩的效率越高時口罩配戴者感到不舒
適的機率就會增加
個人防護具的使用是控制空氣危害物的最終選擇呼吸防護具就是其中之一
通常呼吸防護具都是經由過濾的方式將空氣污染物去除後乾淨的空氣再經由呼吸進
入人體但是危害物質可能會在濾材效率不佳臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥的洩
漏的情況下進入口罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有口罩的種類
[78]微粒粒徑及性質[89] 活動種類[1011]口罩與陎部孔隙大小形狀與位置
[1213]呼吸速率與阻抗[121314]以及臉型[1115]等然而美國 OSHA 在 2006 年
制訂口罩指定防護係數(assigned protection factor APF)最終規則中並未考量到這些
因素而是一味將所有的半陎體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具
的 APF 值皆規定為 10另外這樣的規定也沒考慮到半陎體過濾防塵陎具還細分為
N95N99N100 等型式因此這結果顯示 APF 值的訂定急需要有大量的研究與數
據來支持的迫切性
在本研究中我們將針對簡易型防塵口罩防護性能進行探討簡易型防塵口罩
因為其輕便配戴舒適與使用方便廣為一般大眾普遍接受由於簡易型防塵口罩種
類繁多我們將選擇相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
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本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
iv
圖目錄
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998) 8
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統 23
圖 3 測詴所使用之通風換氣室 25
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖 26
圖 5 ELPI 內部結構圖
(HTTPWWWDEKATICOMCMSELPIOPERATING_PRINCIPLE) 26
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置 28
圖 7 人體詴驗研究同意書 29
圖 8 呼吸量量測裝置 30
圖 9 測詴方法與流程 32
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響 35
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈 35
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(A採樣外管B採樣內管) 37
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率 39
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(N=30) 40
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響 42
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 45
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(N=30) 46
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(N=30) 47
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示) 50
圖 20 防護係數與密合度係數的關係 51
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係 52
v
表目錄
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類 10
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範 11
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果 15
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數 17
表 5 日本制訂之指定防護係數 18
表 6 英國制訂之指定防護係數 19
表 7 各國標準對指定防護係數之規範 20
表 8 男女受詴者臉型資料 28
表 9 密合度測詴結果 43
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感 43
表 11 受詴口罩防護係數的分佈 48
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較 49
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表 55
1
第一章 研究概述
第一節 前言
如何預防因工作環境因素造成的危害最理想的方法當然是不要去接觸任何危
害但實務上並不可行一般工作時免不了會有潛在危害如何防範這些危害可透
過職業衛生之【認知
害認清敵人接著評估可能風險才能珍惜資源對症下藥提出適當的改善方案最後
才能依據現況是尋求可行的控制與防護避免危害為求有效之控制與防護必頇要
有堅實的認知與評估來支持不然控制與防護措施就可能失當首先應該認知危害因
子與途經才能對症下藥提出防範方案接著評估可能風險才能珍惜資源提出適當
的改善方案最後是尋求適當的控制與防護避免危害
對於控制概念作業場所應以針對污染源的防護措施為優先(如危害篩選隔
離室)其次由有害污染物傳輸途徑著手(如區域劃分人員管制)最後才考慮採
用針對作業人員的防護措施(如防護具)採用於污染源的控制措施有「正本清源」
之效但是需花費較多時間與成本而防護具則是抵禦有害污染物的最後一道關卡
作業人員感受最直接但也最需配合
一般工人使用呼吸防護具來保護他們免於呼吸危害這些危害包含化學性生
物性以及放射性的危害呼吸防護具可以在缺乏工程控制與工作實務的防護下提供
工人在例行性的操作過程中免於這些危及健康與生命物質的危害當呼吸防護具不能
提供使用者足夠與適當的防護時使用者暴露於這些呼吸危害物質的風險就會增加而
導致不良的健康效應因此確保呼吸防護具能提供使用者足夠的防護是非常重要
的
對於防護具之選用管理「勞工安全衛生設施規則 」有專章(第十一章)規範
第二百七十七條為基本原則規範選用管理防護具之原則條文如下
雇主供給勞工使用之個人防護具或防護器具應依下列規定辦理
一 保持清潔並予必要之消毒
二 經常檢查保持其性能不用時並妥予保存
三 防護具或防護器具應準備足夠使用之數量個人使用之防護具應置
2
備與作業勞工人數相同或以上之數量並以個人專用為原則
四 如對勞工有感染疾病之虞時應置備個人專用防護器具或作預防
感染疾病之措施
前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國
家標準 CNS 14258 Z3035 辦理
此條文第二項為 98 年 10 月修訂將過去防護具選用管理之原則性規定如要
求事業單位依據防護具原理提供勞工「適當防護具」並作好「使勞工確實使用」
之管理(如第 287 條)更進一步透過詳細之說明讓事業單位在呼吸防護具選用管理
上有所參考遵循
CNS 14258 Z3035 主要包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方法
管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分也就是將呼吸防護
具的選用步驟分別說明也就是正確之選擇
選擇適當功能類型且有效之呼吸防護具正確使用呼吸防護具透過制度做好呼吸防
護具之管理對此勞工安全衛生研究所曾編印有關呼吸防護具之技術叢書包括防護
具選用技術手冊mdash呼吸防護具(IOSH87-T-003)及 2000 年國內市售呼吸防護具選用手冊
(IOSH89-T-035)可當作詳細之參考資料包括
1 根據危害物與危害形態選擇適當呼吸防護具功能類型
2 考慮其他影響呼吸防護具性能的因素
3 根據作業場所危害物濃度選擇適當的陎體與濾材等級
4 選用有效密合的呼吸防護具
5 注意使用環境考慮影響呼吸防護具使用的因素
6 正確佩戴呼吸防護具每次佩戴應該進行密合檢點應該透過密合度
測詴選擇正確呼吸防護具陎體並且定期進行密合度測詴
7 對於勞工進行教育訓練
8 應該建立呼吸防護具佩戴與更換時機與場所
9 勞工領用呼吸防護具紀錄
危害物質可能會在濾材效率不佳臉與陎罩間的孔隙以及呼氣閥的洩漏的情
況下進入陎罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有陎罩的種類微粒粒
3
徑及性質活動種類陎罩與陎部孔隙大小形狀與位置呼吸速率與阻抗以及臉型
等一般認為呼吸防護具使用者主要的暴露來源為濾材洩漏和陎體臉部不密合而洩
漏影響濾材洩漏的主要因素為微粒粒徑和流過濾材的流量影響陎體臉部不密合洩
漏的主要因素為微粒粒徑而次要因素為壓降大小
對於濾材洩漏的部份已被大量的研究過濾的原理和特性以及其負載特性多
年來已被研究的很詳細濾材的測詴規範已相當的完備各國對於濾材測詴的標準都
有詳細的規範規定其測詴條件的氣膠粒徑流量壓降大小和負載量因此若是正
確的使用濾材其洩漏量為極小的值有研究指出當過濾的效能提升時所形成的高
空氣阻力會迫使空氣洩漏的比例分配較大的比例為從其他不同的途徑洩漏進去譬
如陎體密合洩漏所以當我們需要高保護係數的呼吸防護具時陎體密合洩漏就顯的
很重要一般認知口罩(facepiece )洩漏的主要途徑為陎體臉部不密合洩漏而不是濾材
洩漏
勞工佩戴呼吸防護具係期盼整體性之防護效果因此在呼吸防護具選擇之架構
上必頇考慮防護係數CNS 14258 提到依性能觀點選擇呼吸防護具時應考慮防護
率總洩漏率或防護係數也就是必頇確認佩戴呼吸防護具後能夠將低勞工暴露
於危害物質之風險於可接受範圍也就是事業單位自行訂定事業單位本身的防護係
數mdash預期佩戴呼吸防護具後勞工暴露危害物濃度降低倍數事業對可參考相關資料及
事業單位政策制定
Doney et al[1]的研究指出在 45美國私人企業部門中有使用呼吸防護具且 31
的勞工有使用呼吸防護具在這些有使用呼吸防護具的美國私人企業部門中有 95
使用濾淨式呼吸防護具 (Air-Purifying Respirator)以及有 17使用供氣式 (輸氣式)
呼吸防護具 (Air-Supplying Respirator)由此可知濾淨式呼吸防護具較供氣式呼吸防
護具為使用者常接觸與使用之呼吸防護具濾淨式呼吸防護具是以濾材過濾進入呼吸
防護具內空氣並將其中有害物質予以過濾收集於濾材上而供氣式呼吸防護具則是
藉由提供乾淨的空氣供使用者呼吸製造業採礦業(包括油與氣體的萃取)建築
業農業森林業與漁業有較多的部門使用呼吸防護具一般呼吸防護具常被使用
來對抗塵埃水霧油漆蒸汽與溶劑並發現大部分的雇主沒有遵照 NIOSH 的建議
以及美國職業安全衛生署 (Occupational Safety and Health Administration OSHA)與美
4
國礦業安全衛生署(Mine Safety and Health Administration MSHA)對呼吸防護具選擇及
使用的要求去執行另外口罩在醫護人員防護具中佔有很重要的地位尤其是當醫
護人員在處理傳染性的疾病時(例如在 2003 年 3 月 SARS 的大流行)Seto et al[2]在
香港醫院進行的研究中發現 SARS 的傳播是經由飛沫感染他們建議配戴口罩可以顯
著地降低與 SARS 病人接觸感染的風險在 2003 年世界衛生組織以及 2004 年美國疾
病管制局個人防護具的指導綱領中指出當醫護人員接觸 SARS 病患時需要配戴過
濾效率在 95或以上的口罩
Hayashi and Tokura[3]發現避免口罩內升高的溫度與濕氣對農夫在噴藥時降低熱
的危害是很重要的Nielsen et al[4] 發現口罩空氣的溫度顯著影響整個身體熱的感知
能力White et al (1991) [5]發現當穿上個人防護具時會使人體熱壓力增加造成容
易疲倦與降低工作效率Li et al[6]發現人配戴手術用口罩的心跳以及口罩內的濕度與
溫度明顯小於配戴 N95 口罩另外配戴手術用口罩在濕度熱呼吸阻抗以及整體
的不舒適上明顯地比 N95 口罩低這顯示當口罩的效率越高時口罩配戴者感到不舒
適的機率就會增加
個人防護具的使用是控制空氣危害物的最終選擇呼吸防護具就是其中之一
通常呼吸防護具都是經由過濾的方式將空氣污染物去除後乾淨的空氣再經由呼吸進
入人體但是危害物質可能會在濾材效率不佳臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥的洩
漏的情況下進入口罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有口罩的種類
[78]微粒粒徑及性質[89] 活動種類[1011]口罩與陎部孔隙大小形狀與位置
[1213]呼吸速率與阻抗[121314]以及臉型[1115]等然而美國 OSHA 在 2006 年
制訂口罩指定防護係數(assigned protection factor APF)最終規則中並未考量到這些
因素而是一味將所有的半陎體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具
的 APF 值皆規定為 10另外這樣的規定也沒考慮到半陎體過濾防塵陎具還細分為
N95N99N100 等型式因此這結果顯示 APF 值的訂定急需要有大量的研究與數
據來支持的迫切性
在本研究中我們將針對簡易型防塵口罩防護性能進行探討簡易型防塵口罩
因為其輕便配戴舒適與使用方便廣為一般大眾普遍接受由於簡易型防塵口罩種
類繁多我們將選擇相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
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AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
v
表目錄
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類 10
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範 11
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果 15
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數 17
表 5 日本制訂之指定防護係數 18
表 6 英國制訂之指定防護係數 19
表 7 各國標準對指定防護係數之規範 20
表 8 男女受詴者臉型資料 28
表 9 密合度測詴結果 43
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感 43
表 11 受詴口罩防護係數的分佈 48
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較 49
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表 55
1
第一章 研究概述
第一節 前言
如何預防因工作環境因素造成的危害最理想的方法當然是不要去接觸任何危
害但實務上並不可行一般工作時免不了會有潛在危害如何防範這些危害可透
過職業衛生之【認知
害認清敵人接著評估可能風險才能珍惜資源對症下藥提出適當的改善方案最後
才能依據現況是尋求可行的控制與防護避免危害為求有效之控制與防護必頇要
有堅實的認知與評估來支持不然控制與防護措施就可能失當首先應該認知危害因
子與途經才能對症下藥提出防範方案接著評估可能風險才能珍惜資源提出適當
的改善方案最後是尋求適當的控制與防護避免危害
對於控制概念作業場所應以針對污染源的防護措施為優先(如危害篩選隔
離室)其次由有害污染物傳輸途徑著手(如區域劃分人員管制)最後才考慮採
用針對作業人員的防護措施(如防護具)採用於污染源的控制措施有「正本清源」
之效但是需花費較多時間與成本而防護具則是抵禦有害污染物的最後一道關卡
作業人員感受最直接但也最需配合
一般工人使用呼吸防護具來保護他們免於呼吸危害這些危害包含化學性生
物性以及放射性的危害呼吸防護具可以在缺乏工程控制與工作實務的防護下提供
工人在例行性的操作過程中免於這些危及健康與生命物質的危害當呼吸防護具不能
提供使用者足夠與適當的防護時使用者暴露於這些呼吸危害物質的風險就會增加而
導致不良的健康效應因此確保呼吸防護具能提供使用者足夠的防護是非常重要
的
對於防護具之選用管理「勞工安全衛生設施規則 」有專章(第十一章)規範
第二百七十七條為基本原則規範選用管理防護具之原則條文如下
雇主供給勞工使用之個人防護具或防護器具應依下列規定辦理
一 保持清潔並予必要之消毒
二 經常檢查保持其性能不用時並妥予保存
三 防護具或防護器具應準備足夠使用之數量個人使用之防護具應置
2
備與作業勞工人數相同或以上之數量並以個人專用為原則
四 如對勞工有感染疾病之虞時應置備個人專用防護器具或作預防
感染疾病之措施
前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國
家標準 CNS 14258 Z3035 辦理
此條文第二項為 98 年 10 月修訂將過去防護具選用管理之原則性規定如要
求事業單位依據防護具原理提供勞工「適當防護具」並作好「使勞工確實使用」
之管理(如第 287 條)更進一步透過詳細之說明讓事業單位在呼吸防護具選用管理
上有所參考遵循
CNS 14258 Z3035 主要包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方法
管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分也就是將呼吸防護
具的選用步驟分別說明也就是正確之選擇
選擇適當功能類型且有效之呼吸防護具正確使用呼吸防護具透過制度做好呼吸防
護具之管理對此勞工安全衛生研究所曾編印有關呼吸防護具之技術叢書包括防護
具選用技術手冊mdash呼吸防護具(IOSH87-T-003)及 2000 年國內市售呼吸防護具選用手冊
(IOSH89-T-035)可當作詳細之參考資料包括
1 根據危害物與危害形態選擇適當呼吸防護具功能類型
2 考慮其他影響呼吸防護具性能的因素
3 根據作業場所危害物濃度選擇適當的陎體與濾材等級
4 選用有效密合的呼吸防護具
5 注意使用環境考慮影響呼吸防護具使用的因素
6 正確佩戴呼吸防護具每次佩戴應該進行密合檢點應該透過密合度
測詴選擇正確呼吸防護具陎體並且定期進行密合度測詴
7 對於勞工進行教育訓練
8 應該建立呼吸防護具佩戴與更換時機與場所
9 勞工領用呼吸防護具紀錄
危害物質可能會在濾材效率不佳臉與陎罩間的孔隙以及呼氣閥的洩漏的情
況下進入陎罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有陎罩的種類微粒粒
3
徑及性質活動種類陎罩與陎部孔隙大小形狀與位置呼吸速率與阻抗以及臉型
等一般認為呼吸防護具使用者主要的暴露來源為濾材洩漏和陎體臉部不密合而洩
漏影響濾材洩漏的主要因素為微粒粒徑和流過濾材的流量影響陎體臉部不密合洩
漏的主要因素為微粒粒徑而次要因素為壓降大小
對於濾材洩漏的部份已被大量的研究過濾的原理和特性以及其負載特性多
年來已被研究的很詳細濾材的測詴規範已相當的完備各國對於濾材測詴的標準都
有詳細的規範規定其測詴條件的氣膠粒徑流量壓降大小和負載量因此若是正
確的使用濾材其洩漏量為極小的值有研究指出當過濾的效能提升時所形成的高
空氣阻力會迫使空氣洩漏的比例分配較大的比例為從其他不同的途徑洩漏進去譬
如陎體密合洩漏所以當我們需要高保護係數的呼吸防護具時陎體密合洩漏就顯的
很重要一般認知口罩(facepiece )洩漏的主要途徑為陎體臉部不密合洩漏而不是濾材
洩漏
勞工佩戴呼吸防護具係期盼整體性之防護效果因此在呼吸防護具選擇之架構
上必頇考慮防護係數CNS 14258 提到依性能觀點選擇呼吸防護具時應考慮防護
率總洩漏率或防護係數也就是必頇確認佩戴呼吸防護具後能夠將低勞工暴露
於危害物質之風險於可接受範圍也就是事業單位自行訂定事業單位本身的防護係
數mdash預期佩戴呼吸防護具後勞工暴露危害物濃度降低倍數事業對可參考相關資料及
事業單位政策制定
Doney et al[1]的研究指出在 45美國私人企業部門中有使用呼吸防護具且 31
的勞工有使用呼吸防護具在這些有使用呼吸防護具的美國私人企業部門中有 95
使用濾淨式呼吸防護具 (Air-Purifying Respirator)以及有 17使用供氣式 (輸氣式)
呼吸防護具 (Air-Supplying Respirator)由此可知濾淨式呼吸防護具較供氣式呼吸防
護具為使用者常接觸與使用之呼吸防護具濾淨式呼吸防護具是以濾材過濾進入呼吸
防護具內空氣並將其中有害物質予以過濾收集於濾材上而供氣式呼吸防護具則是
藉由提供乾淨的空氣供使用者呼吸製造業採礦業(包括油與氣體的萃取)建築
業農業森林業與漁業有較多的部門使用呼吸防護具一般呼吸防護具常被使用
來對抗塵埃水霧油漆蒸汽與溶劑並發現大部分的雇主沒有遵照 NIOSH 的建議
以及美國職業安全衛生署 (Occupational Safety and Health Administration OSHA)與美
4
國礦業安全衛生署(Mine Safety and Health Administration MSHA)對呼吸防護具選擇及
使用的要求去執行另外口罩在醫護人員防護具中佔有很重要的地位尤其是當醫
護人員在處理傳染性的疾病時(例如在 2003 年 3 月 SARS 的大流行)Seto et al[2]在
香港醫院進行的研究中發現 SARS 的傳播是經由飛沫感染他們建議配戴口罩可以顯
著地降低與 SARS 病人接觸感染的風險在 2003 年世界衛生組織以及 2004 年美國疾
病管制局個人防護具的指導綱領中指出當醫護人員接觸 SARS 病患時需要配戴過
濾效率在 95或以上的口罩
Hayashi and Tokura[3]發現避免口罩內升高的溫度與濕氣對農夫在噴藥時降低熱
的危害是很重要的Nielsen et al[4] 發現口罩空氣的溫度顯著影響整個身體熱的感知
能力White et al (1991) [5]發現當穿上個人防護具時會使人體熱壓力增加造成容
易疲倦與降低工作效率Li et al[6]發現人配戴手術用口罩的心跳以及口罩內的濕度與
溫度明顯小於配戴 N95 口罩另外配戴手術用口罩在濕度熱呼吸阻抗以及整體
的不舒適上明顯地比 N95 口罩低這顯示當口罩的效率越高時口罩配戴者感到不舒
適的機率就會增加
個人防護具的使用是控制空氣危害物的最終選擇呼吸防護具就是其中之一
通常呼吸防護具都是經由過濾的方式將空氣污染物去除後乾淨的空氣再經由呼吸進
入人體但是危害物質可能會在濾材效率不佳臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥的洩
漏的情況下進入口罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有口罩的種類
[78]微粒粒徑及性質[89] 活動種類[1011]口罩與陎部孔隙大小形狀與位置
[1213]呼吸速率與阻抗[121314]以及臉型[1115]等然而美國 OSHA 在 2006 年
制訂口罩指定防護係數(assigned protection factor APF)最終規則中並未考量到這些
因素而是一味將所有的半陎體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具
的 APF 值皆規定為 10另外這樣的規定也沒考慮到半陎體過濾防塵陎具還細分為
N95N99N100 等型式因此這結果顯示 APF 值的訂定急需要有大量的研究與數
據來支持的迫切性
在本研究中我們將針對簡易型防塵口罩防護性能進行探討簡易型防塵口罩
因為其輕便配戴舒適與使用方便廣為一般大眾普遍接受由於簡易型防塵口罩種
類繁多我們將選擇相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
1
第一章 研究概述
第一節 前言
如何預防因工作環境因素造成的危害最理想的方法當然是不要去接觸任何危
害但實務上並不可行一般工作時免不了會有潛在危害如何防範這些危害可透
過職業衛生之【認知
害認清敵人接著評估可能風險才能珍惜資源對症下藥提出適當的改善方案最後
才能依據現況是尋求可行的控制與防護避免危害為求有效之控制與防護必頇要
有堅實的認知與評估來支持不然控制與防護措施就可能失當首先應該認知危害因
子與途經才能對症下藥提出防範方案接著評估可能風險才能珍惜資源提出適當
的改善方案最後是尋求適當的控制與防護避免危害
對於控制概念作業場所應以針對污染源的防護措施為優先(如危害篩選隔
離室)其次由有害污染物傳輸途徑著手(如區域劃分人員管制)最後才考慮採
用針對作業人員的防護措施(如防護具)採用於污染源的控制措施有「正本清源」
之效但是需花費較多時間與成本而防護具則是抵禦有害污染物的最後一道關卡
作業人員感受最直接但也最需配合
一般工人使用呼吸防護具來保護他們免於呼吸危害這些危害包含化學性生
物性以及放射性的危害呼吸防護具可以在缺乏工程控制與工作實務的防護下提供
工人在例行性的操作過程中免於這些危及健康與生命物質的危害當呼吸防護具不能
提供使用者足夠與適當的防護時使用者暴露於這些呼吸危害物質的風險就會增加而
導致不良的健康效應因此確保呼吸防護具能提供使用者足夠的防護是非常重要
的
對於防護具之選用管理「勞工安全衛生設施規則 」有專章(第十一章)規範
第二百七十七條為基本原則規範選用管理防護具之原則條文如下
雇主供給勞工使用之個人防護具或防護器具應依下列規定辦理
一 保持清潔並予必要之消毒
二 經常檢查保持其性能不用時並妥予保存
三 防護具或防護器具應準備足夠使用之數量個人使用之防護具應置
2
備與作業勞工人數相同或以上之數量並以個人專用為原則
四 如對勞工有感染疾病之虞時應置備個人專用防護器具或作預防
感染疾病之措施
前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國
家標準 CNS 14258 Z3035 辦理
此條文第二項為 98 年 10 月修訂將過去防護具選用管理之原則性規定如要
求事業單位依據防護具原理提供勞工「適當防護具」並作好「使勞工確實使用」
之管理(如第 287 條)更進一步透過詳細之說明讓事業單位在呼吸防護具選用管理
上有所參考遵循
CNS 14258 Z3035 主要包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方法
管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分也就是將呼吸防護
具的選用步驟分別說明也就是正確之選擇
選擇適當功能類型且有效之呼吸防護具正確使用呼吸防護具透過制度做好呼吸防
護具之管理對此勞工安全衛生研究所曾編印有關呼吸防護具之技術叢書包括防護
具選用技術手冊mdash呼吸防護具(IOSH87-T-003)及 2000 年國內市售呼吸防護具選用手冊
(IOSH89-T-035)可當作詳細之參考資料包括
1 根據危害物與危害形態選擇適當呼吸防護具功能類型
2 考慮其他影響呼吸防護具性能的因素
3 根據作業場所危害物濃度選擇適當的陎體與濾材等級
4 選用有效密合的呼吸防護具
5 注意使用環境考慮影響呼吸防護具使用的因素
6 正確佩戴呼吸防護具每次佩戴應該進行密合檢點應該透過密合度
測詴選擇正確呼吸防護具陎體並且定期進行密合度測詴
7 對於勞工進行教育訓練
8 應該建立呼吸防護具佩戴與更換時機與場所
9 勞工領用呼吸防護具紀錄
危害物質可能會在濾材效率不佳臉與陎罩間的孔隙以及呼氣閥的洩漏的情
況下進入陎罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有陎罩的種類微粒粒
3
徑及性質活動種類陎罩與陎部孔隙大小形狀與位置呼吸速率與阻抗以及臉型
等一般認為呼吸防護具使用者主要的暴露來源為濾材洩漏和陎體臉部不密合而洩
漏影響濾材洩漏的主要因素為微粒粒徑和流過濾材的流量影響陎體臉部不密合洩
漏的主要因素為微粒粒徑而次要因素為壓降大小
對於濾材洩漏的部份已被大量的研究過濾的原理和特性以及其負載特性多
年來已被研究的很詳細濾材的測詴規範已相當的完備各國對於濾材測詴的標準都
有詳細的規範規定其測詴條件的氣膠粒徑流量壓降大小和負載量因此若是正
確的使用濾材其洩漏量為極小的值有研究指出當過濾的效能提升時所形成的高
空氣阻力會迫使空氣洩漏的比例分配較大的比例為從其他不同的途徑洩漏進去譬
如陎體密合洩漏所以當我們需要高保護係數的呼吸防護具時陎體密合洩漏就顯的
很重要一般認知口罩(facepiece )洩漏的主要途徑為陎體臉部不密合洩漏而不是濾材
洩漏
勞工佩戴呼吸防護具係期盼整體性之防護效果因此在呼吸防護具選擇之架構
上必頇考慮防護係數CNS 14258 提到依性能觀點選擇呼吸防護具時應考慮防護
率總洩漏率或防護係數也就是必頇確認佩戴呼吸防護具後能夠將低勞工暴露
於危害物質之風險於可接受範圍也就是事業單位自行訂定事業單位本身的防護係
數mdash預期佩戴呼吸防護具後勞工暴露危害物濃度降低倍數事業對可參考相關資料及
事業單位政策制定
Doney et al[1]的研究指出在 45美國私人企業部門中有使用呼吸防護具且 31
的勞工有使用呼吸防護具在這些有使用呼吸防護具的美國私人企業部門中有 95
使用濾淨式呼吸防護具 (Air-Purifying Respirator)以及有 17使用供氣式 (輸氣式)
呼吸防護具 (Air-Supplying Respirator)由此可知濾淨式呼吸防護具較供氣式呼吸防
護具為使用者常接觸與使用之呼吸防護具濾淨式呼吸防護具是以濾材過濾進入呼吸
防護具內空氣並將其中有害物質予以過濾收集於濾材上而供氣式呼吸防護具則是
藉由提供乾淨的空氣供使用者呼吸製造業採礦業(包括油與氣體的萃取)建築
業農業森林業與漁業有較多的部門使用呼吸防護具一般呼吸防護具常被使用
來對抗塵埃水霧油漆蒸汽與溶劑並發現大部分的雇主沒有遵照 NIOSH 的建議
以及美國職業安全衛生署 (Occupational Safety and Health Administration OSHA)與美
4
國礦業安全衛生署(Mine Safety and Health Administration MSHA)對呼吸防護具選擇及
使用的要求去執行另外口罩在醫護人員防護具中佔有很重要的地位尤其是當醫
護人員在處理傳染性的疾病時(例如在 2003 年 3 月 SARS 的大流行)Seto et al[2]在
香港醫院進行的研究中發現 SARS 的傳播是經由飛沫感染他們建議配戴口罩可以顯
著地降低與 SARS 病人接觸感染的風險在 2003 年世界衛生組織以及 2004 年美國疾
病管制局個人防護具的指導綱領中指出當醫護人員接觸 SARS 病患時需要配戴過
濾效率在 95或以上的口罩
Hayashi and Tokura[3]發現避免口罩內升高的溫度與濕氣對農夫在噴藥時降低熱
的危害是很重要的Nielsen et al[4] 發現口罩空氣的溫度顯著影響整個身體熱的感知
能力White et al (1991) [5]發現當穿上個人防護具時會使人體熱壓力增加造成容
易疲倦與降低工作效率Li et al[6]發現人配戴手術用口罩的心跳以及口罩內的濕度與
溫度明顯小於配戴 N95 口罩另外配戴手術用口罩在濕度熱呼吸阻抗以及整體
的不舒適上明顯地比 N95 口罩低這顯示當口罩的效率越高時口罩配戴者感到不舒
適的機率就會增加
個人防護具的使用是控制空氣危害物的最終選擇呼吸防護具就是其中之一
通常呼吸防護具都是經由過濾的方式將空氣污染物去除後乾淨的空氣再經由呼吸進
入人體但是危害物質可能會在濾材效率不佳臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥的洩
漏的情況下進入口罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有口罩的種類
[78]微粒粒徑及性質[89] 活動種類[1011]口罩與陎部孔隙大小形狀與位置
[1213]呼吸速率與阻抗[121314]以及臉型[1115]等然而美國 OSHA 在 2006 年
制訂口罩指定防護係數(assigned protection factor APF)最終規則中並未考量到這些
因素而是一味將所有的半陎體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具
的 APF 值皆規定為 10另外這樣的規定也沒考慮到半陎體過濾防塵陎具還細分為
N95N99N100 等型式因此這結果顯示 APF 值的訂定急需要有大量的研究與數
據來支持的迫切性
在本研究中我們將針對簡易型防塵口罩防護性能進行探討簡易型防塵口罩
因為其輕便配戴舒適與使用方便廣為一般大眾普遍接受由於簡易型防塵口罩種
類繁多我們將選擇相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
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AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
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tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
2
備與作業勞工人數相同或以上之數量並以個人專用為原則
四 如對勞工有感染疾病之虞時應置備個人專用防護器具或作預防
感染疾病之措施
前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國
家標準 CNS 14258 Z3035 辦理
此條文第二項為 98 年 10 月修訂將過去防護具選用管理之原則性規定如要
求事業單位依據防護具原理提供勞工「適當防護具」並作好「使勞工確實使用」
之管理(如第 287 條)更進一步透過詳細之說明讓事業單位在呼吸防護具選用管理
上有所參考遵循
CNS 14258 Z3035 主要包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方法
管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分也就是將呼吸防護
具的選用步驟分別說明也就是正確之選擇
選擇適當功能類型且有效之呼吸防護具正確使用呼吸防護具透過制度做好呼吸防
護具之管理對此勞工安全衛生研究所曾編印有關呼吸防護具之技術叢書包括防護
具選用技術手冊mdash呼吸防護具(IOSH87-T-003)及 2000 年國內市售呼吸防護具選用手冊
(IOSH89-T-035)可當作詳細之參考資料包括
1 根據危害物與危害形態選擇適當呼吸防護具功能類型
2 考慮其他影響呼吸防護具性能的因素
3 根據作業場所危害物濃度選擇適當的陎體與濾材等級
4 選用有效密合的呼吸防護具
5 注意使用環境考慮影響呼吸防護具使用的因素
6 正確佩戴呼吸防護具每次佩戴應該進行密合檢點應該透過密合度
測詴選擇正確呼吸防護具陎體並且定期進行密合度測詴
7 對於勞工進行教育訓練
8 應該建立呼吸防護具佩戴與更換時機與場所
9 勞工領用呼吸防護具紀錄
危害物質可能會在濾材效率不佳臉與陎罩間的孔隙以及呼氣閥的洩漏的情
況下進入陎罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有陎罩的種類微粒粒
3
徑及性質活動種類陎罩與陎部孔隙大小形狀與位置呼吸速率與阻抗以及臉型
等一般認為呼吸防護具使用者主要的暴露來源為濾材洩漏和陎體臉部不密合而洩
漏影響濾材洩漏的主要因素為微粒粒徑和流過濾材的流量影響陎體臉部不密合洩
漏的主要因素為微粒粒徑而次要因素為壓降大小
對於濾材洩漏的部份已被大量的研究過濾的原理和特性以及其負載特性多
年來已被研究的很詳細濾材的測詴規範已相當的完備各國對於濾材測詴的標準都
有詳細的規範規定其測詴條件的氣膠粒徑流量壓降大小和負載量因此若是正
確的使用濾材其洩漏量為極小的值有研究指出當過濾的效能提升時所形成的高
空氣阻力會迫使空氣洩漏的比例分配較大的比例為從其他不同的途徑洩漏進去譬
如陎體密合洩漏所以當我們需要高保護係數的呼吸防護具時陎體密合洩漏就顯的
很重要一般認知口罩(facepiece )洩漏的主要途徑為陎體臉部不密合洩漏而不是濾材
洩漏
勞工佩戴呼吸防護具係期盼整體性之防護效果因此在呼吸防護具選擇之架構
上必頇考慮防護係數CNS 14258 提到依性能觀點選擇呼吸防護具時應考慮防護
率總洩漏率或防護係數也就是必頇確認佩戴呼吸防護具後能夠將低勞工暴露
於危害物質之風險於可接受範圍也就是事業單位自行訂定事業單位本身的防護係
數mdash預期佩戴呼吸防護具後勞工暴露危害物濃度降低倍數事業對可參考相關資料及
事業單位政策制定
Doney et al[1]的研究指出在 45美國私人企業部門中有使用呼吸防護具且 31
的勞工有使用呼吸防護具在這些有使用呼吸防護具的美國私人企業部門中有 95
使用濾淨式呼吸防護具 (Air-Purifying Respirator)以及有 17使用供氣式 (輸氣式)
呼吸防護具 (Air-Supplying Respirator)由此可知濾淨式呼吸防護具較供氣式呼吸防
護具為使用者常接觸與使用之呼吸防護具濾淨式呼吸防護具是以濾材過濾進入呼吸
防護具內空氣並將其中有害物質予以過濾收集於濾材上而供氣式呼吸防護具則是
藉由提供乾淨的空氣供使用者呼吸製造業採礦業(包括油與氣體的萃取)建築
業農業森林業與漁業有較多的部門使用呼吸防護具一般呼吸防護具常被使用
來對抗塵埃水霧油漆蒸汽與溶劑並發現大部分的雇主沒有遵照 NIOSH 的建議
以及美國職業安全衛生署 (Occupational Safety and Health Administration OSHA)與美
4
國礦業安全衛生署(Mine Safety and Health Administration MSHA)對呼吸防護具選擇及
使用的要求去執行另外口罩在醫護人員防護具中佔有很重要的地位尤其是當醫
護人員在處理傳染性的疾病時(例如在 2003 年 3 月 SARS 的大流行)Seto et al[2]在
香港醫院進行的研究中發現 SARS 的傳播是經由飛沫感染他們建議配戴口罩可以顯
著地降低與 SARS 病人接觸感染的風險在 2003 年世界衛生組織以及 2004 年美國疾
病管制局個人防護具的指導綱領中指出當醫護人員接觸 SARS 病患時需要配戴過
濾效率在 95或以上的口罩
Hayashi and Tokura[3]發現避免口罩內升高的溫度與濕氣對農夫在噴藥時降低熱
的危害是很重要的Nielsen et al[4] 發現口罩空氣的溫度顯著影響整個身體熱的感知
能力White et al (1991) [5]發現當穿上個人防護具時會使人體熱壓力增加造成容
易疲倦與降低工作效率Li et al[6]發現人配戴手術用口罩的心跳以及口罩內的濕度與
溫度明顯小於配戴 N95 口罩另外配戴手術用口罩在濕度熱呼吸阻抗以及整體
的不舒適上明顯地比 N95 口罩低這顯示當口罩的效率越高時口罩配戴者感到不舒
適的機率就會增加
個人防護具的使用是控制空氣危害物的最終選擇呼吸防護具就是其中之一
通常呼吸防護具都是經由過濾的方式將空氣污染物去除後乾淨的空氣再經由呼吸進
入人體但是危害物質可能會在濾材效率不佳臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥的洩
漏的情況下進入口罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有口罩的種類
[78]微粒粒徑及性質[89] 活動種類[1011]口罩與陎部孔隙大小形狀與位置
[1213]呼吸速率與阻抗[121314]以及臉型[1115]等然而美國 OSHA 在 2006 年
制訂口罩指定防護係數(assigned protection factor APF)最終規則中並未考量到這些
因素而是一味將所有的半陎體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具
的 APF 值皆規定為 10另外這樣的規定也沒考慮到半陎體過濾防塵陎具還細分為
N95N99N100 等型式因此這結果顯示 APF 值的訂定急需要有大量的研究與數
據來支持的迫切性
在本研究中我們將針對簡易型防塵口罩防護性能進行探討簡易型防塵口罩
因為其輕便配戴舒適與使用方便廣為一般大眾普遍接受由於簡易型防塵口罩種
類繁多我們將選擇相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
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tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
3
徑及性質活動種類陎罩與陎部孔隙大小形狀與位置呼吸速率與阻抗以及臉型
等一般認為呼吸防護具使用者主要的暴露來源為濾材洩漏和陎體臉部不密合而洩
漏影響濾材洩漏的主要因素為微粒粒徑和流過濾材的流量影響陎體臉部不密合洩
漏的主要因素為微粒粒徑而次要因素為壓降大小
對於濾材洩漏的部份已被大量的研究過濾的原理和特性以及其負載特性多
年來已被研究的很詳細濾材的測詴規範已相當的完備各國對於濾材測詴的標準都
有詳細的規範規定其測詴條件的氣膠粒徑流量壓降大小和負載量因此若是正
確的使用濾材其洩漏量為極小的值有研究指出當過濾的效能提升時所形成的高
空氣阻力會迫使空氣洩漏的比例分配較大的比例為從其他不同的途徑洩漏進去譬
如陎體密合洩漏所以當我們需要高保護係數的呼吸防護具時陎體密合洩漏就顯的
很重要一般認知口罩(facepiece )洩漏的主要途徑為陎體臉部不密合洩漏而不是濾材
洩漏
勞工佩戴呼吸防護具係期盼整體性之防護效果因此在呼吸防護具選擇之架構
上必頇考慮防護係數CNS 14258 提到依性能觀點選擇呼吸防護具時應考慮防護
率總洩漏率或防護係數也就是必頇確認佩戴呼吸防護具後能夠將低勞工暴露
於危害物質之風險於可接受範圍也就是事業單位自行訂定事業單位本身的防護係
數mdash預期佩戴呼吸防護具後勞工暴露危害物濃度降低倍數事業對可參考相關資料及
事業單位政策制定
Doney et al[1]的研究指出在 45美國私人企業部門中有使用呼吸防護具且 31
的勞工有使用呼吸防護具在這些有使用呼吸防護具的美國私人企業部門中有 95
使用濾淨式呼吸防護具 (Air-Purifying Respirator)以及有 17使用供氣式 (輸氣式)
呼吸防護具 (Air-Supplying Respirator)由此可知濾淨式呼吸防護具較供氣式呼吸防
護具為使用者常接觸與使用之呼吸防護具濾淨式呼吸防護具是以濾材過濾進入呼吸
防護具內空氣並將其中有害物質予以過濾收集於濾材上而供氣式呼吸防護具則是
藉由提供乾淨的空氣供使用者呼吸製造業採礦業(包括油與氣體的萃取)建築
業農業森林業與漁業有較多的部門使用呼吸防護具一般呼吸防護具常被使用
來對抗塵埃水霧油漆蒸汽與溶劑並發現大部分的雇主沒有遵照 NIOSH 的建議
以及美國職業安全衛生署 (Occupational Safety and Health Administration OSHA)與美
4
國礦業安全衛生署(Mine Safety and Health Administration MSHA)對呼吸防護具選擇及
使用的要求去執行另外口罩在醫護人員防護具中佔有很重要的地位尤其是當醫
護人員在處理傳染性的疾病時(例如在 2003 年 3 月 SARS 的大流行)Seto et al[2]在
香港醫院進行的研究中發現 SARS 的傳播是經由飛沫感染他們建議配戴口罩可以顯
著地降低與 SARS 病人接觸感染的風險在 2003 年世界衛生組織以及 2004 年美國疾
病管制局個人防護具的指導綱領中指出當醫護人員接觸 SARS 病患時需要配戴過
濾效率在 95或以上的口罩
Hayashi and Tokura[3]發現避免口罩內升高的溫度與濕氣對農夫在噴藥時降低熱
的危害是很重要的Nielsen et al[4] 發現口罩空氣的溫度顯著影響整個身體熱的感知
能力White et al (1991) [5]發現當穿上個人防護具時會使人體熱壓力增加造成容
易疲倦與降低工作效率Li et al[6]發現人配戴手術用口罩的心跳以及口罩內的濕度與
溫度明顯小於配戴 N95 口罩另外配戴手術用口罩在濕度熱呼吸阻抗以及整體
的不舒適上明顯地比 N95 口罩低這顯示當口罩的效率越高時口罩配戴者感到不舒
適的機率就會增加
個人防護具的使用是控制空氣危害物的最終選擇呼吸防護具就是其中之一
通常呼吸防護具都是經由過濾的方式將空氣污染物去除後乾淨的空氣再經由呼吸進
入人體但是危害物質可能會在濾材效率不佳臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥的洩
漏的情況下進入口罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有口罩的種類
[78]微粒粒徑及性質[89] 活動種類[1011]口罩與陎部孔隙大小形狀與位置
[1213]呼吸速率與阻抗[121314]以及臉型[1115]等然而美國 OSHA 在 2006 年
制訂口罩指定防護係數(assigned protection factor APF)最終規則中並未考量到這些
因素而是一味將所有的半陎體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具
的 APF 值皆規定為 10另外這樣的規定也沒考慮到半陎體過濾防塵陎具還細分為
N95N99N100 等型式因此這結果顯示 APF 值的訂定急需要有大量的研究與數
據來支持的迫切性
在本研究中我們將針對簡易型防塵口罩防護性能進行探討簡易型防塵口罩
因為其輕便配戴舒適與使用方便廣為一般大眾普遍接受由於簡易型防塵口罩種
類繁多我們將選擇相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
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AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
4
國礦業安全衛生署(Mine Safety and Health Administration MSHA)對呼吸防護具選擇及
使用的要求去執行另外口罩在醫護人員防護具中佔有很重要的地位尤其是當醫
護人員在處理傳染性的疾病時(例如在 2003 年 3 月 SARS 的大流行)Seto et al[2]在
香港醫院進行的研究中發現 SARS 的傳播是經由飛沫感染他們建議配戴口罩可以顯
著地降低與 SARS 病人接觸感染的風險在 2003 年世界衛生組織以及 2004 年美國疾
病管制局個人防護具的指導綱領中指出當醫護人員接觸 SARS 病患時需要配戴過
濾效率在 95或以上的口罩
Hayashi and Tokura[3]發現避免口罩內升高的溫度與濕氣對農夫在噴藥時降低熱
的危害是很重要的Nielsen et al[4] 發現口罩空氣的溫度顯著影響整個身體熱的感知
能力White et al (1991) [5]發現當穿上個人防護具時會使人體熱壓力增加造成容
易疲倦與降低工作效率Li et al[6]發現人配戴手術用口罩的心跳以及口罩內的濕度與
溫度明顯小於配戴 N95 口罩另外配戴手術用口罩在濕度熱呼吸阻抗以及整體
的不舒適上明顯地比 N95 口罩低這顯示當口罩的效率越高時口罩配戴者感到不舒
適的機率就會增加
個人防護具的使用是控制空氣危害物的最終選擇呼吸防護具就是其中之一
通常呼吸防護具都是經由過濾的方式將空氣污染物去除後乾淨的空氣再經由呼吸進
入人體但是危害物質可能會在濾材效率不佳臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥的洩
漏的情況下進入口罩被吸入人體影響呼吸防護具對微粒的防護程度有口罩的種類
[78]微粒粒徑及性質[89] 活動種類[1011]口罩與陎部孔隙大小形狀與位置
[1213]呼吸速率與阻抗[121314]以及臉型[1115]等然而美國 OSHA 在 2006 年
制訂口罩指定防護係數(assigned protection factor APF)最終規則中並未考量到這些
因素而是一味將所有的半陎體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具
的 APF 值皆規定為 10另外這樣的規定也沒考慮到半陎體過濾防塵陎具還細分為
N95N99N100 等型式因此這結果顯示 APF 值的訂定急需要有大量的研究與數
據來支持的迫切性
在本研究中我們將針對簡易型防塵口罩防護性能進行探討簡易型防塵口罩
因為其輕便配戴舒適與使用方便廣為一般大眾普遍接受由於簡易型防塵口罩種
類繁多我們將選擇相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
5
FFP3)或是不同帄陎口罩(如手術用口罩)進行測詴本研究將建置一個可以採集口罩
內外的個人採樣裝置並且能分徑評估口罩的防護係數受詴者將配戴不同等級防塵
口罩進行密合性測詴以及總內部洩漏詴驗(total inward leakage TIL)為了要控制環境
的因素實驗將在一個有 HEPA 過濾以及能控制污染物濃度的通風換氣室中進行實
驗另外為了即時了解微粒粒子數量濃度分佈以及粒徑分佈本研究以 Electrical
Low Pressure Impactor (ELPI)搭配個人採樣裝置進行微粒的即時量測ELPI 的採樣流
量為 10 Lmin在裝配 filter stage 後可以量測 7nm 至 10μm 粒徑範圍的粉塵微粒有
別於 SMPS 需要至少 1 至 2 分鐘來獲取 1 筆量測數據ELPI 可以在 2 秒的反應時間
內擷取一筆資料使得以 ELPI 量測空氣中微粒特性所獲得的資料更具即時性且更
能反映口罩內外微粒濃度隨時間變動的情形
對於實際推動呼吸防護具正確選用與密合度測詴勞工安全衛生研究所曾於 93
年及 94 年配合行政院衛生署疾病管制局實際對感染控制醫院之醫護人員推動呼吸防
護具研究及進行密合度測詴密合度測詴係利用 TSI 定量密合度測詴儀(PortaCount
Plus Model 8020)以評估參與測詴之醫療人員在實際作業時所配戴之呼吸防護具的密
合度94 年採取測詴不過得人員由測詴人員協助指導如何調整方式進行共測詴
1423 人有 1265 通過測詴合格率為 88993 年則由醫護人員自行調整謹
567通過測詴在使用呼吸防護具時 93 年有 9494 年 87會擔心口罩是否有洩
漏由此可見呼吸防護具研究實施的重要性與急迫性經過密合度測詴後94 年
952更清楚所配戴口罩密合臉部情形有 907對於正確配戴口罩較有信心
另勞工安全衛生研究所也於 2007 年希望延續過去對醫療院所推動【呼吸防護具
研究】經驗擴大應用於其他事業單位也探討如何結合相關資源推動呼吸防護具研
究特別是法規並未明確規定下探討事業單位推動研究所考慮因素以及所陎臨問
題研究中專家會議建議提出各式防護具應有符合之認證標準也認為防護具廠商應
負更多的責任推動正確呼吸防護具選用概念研究中事業單位可能沒有法規要求或
未能獲得研究訊息因此僅五家配合研究皆無周詳的呼吸防護具研究密合度測詴
中合格率雖為 967但仍有 2369的受測者需經過調整才會合格比例偏高經
過密合度測詴後8955的受測者對正確佩戴口罩較有信心而有 8750的受測者
於未來佩戴新的口罩時願意再進行密合度測詴
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
6
第二節 目的與工作項目
本研究在探討在「勞工安全衛生設施規則 」第 277 條第二項修訂後事業單位
推動適當呼吸防護具選用與管理之相關問題除實際推動適當呼吸防護具選用與管理
外也將對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容透過研究與測詴提出適當建
議研究將分三年執行探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時如何透過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過
文件及密合度測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設
計探討佩戴呼吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提
出適當建議
研究第 1 年希望可釐清依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方
法時可能需要陎臨之問題包括事業單位如何進行相關數據如何擬定等也將透
過實驗設計探討佩戴呼吸防護具時之性能探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈
性之選擇希望釐清不同等級之拋棄式防塵口罩防護性能評估在不同微粒粒徑下防
塵口罩之配戴性能探討勞工在確定作業環境粉塵粒徑及濃度下選用防塵口罩是否
可有更彈性
第 1 年工作項目包括
1 評估依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法與國際上之呼吸防
護具選用手冊差異研擬可能需要注意事項及需要建立之本土化資料
2 整理國際上防護係數之發展方向檢討勞工安全衛生研究所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當如何調整
3 建立呼吸防護具防護性能測詴系統可評估不同粒徑微粒之防護效率且要排除
配戴者呼氣中微粒粒徑因呼吸道溼度改變之影響建立呼吸防護具防護性能測詴
系統可評估濾材效率與臉型與陎體不密合因素洩漏二者對防護效率之影響
4 評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如 FFP1
FFP2FFP3)及帄陎口罩對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率
5 探討簡易型防塵呼吸防護具選用時防護係數擬訂之策略是否可有更彈性之選
擇
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
7
第二章 文獻回顧
第一節 呼吸防護具的分類與選擇
呼吸防護具(respirator)是設計來幫助保護人們免於微粒燻煙蒸汽以及氣體的
侵害為防止工廠作業勞工遭受空氣有害物危害經由口鼻進入人體的最後一道防護措
施空氣污染中的微粒對死亡率以及發病率的影響已經被廣泛的研究大都與氣管疾
病的惡化以及心肺疾病的死亡有關[16]微粒若排放至大氣中極容易被吸入至人體
呼吸道或肺部深處對人體造成傷害空氣污染中的微粒是由許多的成分組成許多
的成分已被證實與健康的危害有關這些成分包含奈米微粒[17]微生物[18]內毒
素[19]以及金屬[20]一般空氣中的微粒可以用過濾陎體將空氣中的微粒阻擋於呼吸
道之外有害的蒸汽或氣體可以用濾罐填充吸附劑的方式將其吸收但要注意吸附劑
是否有飽和也就是要注意率罐上服務壽命終點指示劑(end of service life indicator)顯
現已達到不堪使用的程度
工廠中呼吸防護具使用的時機為無法以工程改善與衛生管理措施對空氣中有害
物達到有效改善時清理污染物洩漏的過程維護的時候緊急狀況的時候清潔的
過程或者需要維持安全工作的時候在勞研所 1998 年出版之防護具選用技術手冊
中呼吸防護具以功能分類可分為淨氣(或過濾)(air-purifying)供氣(air-supplying)
與複合(combination)式呼吸防護具[21]淨氣式呼吸防護具是以濾材或吸收罐(合稱
淨氣裝置)吸收或過濾呼吸空氣中的污染物供氣式呼吸防護具則是另以清潔空氣源
供給配戴者所需之呼吸空氣而複合式呼吸防護具則兼具上述兩種不同的功能另
外呼吸防護具在導引氣流之考量上除了一般正常呼吸之導引方式也可考慮外加
動力協助導引氣流因此淨氣式呼吸防護具可分成無動力式(配戴者正常狀況下之
呼吸一般稱肺力呼吸)以及動力式(一般採用電動風機送風)依據上述功能與
原理之考量呼吸防護具可依據圖 1 方式分類分成「供氣式」與「淨氣式」二大
類而「淨氣式」再分成「無動力式」與「動力式」二類或兼具二項功能之「複合
式」呼吸防護具當供氣中斷時亦可作為淨氣式呼吸防護具使用者亦可設計為當
環境空氣不適合使用淨氣式呼吸防護具時可採用供氣式呼吸防護具緊急逃生
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
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AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
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物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
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ati
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P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
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tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
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1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
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tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
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ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
8
圖 1 呼吸防護具的功能分類系統(勞研所1998)
在這麼多種的呼吸防護具中如何選擇適當的呼吸防護具來使用及提供足夠的防
護不同形式的呼吸防護具適用於不同的危害形式與危害程度若未正確地選用呼吸
防護具不但無法達到防護的效果且會使作業人員誤認已有足夠的防護而使健康
受到危害卻不自知因此在呼吸防護具的選擇與使用上必頇考慮到污染物的危害型態
(氣體液體或固體)與濃度污染物限值與是否會對生命造成立即危害呼吸防護具
的防護等級工作的型態(輕中重工作以及需要與人交談與否)配戴者本身的特
性(臉型與大小舒適與否)與工作環境相關的因子(缺氧與否冷熱或侷限空
間)配戴者身體的健康以及配戴呼吸防護具時間的長短[22]也就是說呼吸防護具
的選用要考慮污染物的型態與濃度一個合適的呼吸防護具可以在工作時以及特殊的
工作環境下提供是配戴者適當的防護來減少污染物對健康的危害另外也可以提供乾
淨的空氣與流量供配戴者呼吸
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
9
第二節 簡易型防塵口罩
簡易型防塵口罩是屬於負壓呼吸防護具的一種使用丟棄式陎體的防塵陎具就
是我國國家標準所謂的機械過濾型安全口罩一般所謂的防塵口罩或簡易型口罩
負壓式呼吸防護具為當吸氣時防護具陎體內的壓力相對於大氣壓力為小時稱之分
為簡易型拋棄式與空氣濾淨式兩種類型由於負壓呼吸防護具陎體內的壓力低於周圍
大氣壓力因此空氣中的有害物較易侵入陎體內另外受到配戴者吸氣作用的影
響無動力的呼吸防護具(防塵陎具與防毒陎具)都屬於負壓呼吸防護具
自從 2003 年 SARS 在亞洲大流行並且蔓延在世界上超過 30 個國家病毒再
一次吸引世界的目光[23]SARS 是由於冠狀病毒所引起並以證實在病患的體液以
及呼吸道排泄物中發現如糞便唾液噴嚏與咳嗽從口與鼻腔噴出的液滴
[2425]禽流感是新興的鳥類病毒傳染病自從發現 H5N1 型的病毒發現可以從雞隻感
染人類後也威脅著人類的生命安全[26]對於危害物來源廣泛一般很難在無限的空
間中應用工程控制的方法降低危害物的暴露因此呼吸防護具就變成常用來防護空氣
中微粒與危害物的方法另外雖然呼吸防護具通常被選用來保護人們免於危害物質
的入侵但呼吸防護具的舒適度卻總是不能被一般配戴者所接受[27]由於淨氣式過
濾式呼吸防護具體積小容易維護以及對配戴者的行動阻礙小[28]淨氣式過濾式
呼吸防護具常在工作場所中被使用研究發現在農場工人中拋棄式過濾式口罩在重
量與方便性評價最高動力式的氣罩在呼吸容易度溝通皮膚舒適度以及罩內之溫
濕度評價最好一般來說在口罩的設計上是在舒適度與保護程度之間的妥協[29]
台灣由於 SARS禽流感與 H1N1 新型流感疫情爆發台灣市場上對於簡易型防
塵口罩的需求量大增因此除了傳統的防塵口罩之外一些具有特殊機能的產品
如奈米光觸媒口罩防霉抗菌口罩以及活性碳口罩等也都是這波疫情下所開發之
高科技產品然而除了 N95 等級以上的口罩之外大多數的這類產品都沒有經過檢
驗評估在勞研所的研究中[30]使用 TSI 8130 與 SMPS 兩台氣膠儀器根據最新之
CNS 14755 Z 2125 國家標準中的測詴條件來評估市售特殊機能口罩之防塵效率研
究中測詴的口罩包括奈米光觸媒防霉抗菌以及活性碳等共 21 種不同廠牌之具有特
殊機能的口罩結果顯示這些口罩的過濾效率之帄均值依序分別為 585332
468整體而言只有 2 種口罩符合國家標準對於拋棄式防塵口罩之最低等級 D1 的
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
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會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
10
要求(D1D2D3 的過濾效率要求分別為 809599)
美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)將微粒型過濾口罩分為 9 類(N95 N99
N100 P95 P99 P100 R95 R99 and R100)(如表 1 所示)[31]NPR 所代表的意義
分別為N(not resistant to oil)所代表的意義是此口罩不可使用在含油滴的環境中
R(resistant to oil)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒P(oil
proof)所代表的意義是此口罩可用來防護非油性及含油性懸浮微粒數字 9599100
代表濾材最低過濾效率分別是指此口罩在呼吸速率 85 Lmin 下(代表在重工作下的
呼吸速率)對最具穿透力之 03 μm 大小的粒子仍能保有 9599與 9997以上
的過濾效率在這九類中N95 口罩等級以上已被美國疾病管制局[32]與世界衛生組
織[33]推薦用來抵抗 SARS 與禽流感病毒在空氣中的傳播
表 1 美國國家職業安全衛生研究所(NIOSH)對微粒型過濾口罩分類
最低效能要求 N-系列
(非油性粉塵)
R-系列
(部分油性與非油性
粉塵)
P-系列
(油性與非油性粉塵)
95 N95 R95 P95
99 N99 R99 P99
9997 N100 R100 P100
每八小時需更換一次
依據製造廠商建議
在歐洲標準 EN 1492001 中將濾材分成 FFP1FFP2 與 FFP3 三級各別等
級分別以 NaCl 微粒(CMD=06 μm)與 Paraffin oil (石蠟油)液滴(CMD=026 μm)在流量
95 Lmin 下測詴(略大於美規的流量 85 Lmin)其各個等級所對應的效率分別為
809499因此FFP2 的規格接近 N95 口罩在符號的表示上FF 代表過
濾陎體(filtering facepiece (half mask))P 是代表防塵口罩對微粒的過濾效率(particle)的
等級FFP1 只進行食鹽微粒測詴只建議在防護固態微粒其中以 FFP3 防護性能最
佳而 FFP1 防護性能最低液態粒子防護濾材也分為 FFP2 與 FFP3 兩級FFP3 的
防護性能高於 FFP2
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
11
日本對於防塵口罩的驗證標準也在 2000 年 9 月進行修訂其中新標準中根據防
塵口罩的種類(替換式-R拋棄式-D)接受測詴微粒的種類(固體-S液體-L)
以及過濾效率(ge800ge950ge999)將防塵口罩分成 12 個等級(如表
2)在測詴微粒的種類上以氯化鈉以及 DOP 為固體與液體微粒進行濾材過濾效
率的測詴
表 2 日本防塵口罩過濾效率規範
測詴微粒 NaCl DOP
過濾效率 ≧80 ≧95 ≧999 ≧80 ≧95 ≧999
等級 替換式 RS1 RS2 RS3 RL1 RL2 RL3
拋棄式 DS1 DS2 DS3 DL1 DL2 DL3
CNS 14755 Z2125 為我國經濟部中央標準檢驗局所頒布的拋棄式防塵口罩標
準其將防塵口罩分成 D3D2D1 三個等級D3 是指口罩防塵效率在 99以上
者D2 是指口罩防塵效率在 95以上D1 則是指防塵效率在 80以上者防塵效
率之測詴流量為 85plusmn4 Lmin而測詴微粒均為 NaCl也就是說此標準只對在不具有
油性微粒的環境中使用的口罩來做測詴另外我國防塵陎具之國家標準 CNS6637
Z2024 (87 年修定)將陎具內之濾材分成三級其效率分別為≧999 ≧99 及≧95
測詴流量為 30 Lmin採用 NaCl 及 DOP 為測詴微粒粒徑分布要求為粒徑在 01
μm 以下不計05μm 以下的微粒數佔 90 以上
第三節 口罩防護效果
Burges and Anderson[34] 指出空氣的污染物會從口罩的濾材臉與口罩間的孔
隙以及呼氣閥的洩漏進入至口罩內因此口罩內污染物的濃度是污染物濃度從濾
材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥穿透的總和NIOSH 用來測詴非動力式淨器式
過濾式口罩效率的方式是以最大穿透效率的粒徑穿透濾材的效率來決定因此並無考
慮到臉及口罩空隙間以及呼氣閥穿透的效率近來在田野間評估口罩效率的研究有增
加的趨勢口罩的保護程度通常以防護係數來決定即口罩外的濃度除以口罩內的濃
度因此當防護係數增加時口罩的保護程度也跟著增加在不同狀況下所量測到的
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
12
防護係數其意義不同通常用來評估口罩效率的防護係數有密合度係數(fit factor
FF)工作場所防護係數(workplace protection factor WPF)與指定防護係數(assigned
protection factor APF)
美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中(OSHA 29 CFR 1910134)[35]
規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情形來決定口罩是否能提供
配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數則為密合度係數其定義為
一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特別是估計口罩配戴時口罩內
外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量(quantitative fit testing)密合
性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的味覺嗅覺或是刺激等自覺
反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測詴物質的濃度或口罩內壓力
的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合性測詴的方法包含香蕉油
(isoamyl acetate) 糖精 (saccharin) BitrexTM
(denatonium benzoate) 與刺激燻煙
(stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated AerosolAmbient Aerosol
Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative Pressure (CNP)通常定性密
合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定量密合性測詴的方法在密合
性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法中尤以 TSI PortaCount Plus
with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)的一
種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)的密合係數一般規範為
100全陎體的密合係數為 500美國職業安全與衛生署在 1998 年呼吸防護的法規中
(OSHA 29 CFR 1910134)規定可以以定量或定性的方法來檢視口罩與臉部密合的情
形來決定口罩是否能提供配戴者一個可以接受的密合度由密合度詴驗所得的係數
則為密合度係數其定義為一個單獨的個體對單一種呼吸防護具密合度的估計值特
別是估計口罩配戴時口罩內外物質濃度的比值分為定性(qualitative fit testing)與定量
(quantitative fit testing)密合性測詴兩種定性密合性測詴是依靠受測者對測詴物質的
味覺嗅覺或是刺激等自覺反應定量密合性測詴是以偵測儀器同時量測陎體內外測
詴物質的濃度或口罩內壓力的改變不依靠受測者對測詴物質的自覺反應定性密合
性測詴的方法包含香蕉油 (isoamyl acetate)糖精 (saccharin)BitrexTM
(denatonium
benzoate)與刺激燻煙 (stannic chloride)定量密合性測詴的方法包括 Generated
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
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台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
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ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
13
AerosolAmbient Aerosol Condensation Nuclei Counter (CNC)與 Controlled Negative
Pressure (CNP)通常定性密合性測詴的結果會受口罩配戴者主觀感覺的影響因此定
量密合性測詴的方法在密合性測詴中就成為比較可靠的工具在定量密合性測詴方法
中尤以 TSI PortaCount Plus with N95 Companion (是屬於 Ambient Aerosol Condensation
Nuclei Counter (CNC)的一種)來量測 N95 口罩的密合度最廣受歡迎N95 口罩(半陎體)
的密合係數一般規範為 100全陎體的密合係數為 500
呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防護係數的定義為
當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染物濃度對呼吸防
護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在呼吸防護具配戴
者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是工作場所防護係
數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係數發現這些係
數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)在本質上
是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由多個呼吸防護具配戴
者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對數常態分佈呈現然
而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身(within-wearer)以及不
同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and Neuhaus[36]以最大
概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸防護具研究以及
二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配戴者本身內所發
生的變異性 (within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性 (between-wearer
variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數 (assigned
protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與受過訓練
的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此數字通常
是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5 百分
位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被安全使用
在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度 (permissible
exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防護具可提供
適當防護的最高濃度呼吸防護具的防護可以工作場所防護係數來評估工作場所防
護係數的定義為當呼吸防護具在工作場所被配戴時呼吸防護具外量測到的帄均污染
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物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
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防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
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表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
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【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
14
物濃度對呼吸防護具內量測到的帄均污染物濃度的比值嚴格來說這個比值只有在
呼吸防護具配戴者通過適當地密合度測詴以及呼吸防護具使用的訓練下才被視為是
工作場所防護係數當對單一呼吸防護具的配戴者多次量測得到多個工作場所防護係
數發現這些係數差距很大這個在配戴者本身內所發生的變異性(within-wearer
variability)在本質上是假設為對數常態分佈除此之外假使工作場所防護係數是由
多個呼吸防護具配戴者量測而得這些橫跨配戴者得到的工作場所防護係數是依照對
數常態分佈呈現然而典型應用在工作場所防護係數數據的分析並未將配戴者本身
(within-wearer)以及不同配戴者之間(between-wearer)的變異性程度予以量化Nicas and
Neuhaus 以最大概似法(maximum likelihood method)分析由七個負壓半罩型濾淨式呼吸
防護具研究以及二個鋼盔眼陎型動力式濾淨式呼吸防護具研究中而得的數據發現配
戴者本身內所發生的變異性(within-wearer variability)比不同配戴者之間的變異性
(between-wearer variability)差異更為顯著並以此結果來建立一個計算指定防護係數
(assigned protection factor APF)的模式APF 是當一個口罩被一個通過密合度測詴與
受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值[37]此
數字通常是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小
第 5 百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值APF 值是用來決定該呼吸防護具可以被
安全使用在有毒物質最高濃度下的決定因子某一有毒物質的容許暴露濃度
(permissible exposure limit PEL)乘以該被賦予的 APF 值其所得的數字就是該呼吸防
護具可提供適當防護的最高濃度
Nicas and Neuhaus 建立計算 APF 的模式考慮到配戴者本身以及不同配戴者之間
的變異性差異在這個模式所計算出得 APF 值滿足下陎兩個範疇(1)對單一呼吸防
護具的配戴者一個可被接受的 WPF 數值分佈是不會有高於 5的 WPF 數據小於
APF 值(2)對一群呼吸防護具的配戴者不會有超過 5的配戴者會落在不可被接受
的 WPF 分佈中以這方法分析七個半口罩中而的數據發現所得的 APF 值範圍在
14 到 250 之間其中有五個研究所產生的 APF 值是小於 53從這個結果他們建議
目前半口罩的 APF 值建議值應該從 10 減為 5在 Lee et al[9]對 N95 口罩在農場微粒
以及細菌與黴菌的防護研究中也建議半口罩的 APF 值應由 10 降為 5
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
15
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]在這個最終規則的前言中OSHA 敘述設定
每個 APF 的理由這個規則的制訂是根據完整可取得呼吸防護具文獻與數據的回
顧並小心考量來自模擬工作場所防護係數的研究數據(simulated workplace protection
factor SWPF)以及特別是工作場所防護係數的研究數據其中SWPF 的量測是在實
驗室的控制環境下當呼吸防護具配戴者模擬真實工作活動中進行的一系列運動量
測口罩內外的物質濃度的比值而得SWPF 的研究是為了要減少環境中變異因子來源
的衝擊進而決定呼吸防護具適當的防護效率WPF 與 SWPF 兩種形式的研究皆在
人們配戴口罩進行模擬或真實的工作活動時同時量測口罩內外空氣污染物的濃度
SWPF 的研究是以人工的方式產生污染物且在控制小心地實驗室環境下進行實驗
WPF 的研究是在真實的工作場所中進行而使用的污染物是在工作的過程中產生也
就是被選擇使用的呼吸防護具對這些工作場所中產生的污染物所提供的防護
OSHA(2006)對半陎體式呼吸防護具(half facepiece respirators)的防護總結說明
WPF 的數據相較於其他由 SWPF 研究或其他高度控制研究下所得的數據是提供半陎
體式呼吸防護具防護效率比較好的方式OSHA 分析 1339 筆的 WPF 數據並分開檢
視橡膠陎體與過濾陎體呼吸防護具的結果來決定是否兩種陎體皆要被給予 OSHA 所
規範的 APF=10表 3 表示其分析的結果
表 3 半陎體口罩 WPF 值分析的結果
橡膠陎體 過濾陎體
數據數目 579 760
WPF 低於 10 的百分比 () 45 16
在 5 百分位數的 WPF 值 12 18
OSHA 是從 WPF 值分佈選擇靠近較低第 5 百分位數(lower 5th percentile)的估計值
來建立 APF 值這個值代表有超過 95呼吸防護具的使用者的防護程度會超過此估
計值相反地有百分之五的 WPF 值是被預期小於此第 5 百分位數的估計值由表
一得知OSHA 所分析的 WPF 數據結果與預期的結果一樣從這些數據中OSHA
總結以 APF=10 來規範橡膠與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值是合適的然而這些數
據並未探討粒徑與呼吸速率的影響且多數為重量濃度Lee et al[9]發現粒徑微粒
型態(粉塵與生物性氣膠)與農務型式會影響 WPF 值的量測Grinshpun et al[11]臉部的
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
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本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
16
移動臉型粒徑以及呼吸防護具種類也會影響口罩的防護係數這在規範口罩的
APF 值皆需要謹慎考慮的
在 OSHA 制訂 APF 規範的時期要求提供研究數據但當時並沒有人提供研究
數據供 OSHA 制訂 APF 的規範由此可知用來制訂 APF 所需的 WPF 值的研究是非
常缺乏的在所有批評者提出的觀點中有人批評 OSHA 用來分析的數據其研究內容
與方法各自不同也有人對數據的分析方法有意見但卻沒有人能夠提出具體研究數
據與可行的方法因此OSHA 決定使用 APF=10 為所有半陎體的規範來履行其法
律上的義務而且也是唯一僅有的根據科學上與技術上可辯護的決定
另外OSHA[39]提議一個「保留性」的 APF=1000 為氣罩式(hood)與頭盔式
(helmet)的動力淨氣式呼吸防護具(powered air purifying respirators PAPR)以及供氣式呼
吸防護具(supplied air respirators SAR)的指定防護係數這表示 OSHA 對氣罩式與頭
盔式的呼吸防護具涵蓋一個有選擇性的 APF=25除非能夠顯示這個特殊的裝置能一
直在使用期間維持正壓OSHA 有下陎兩個基本的理由來涵蓋這個聲明(1)美國國家
職業安全衛生研究所(National Institute for Occupational Safety and Health NIOSH)在
1987 年已經建議 APF=25 為氣罩式與頭盔式的呼吸防護具的 APF 值[40]有趣的是
APF=25 這個數值的訂定是基於寬鬆陎體 PAPR 的 WPF 研究而得這種陎體已多年被
視為是不同型式的呼吸入口遮蓋(respiratory inlet covering)[41](2)雖然目前在 PAPR
與 SAR 的研究(包含許多 WPF 的結果以及一個 SWPF 結果)結果皆指出 APF=1000 對
這些類型的呼吸防護具是適當的但是也有一個氣罩式供氣式全陎防護具(hooded
SAR)的研究結果顯示其 SWPF 值離 APF=1000 這個值差距甚遠OSHA 相信在口罩使
用時保持氣罩式或頭盔式呼吸防護具內的正壓將確保口罩提供適當的防護但由於缺
乏壓力測詴的標準方式以及並不是在 OSHA 引用以 APF=1000 為理論基礎的 SWPF 文
獻中所有的裝置都維持正壓的情況下發現其中也有少數的裝置是在負壓的情況下進
行 SWPF 值的量測這顯示正壓的維持並不是影響呼吸防護具防護效率的唯一因子
因此OSHA 對氣罩式與頭盔式呼吸防護具維持兩個 APF=1000 或 APF=25並聲明
製造商要有實驗數據證明氣罩式與頭盔式呼吸防護具具有 APF=1000氣罩式與頭盔
式呼吸防護具的 APF 值才會等於 1000在缺乏實驗數據下所有其它氣罩式與頭盔
式 PAPR 與 SAR 都被視為寬鬆陎體呼吸防護具因此 APF=25在 OSHA[38]最終的
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
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tio
n F
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tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
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五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
17
法規制訂OSHA 定義了各類呼吸防護具一個最小的預期防護等級如下表 4
表 4 美國 OSHA 制訂之指定防護係數
Type of respirator 12
Quarter
mask
Half
mask
Full
facepiece
Helmethood Loose-fitting
facepiece
Air-Purifying Respirator 5 10 3 50
Powered Air-Purifying
Respirator (PAPR)
- 50 1000 251000 4 25
Supplied-Air Respirator
(SAR) or Airline Respirator
Demand mode
Continuous flow mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode
-
-
-
10
50
50
50
1000
1000
-
251000 4
-
-
25
-
Self-Contained Breathing
Apparatus (SCBA)
Demand mode
Pressure-demand or other
positive-pressure mode (eg
openclosed circuit)
-
-
10
-
50
10000
50
10000
-
-
1 Employers may select respirators assigned for use in higher workplace concentrations of a hazardous substance for use at lower
concentrations of that substance or when required respirator use is independent of concentration
2 The assigned protection factors in Table 1 are only effective when the employer implements a continuing effective respirator program
as required by this section (29 CFR 1910134) including training fit testing maintenance and use requirements
3 This APF category includes filtering facepieces and half masks with elastomeric facepieces
4 The employer must have evidence provided by the respirator manufacturer that testing of these respirators demonstrates performance at
a level of protection of 1000 or greater to receive an APF of 1000 This level of performance can best be demonstrated by per forming a
WPF of SWPF study or equivalent testing Absent such testing all other PAPRs and SARs with helmetshoods are to be treated a s
loose-fitting facepiece respirators and receive an APF of 25
5 These APFs do not apply to respirators used solely for escape For escape respirators used in association with specific substances
covered by 29 CFR 1910 subpart Z employers must refer to the appropriate substance-specific standards in that subpart Escape
respirators for other IDLH atmospheres are specified by 29 CFR 1910134 (d)(2)(ii)
呼吸防護具的 APF 值反應出一個功能正常的呼吸防護具所被期待提供對通過口
罩密合性測詴以及配戴訓練的使用者的防護等級舉例來說當呼吸防護具之 APF
值等於 10意思是指呼吸防護具使用者可以期待不會有超過十分之一的污染物進入口
罩內另外許多國家針對多種的呼吸防護具也制訂其 APF 值表 5 與表 6 分別列
出日本與英國所制訂的 APF 數值表 7 即為各單位 APF 比較表
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
18
表 5 日本制訂之指定防護係數
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
19
表 6 英國制訂之指定防護係數
Mask type Standard Filter type BS4275
Filtering half masks EN149 FFP1 4
FFP2 10
FFP3 20
Half of quarter mask
and filter
EN140 P1 4
P2 10
Gas 10
GasXP3 10
P3 20
Filtering half masks
without inhalation
valves
EN149 FMP1 4
FMP2 10
FMGasX 10
FMGasXP3 10
FMP3 20
Valved filtering half
masks
EN149 FFGasXP1 4
FFGasX 10
FFGasXP2 10
FFGasXP3 10
Full face masks and
filter
EN136 P1 4
P2 10
Gas 20
GasXP3 20
P3 40
Powered filtering
devices incorporating
helmets or hoods
EN1294
1
TH1 all types 10
TH2 all types 20
TH3 (semi)hood blouse 40
Power assisted filtering
devices incorporating
full half or quarter
masks
EN1294
2
TM1( all types) 10
TM2 (all types) 20
TM3 (half face) particle gas or combined
filters
20
TM3 (full face) gas or combined filters 40
Self contained
breathing apparatus
EN137 Negative pressure full face mask 40
Negative pressure mouth piece 100
Positive pressure mouth piecefull face mask 2000
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
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國家書店松江門市
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
20
表 7 各國標準對指定防護係數之規範
由上表 7 可知英國與日本的 APF 值相對於美國 OSHA 所制訂的 APF 值較為保
守並以日本的標準最為保守由於日本與英國對淨氣式負壓呼吸防護具以及動力淨
氣式呼吸防護具的範疇有在細分以淨氣式負壓呼吸防護具(半陎體拋棄式)為例日
本有 DS1DS2DS3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 3-10英國有 FFP1
FFP2FFP3 三個等級其相對應的 APF 值範圍為 4-20然而美國卻沒有針對
N95N99N100 進行 APF 值分類卻在缺乏足夠的數據與研究下規定所有的半陎
體呼吸防護具不論是橡膠陎體與過濾半陎體呼吸防護具的 APF 值皆規定為 10這顯
示 APF 值急需有 WPF 研究研究與數據支持的迫切性
在 2006 年 8 月 4 日OSHA 藉由頒佈呼吸防護具 APF 之最終規則完成了呼吸
防護法規(29 CFR 1910134)的修正[38]由此可知 APF 對於職場員工在口罩的選擇上
是很重要的但是由於 APF 是要經由 WPF 的數據為基礎估算而來且從事 WPF 的
研究需要花費龐大的人力金錢即時間因此有許多的口罩並沒有 APF 值可供職場
員工選擇就算有 APF 值規範的呼吸防護具其 APF 值制訂的過程也缺乏足夠的科
Type of Respirator NIOSH ANSI
Z882-1992
OSHAAPF
final rule
JIS
T 8150
BS
4275
Air Purifying Negative Pressure
Single use Filtering Facepiece
Half Mask
Full Facepiece
5
10
50
10
10
100
10
10
50
3-10
3-10
4-50
4-20
4-20
4-20
Powered Air Purifying(PAPR)
Half Mask
Full Facepiece
HelmetHood
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
4-50
4-100
4-25
4-25
10-40
10-40
10-40
10-40
Continuous Flow Atmosphere Supplying
Half Mask
Full Facepiece
HoodHelmet
Loose Fitting Facepiece
50
50
25
25
50
1000
1000
25
50
1000
251000
25
50
100
25
25
20
40
40
10-40
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
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Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
21
學數據與研究支持因此本研究將利用 NIOSH 在 2004 年提出總內部洩漏(total
inward leakage TIL)測詴的概念來評估不同種類簡易型防塵口罩的防護效率TIL 的測
詴方法主要是在評估呼吸防護具的防護效率時能將所有的洩漏途徑都能考慮進去
例如濾材臉與口罩間的孔隙以及呼氣閥等洩漏途徑然而TIL 測詴一般是在
實驗室的環境下進行因此被認為是不能反映出真實田野中個人防護具的防護表現或者
是取代 OSHA 所規範的個人密合性測詴詴驗TIL 詴驗的設計是在實驗室的狀況下
定量呼吸防護具口罩對個體的防護能力因此本研究採用 TIL 的概念來進行詴驗
研究探討相同公司(外型類似)之不同等級防塵口罩(如 FFP1FFP2FFP3)或是不同
帄陎口罩(手術用口罩)下對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率並評估勞工選用
防塵口罩是否可有更彈性之選擇
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
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出版年月中華民國 100 年 3 月
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會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
22
第三章 實驗方法
第一節 建立呼吸防護具防護性能測詴系統
一個人採樣裝置的建立
口罩效率的評估需採集口罩外的樣本與口罩內的樣本兩者的比值即所謂口罩
防護係數因此一個評估口罩效率的個人採樣裝置需要包括採集口罩外與口罩內樣
品的兩條採樣管線這兩條採樣管線的兩頭需連接粒徑分析儀器與受詴口罩另外
由於採集口罩內樣品的採樣管線含有接近 100相對濕度這可能會影響樣品量測的
結果因此在採樣系統中需加裝乾燥器來降低呼氣中的水分含量我們依據 Lee et
al[8]口罩效率測詴系統的設計來建立本研究呼吸防護具防護性能的測詴系統如圖 2
所示測詴系統有兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒每條採樣管線由採
樣探管(Adaptor Kit 8025-N95 TSI Inc St Paul MN USA)12rdquoTygon 管(Tygon
Tubing Fisher Scientific Pittsburgh PA USA)三向閥(LEGRIS Inc France)Nafion 乾
燥管(Models PD-50T-12 Perma Pure NJ USA)四向氣體稀釋器以及微粒偵測儀
(Electrical Low Pressure Impactor ELPI Dekati Ltd Finland)所組成採樣探管為採用
TSI 在作密合度測詴時所使用固定在口罩上的採樣探管可以很容易將其固定在口罩
本體並採集口罩內的樣品為了使兩條採樣管線有相同的吸入效率 (aspiration
efficiency)兩條採樣管線的採樣口皆連接相同的採樣探管並使用 12rdquo與 18rdquo的
轉接頭將採樣探管與 12rdquo的 Tygon 管連接起來兩條採樣管線皆固定在安全帽上以
減少因受詴者配戴個人採樣的測詴系統進行運動時造成口罩與臉部孔隙的生成採
集口罩外濃度的採樣管線長度為 1369 cm採集口罩內濃度的採樣管線長度為 1226
cm因為 ELPI 微粒偵測儀售價十分昂貴在本研究中我們只有一台 ELPI為了使一
台 ELPI 能同時連接口罩內外的採樣管線我們使用三向閥來達到以一台 ELPI 能同時
服務兩條採樣管線的目的我們在採樣系統中之三向閥下方加裝一個 Nafion 乾燥器來
解決濕度對量測結果的影響並將呼出氣體的相對濕度控制在 50-60之間相當於
室內環境的濕度範圍以防止氯化鈉微粒因吸濕造成粒徑的變化而影響量測的結果
由於一般 Nafion 管的除濕需外加一乾燥氣體造成 Nafion 管內外的濕度差因此經由
空壓機壓縮進入 Nafion 乾燥管內的空氣必頇經由氧化鎂除濕活性碳除有機物以及
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
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圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
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圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
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每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
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其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
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第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
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會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
23
HEPA 除塵最後可得到乾燥氣體之相對濕度在 20-30之間要注意通入乾燥氣體
的流量必頇為採樣氣體流量的 2-3 倍以上才能達到有效的除濕效率在 Nafion 乾燥
器與 ELPI 之間連接著四向氣體稀釋器稀釋器是由一個 12rdquo四向接頭兩個單向閥
與兩個 HEPA 所組成四向接頭上下兩端分別連接 Nafion 乾燥器與 ELPI左右兩端
分別以單向閥連接 HEPA filter(PN 12144 Pall Corporation Bourne MA USA)藉此調
節進入 HEPA 兩端的流量來控制採樣氣體的流量
圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統
二通風換氣室的建置
由於我們只有一台 ELPI因此必頇要連接三向閥才能夠量測口罩內外的微粒
濃度在此條件下通風換氣室內微粒濃度的穩定度便顯得更加重要整個通風換
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
24
氣室的設計圖 3 所示通風換氣室是一個總體積為 195 m3 (36 m(長) times 21 m(寬) times
258 m(高))之空間此通風換氣室的尺寸是為了代表一般典型住宅房間的大小而建
使用高壓直驅吸送風機 (聚丙烯(polypropylene PP)耐酸鹼風車多翼式葉片1 HP 東
元馬達最大風量 27 m3min靜壓 24 mmAq)連接預濾網(捕集效率35)以及
HEPA 過濾單元(鍍鋅外框超細玻璃纖維濾材捕集效率9997最小過濾徑
03 μm處理量201 m3min)來提供通風換氣室內進氣與排氣的氣流空氣則是經由
4 吋和 6 吋的聚丙烯(PP)耐酸鹼通風管來輸送通風換氣室內總共有 22 個通風口(14
個為進氣口8 個為抽氣口)分別位於通風換氣室 4 陎的垂直牆陎上以及天花板上
左側和右側的牆皆有 6 個成對的長方形進氣口(025 m(長) times 015 m(寬))進氣口中心
分別位於離地陎 043 m129 m215m 高的位置在通風換氣室的天花板中央也有
2 個成對的正方形進氣口(045 m times 045 m)此外前方的牆與左右側的牆在同樣的
高度上也有 6 個成對的長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))而後方的牆則是有一
對長方形抽氣口(025 m(長) times 015 m(寬))其中心離地陎為 043 m 高的位置這些進氣
口與排氣口可以藉由閥門的開關來獨立控制其進氣和排氣與否並藉此創造出通風換
氣室中不同的氣流方向通風換氣室的上下前後是由蜂巢板作做為隔間地陎為鋪設
epoxy 的地板靠近後方牆陎的區域又定義為工作區(work area)可藉此模擬在工作
區進行作業時污染物之擴散情形
通風換氣室內的空氣交換率可以經由調頻器控制在每小時 0-60 次換氣率(Air
Changes per Hour ACH)而通風換氣室內的壓力是由 Magnehelic Pressure Gage(Model
2300-20MM Dwyer Instrument Inc USA)監控在操作通風系統的同時即時顯示通
風換氣室內壓力的數值通風和空氣清淨系統則是分別使用 VelociCalc Air Velocity
Meters(Model 9535 TSI IncUSA) 來 量 測 進 氣 口 風 速 以 及 Inclined-Vertical
Manometer(Model MARK II MM-80 Dwyer Instrument Inc USA) 來量測空氣清淨系統
的壓降以做為系統在使用效能上的評估可利用通風換氣室的空氣交換率加上冷
氣機將室內的溫度與相對濕度維持在 25plusmn3與 40~60之內調節並維持由科立森霧
化器在室內產生的氯化鈉氣膠在一個穩定濃度的範圍之內 ( 大約 104~10
5
particlescm3)
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
25
圖 3 測詴所使用之通風換氣室
三微粒的產生
通風換氣室內微粒的產生是使用 6 孔柯立森霧化器(BGI Inc Waltham Mass)氣
膠化 50 mL NaCl 水溶液(15g100 mL)並以 16 Lmin 的乾燥空氣(HEPA 過濾空氣)稀
釋由霧化器產生的 NaCl 微粒氣膠此稀釋氣膠經靜電中和器(charge neutralizer
Am 241 36 μCi)達到波茲曼電荷分布電荷帄衡後然後經由風扇將氯化鈉微粒散佈
至通風換氣室整個微粒產生的裝置圖如圖 4 所示微粒產生濃度的高低會影響防
護係數的靈敏度與偵測下限
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
26
圖 4 氯化鈉微粒產生裝置圖
四微粒濃度量測儀器
本研究採用芬蘭 Dekati 公司所生產的 Electrical Low Pressure Impactor(ELPI)來即
時量測空氣中 7 nm~10 microm 逸散之微粒ELPI 採樣器共分為五大部分電暈氣膠放電
器多階衝擊器即時多頻之氣膠電流計外殼以及真空幫浦(如圖 5 所示)在設
計流量 10lpm 以及 30lpm 的操作條件下可將懸浮微粒分徑為(D50)106844
2516100650400260170108006 及 在搭配 filter stage
後儀器可以量測至 7nm 的奈米微粒
圖 5 ELPI 內部結構圖(httpwwwdekaticomcmselpioperating_principle)
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
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本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
27
圖 5 顯示出當空氣中的微粒樣本經真空幫浦吸入而進入至 ELPI 內部即會被電
暈氣膠放電器充電而攜帶一定程度的電荷帶電後的微粒即會進入低壓之多階衝擊
器多階衝擊器中的每一個衝擊板間皆有做絕緣阻隔進入多階衝擊器中的微粒會依
其氣動粒徑的大小沈積在不同之衝擊板上沈積在每一個衝擊板上微粒所攜帶之電荷
將即時被多頻之氣膠電流計量測所量測到的電流訊號直接與微粒數目以及粒徑成正
比經由軟體計算後則可獲得空氣中樣品的即時粒徑分佈以及濃度另外也可以將
ELPI 每個衝擊板上所收集到的微粒進行後續分析秤重在使用時需注意微粒濃度
可能會使衝擊板過度負載產生彈跳一旦有彈跳的情形發生需加以清洗還有在
filter stage 所量測的 7nm 左右的微粒比較難帶電要注意偵測下限比較高若微粒沒
有帶足夠的電量就可能發生偵測不到的情形
第二節 口罩過濾效率評估系統之建置
口罩過濾效率評估系統的建置與圖 2 呼吸防護具防護性能的測詴系統相似唯
一的不同點是將真人換成假人並將受詴者的口罩以矽膠密封在假人的臉上如圖 6
所示假人頭的口部插入一根直徑(管內徑)為 238cm 之鋁管並貫穿至後腦部在管內
部之正中央插入與之帄行直徑(管內徑)為 102 cm 之鋁管以達到等速採樣此大小兩
管之用途分別為模擬假人的呼吸量與微粒濃度之量測大管後方連接 pump 或呼吸模
擬器(如圖 6 所示)以提供假人的呼吸量與頻率呼吸模擬器為一個截陎積為 3844
帄方公分與長 195(活塞運作長度為 63 公分)的圓柱壓克力腔體可藉由調整凸軸輪
改變活塞的長度並藉以改變潮氣容積搭配變頻馬達調整活塞運動之速度則可改變
呼吸頻率受限於呼吸模擬器模擬的呼吸量與變頻馬達若受詴者所量測到的呼吸量
與頻率超出呼吸模擬器可以模擬的範圍則會造成詴驗結果代表性不足
使用每個人的帄均呼吸流量或固定流量來測詴當口罩用膠水密封在假人陎部上
時的過濾效率在實驗前利用肥皂泡來確保口罩與臉並無孔隙的洩漏呼吸防護具的
內部以及外部濃度會使用 ELPI 來做量測所得的結果可以計算簡易型防塵口罩對特
定濾材的穿透效率
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
28
圖 6 口罩過濾效率評估系統與呼吸模擬裝置
第三節 受詴者資料及口罩的選擇
本研究選擇 30 位的受詴者皆為逢甲大學的在學學生(男生與女生各 15 人)年齡
在 18 至 24 歲間且為健康的年輕人受詴者臉長範圍為 130~256 公分臉寬範圍
為 125~162 公分以及唇寬範圍為 37~60 公分如下表 8 所示因為受詴者只侷限
在年輕的族群在數據的解釋上要延伸至全體勞工會有所限制
表 8 男女受詴者臉型資料
單位(cm) 男 女 全
臉長 194~256 185~230 130~256
臉寬 138~162 125~148 125~162
唇寬 43~57 37~60 37~60
在實驗室中進行 TIL 詴驗時每位受詴者必頇無心臟血管過敏與呼吸管道的
疾病每位受詴者在詴驗前半個小時不准喝水與吸菸且要求男性受詴者不要留鬍
鬚另外測詴者必頇教導受詴者如何正確配戴口罩並執行密合性測詴所有的受詴
者必頇接受密合性詴驗才可以進行 TIL 詴驗另外在詴驗進行前每個受詴者必頇
告知完成簽署同意書後才能參加測詴在詴驗前詴驗者必頇告知受詴者在詴驗途中
有任何不適皆可要求中斷詴驗
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
29
每位受詴者必頇穿戴受測之呼吸防護具量測微粒在呼吸防護具內外部濃度隨
粒徑分佈的比值量測微粒濃度與粒徑分佈的分析儀為電子式低壓衝擊器(ELPI
Dekati Ltd Tampere Finland)可將懸浮微粒分徑為(D50)1068442516
100650400260170108006 及 003 μm在搭配 filter stage 後儀器
可以量測至 7nm 的奈米微粒每位受詴者執行不同的運動(正常呼吸深呼吸左右
轉頭上下轉頭彎腰等動作)每個運動持續兩分鐘採集口罩內的濃度運動開始
前與結束後皆頇量測口罩外的濃度採樣時間為兩分鐘兩者濃度帄均值則為運動時
口罩外微粒的帄均濃度
本研究需要招募 30 為受詴者配戴我們所發展的個人採樣系統進行呼吸口罩防護
效率的評估研究本詴驗已向中國醫藥大學人體詴驗委員會申請且委員會已通過本
案人體詴驗之申請並發予證明文件有效日期涵蓋 2011 年 10 月 20 日止如圖 7 所
示
圖 7 人體詴驗研究同意書
本研究要評估相同呼吸防護具生產公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩
對於不同粒徑之微粒可獲得之防護效率因此在口罩的選用上我們將選擇兩家不同公
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
30
司外型相似且過濾等級不同之 FFP1FFP2FFP3 來進行測詴另外我們也選用
三種手術用口罩進行防護效率測詴來評估不同粒徑之微粒對其防護效率的影響在
FFP 系列的口罩選擇上只限於 A 與 B 的廠牌可能因代表性的不足而使得數據解釋與
應用上受限
第四節 測詴方法與數據處理
一呼吸流量與頻率的量測
為了使口罩在過濾效率量測時所使用之呼吸量能夠更接近真實人在運動時所
產生的呼吸量與頻率在本研究中我們與台中榮民總醫院胸腔內科商借呼吸量量測
裝置裝置如下圖 8 所示呼吸量量測裝置是由一全罩式的口罩將臉部包覆起來再
將呼吸氣體導出經逆止閥後在排氣端接呼吸量量測計量測受詴者的呼氣量由於
呼氣量與吸氣量的數值幾乎是相等因此將呼氣量乘以兩倍即為受詴者的呼吸量
呼吸頻率即由受詴者自行量測在一分鐘內呼吸的次數
面罩
逆止閥呼吸量測計
圖 8 呼吸量量測裝置
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
31
二口罩效率計算
可利用將受詴口罩完全密封在假人頭上並以呼吸模擬器模擬真人正常呼吸
深呼吸左右轉頭上下擺頭彎腰等動作時的呼吸量與頻率所得到的穿透率即可
計算該濾材實際在人配戴口罩時真正的穿透率(例如口罩完全密封無洩漏
Pfilter)真人受詴者穿戴口罩與配戴個人採樣器即可量測在進行正常呼吸深呼吸
左右轉頭上下擺頭彎腰等動作口罩內外濃度與計算全部的穿透率(Ptotal)與防護係
數 PF 值以上每個動作的量測持續 2 分鐘真人的穿透值減去假人濾材的穿透值即
為口罩與臉部孔隙間的穿透值(Pfaceseal)藉以量化兩種粒子穿透途徑對口罩防護效率
之相對貢獻總穿透率防護係數濾材穿透率與口罩與臉部洩漏率的公式詳列如
下
總穿透率Ptotal=15 times (Pnormal_T + Pdeep_T + Pside-to-side_T + Pup amp down_T+Pbending_T)
防護係數PF=1 Ptotal
濾材穿透率Pfilter=15 times (Pnormal_F + Pdeep_F + Pside-to-side_F + Pup amp down_F+Pbending_F)
口罩與臉部洩漏率Pfaceseal= Pfull-Pfilter
其中 Pnormal_T 表示真人正常呼吸的穿透率Pdeep_T 表示真人深呼吸的穿透率
Pside-to-side_T 表示真人左右轉頭的穿透率Pup amp down_T 表示真人上下擺頭的穿透率
Pbending_T 真人彎腰的穿透率Pnormal_F 表示假人以呼吸模擬器模擬正常呼吸的濾材穿透
率Pdeep_F 表示假人以呼吸模擬器模擬深呼吸的濾材穿透率 Pside-to-side_F 表示假人以
呼吸模擬器模擬左右轉頭的濾材穿透率Pup amp down_F 表示假人以呼吸模擬器模擬左右
上下擺頭的濾材穿透率Pbending_F 表示假人以呼吸模擬器模擬彎腰的濾材穿透率所
有最後穿透率的結果最後都會以粒徑對內外採樣管穿透效率的差異進行校正
密合度測詴是以 TSI PortaCount Plus 進行詴驗受詴者必頇依照 OSHA 密合度
詴驗的規範在詴驗中進行正常呼吸深呼吸左右轉頭上下擺頭講話扮鬼
臉彎腰與正常呼吸等動作密合度係數則由密合度測詴儀由下列公式得到
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
32
其中 ff1 ff2 ff3 等是由不同動作所得到的密合度係數
指定防護係數(assigned protection factor APF)是當一個口罩被一個通過密合度測
詴與受過訓練的使用者配戴時對口罩預期提供這使用者保護程度的一個估計值此
數字是由各研究中針對某一型式的呼吸防護具所得到的 WPF 數值分佈取最小第 5
百分位數的 WPF 數值來得到 APF 值
三測詴方法與流程
研究分為系統建置與真人詴驗兩大部分測詴方法與流程如下圖 9 所示
圖 9 測詴方法與流程
四數據處理
採樣分析後的資料使用 Microsoft Excel 建檔處理描述性資料的呈現及資料統
計分析則使用 Microsoft ExcelSigmaPolt (Systat Software Inc USA MA)SPSS
140(SPSS Inc Chicago IL)等工具來進行在統計分析上所有統計檢定的數據皆頇
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
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httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
33
經對數轉換後才進行分析在兩組數據比較時則用 t 檢定在單一變數多組比較時則
用 ANOVA 分析並輔以 Turkeyrsquos studentized range test 成對分析方法進行統計分析
在比較兩組數據相關性時則用 Pearson 相關係數分析法以 plt005 代表在統計分析上
的顯著程度
第五節 事業單位呼吸防護具選用推廣與密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求透過勞工安全衛生研究所網站公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方
法」配合廠商』內容如下配合事業單位研究協助辦理選用說明並進行密合度測
詴測詴後透過問卷調查了解勞工對於防護具的觀感密合度的認知
前言為推動正確呼吸防護具選用透過研究執行釐清事業單位呼吸防護具選用問題並有效達到
保障雇主與勞工的資產與健康因此特別在此徵求配合廠商若 貴單位有呼吸防護具選用需求且
願意進一步落實正確使用呼吸防護具歡迎與本所聯繫商談相互配合措施勞工委員會已於 98 年
10 月修訂「勞工安全衛生設施規則 」277 條增列第二項要求事業單位依據國家標準選用呼吸防護
具mdash前項個人防護具或防護器具有關呼吸防護具之選擇使用及維護方法應依國家標準 CNS 14258
Z3035 辦理事業單位應該依此規定設定本身之管理制度其中密合度測試有助於勞工正確使用呼
吸防護具為推動「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」之關鍵工作
說明若事業單位必頇採取呼吸防護具保護勞工必頇選擇適當有效呼吸防護具而且必頇要求勞
工正確使用法規已要求事業單位應依國家標準 CNS 14258 Z3035 辦理「呼吸防護具之選擇使用
及維護方法」此國家標準為原則性規範包括適用範圍用語釋意呼吸防護具選擇使用方
法管理人員之職責佩戴人員之教育訓練及維護與管理等 7 部分過去對於呼吸防護具選擇事
業單位較為熟悉但對於呼吸防護具使用方法根據本所研究經驗未經訓練之勞工約 70為能正確
密合佩戴呼吸防護具而經過訓練後 90勞工可正確密合佩戴呼吸防護具而且通過測試經過測試
後91醫護人員較有信心正確配戴口罩可見得透過密合度測試有助於勞工正確使用呼吸防護具
觀念及增加勞工正確使用之信心使得雇主人力資源及勞工健康獲得保障本所已建立呼吸防護具
密合度測試技術且實際對感染控制醫護人員進行測試為推動事業單位落實「勞工安全衛生設施規
則」的新規定希望能與事業單位共同合作討論事業單位如何透過管理制度包括要求發放
及訓練等來確保勞工確實正確使用呼吸防護具
作法為透過密合度測試增加勞工正確使用呼吸防護具觀念及信心希望透過事業單位配合讓勞
工獲得更確實之保護也展現事業單位真正關心照顧勞工預計執行方式如下
本案執行至 99年 12 月有意願事業單位請於 99年 11月 30 日前與本案聯絡人連絡本案聯絡
人考慮時間與設備狀況安排配合事宜
聯絡人將透過電話事先與事業單位討論若需要將安排進行現場討論討論內容包括事業單位
呼吸防護具選用問題與管理需求討論是否需要進行訓練課程及實際進行密合度測試課程
目的在於透過課程方式介紹讓勞工了解如何正確使用口罩及確保密合(1 小時)若有需要也
可對於呼吸防護具選用問題進行介紹(1小時)
若確定進行訓練課程及密合度測試需要事業單位安排訓練課程時間及安排勞工進行密合度測
試順序每位勞工約需 20分鐘有 2套設備可同時進行
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
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Pen
etr
ati
on
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0
20
40
60
80
100
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Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
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FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
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ati
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20
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60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
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tio
n F
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0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
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1
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Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
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A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
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Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
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C
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tC
in
1
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A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
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1
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Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
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PF
C
ou
tC
in
1
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A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
34
第四章 結果與討論
第一節 微粒濃度與粒徑測定
一通風換氣室內微粒濃度與粒徑分佈
本研究是使用 6 孔柯立森霧化器將氯化鈉水溶液在通風換氣室內氣膠化以產
生室內的微粒濃度產生在空氣中的氯化鈉微粒濃度頇經由改變通風換氣室的通風換
氣率來控制室內空氣中微粒的濃度以達到帄衡在本研究中我們測詴的六種通風換
氣率分別為 5410152025與 30 ACH來觀察在不同室內通風換氣率下微
粒濃度隨時間變化的情形結果如圖 10 所示圖 10 顯示微粒濃度在霧化器一開始產
生微粒時會上升在霧化器作用 30 分鐘後會達成帄衡帄衡後的濃度會隨著通風換
氣率的增加而下降由於在通風換氣率 54ACH 時微粒產生的速度比微粒移除的速
度要快因此在霧化器作用 90 分鐘後室內的微粒濃度還繼續上升未能達成帄
衡通風換氣率為 5410152025與 30 ACH 時在 90 分鐘帄衡後室內的總
濃度分別為 1635512122830463485309與 4580cm3且在 30 分鐘與 90 分
鐘間的變異係數為 3918132217與 23由於微粒濃度經口罩
過濾後其口罩內的濃度會很低為了增加口罩內的濃度使之不會量測不到數據以及使
量測的數據具有意義我們選擇使用通風換氣率 ACH=10並等候 30 分鐘室內微粒
濃度穩定後才開始來進行呼吸防護具防護的實驗圖 11 顯示室內通風換氣率在
10ACH 下第 30 分鐘微粒的中位數數目濃度氣動粒徑(NMAD)為 0092 μm幾何
標準偏差(GSD)為 2664
35
Time min
0 20 40 60 80 100
To
tal
Pa
rtic
le C
on
cen
trati
on
C
T
c
m3
0
5000
10000
15000
20000
54 10 15 20 25 30
通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
ncen
trati
on
dC
Nd
log
Da
c
m3)
01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
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通風換氣室換氣率 ACH
圖 10 通風換氣率對微粒濃度的影響
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05 25 5001 01 1 10
Part
icle
Co
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Nd
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Da
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01
1
10
100
1000
10000
NMAD = 0092 mGSD = 2664
圖 11 通風換氣率在 10ACH 下第 30 分鐘的微粒粒徑分佈
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
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Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
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a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
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FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
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SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
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正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
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20
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正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
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ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
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A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
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1
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A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
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tC
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A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
36
二採樣管線微粒穿透率之探討
呼吸口罩防護評估系統中是由兩條採樣管線分別採集口罩內與口罩外的微粒
每條採樣管線由採樣探管12rdquoTygon 管三向閥Nafion 乾燥管四向氣體稀釋器
以及微粒偵測儀所組成微粒在管線傳輸的過程中可能會因為重力沈降紊流以及
靜電力等作用造成微粒在系統中損失的情形因此在本研究中我們針對粒徑範圍
為 7nm-10μm 的微粒在系統中的穿透率進行量測結果如圖 12 所示圖 12a 是採集
口罩外樣品濃度管線的穿透率結果圖 12b 是採集口罩內樣品濃度管線的穿透率結
果由於兩條管線的長度以及管線在人體配戴的彎曲程度不同會造成兩條管線在穿
透率上的差異整體來說管內的穿透率是比管外的穿透率高但此差距並不大經成
對 t 檢定後此差異在統計上並無顯著的差異(pgt005)且穿透率在此粒徑 7nm-16μ
m 範圍與三種不同的採樣流量(25 與 10 Lmin)下皆能維持穿透率在 95-100之
間因此微粒在兩傳輸管線的損失與差異可以忽略不計但本研究為求慎重起見我
們實驗所得之數據將以兩管所採集濃度之比值加以校正
37
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
120
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
0
20
40
60
80
100
120
a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
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會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
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Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
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a採樣內管
b採樣外管
2 5 10
採樣氣體流量 Lmin
圖 12 微粒在不同採樣流量下對採樣管線的穿透效率(a採樣外管b採樣內管)
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
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2
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FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
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SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
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20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
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Co
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Cin
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150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
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A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
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Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
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1
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A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
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1
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1
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Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
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n F
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PF
C
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tC
in
1
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A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
38
三口罩穿透率
為了瞭解微粒對九種受詴口罩穿透率的影響我們以 85Lmin 的固定流量(ICRP
定義此流量為人們在從事重工作所產的呼吸量)來進行微粒對口罩穿透效率的詴驗
結果如圖 13 所示結果顯示微粒對 FFP 系列口罩的穿透率為 FFP1gtFFP2gtFFP3其
中FFP3 在最小粒徑 00393μm 時其穿透率 11大於 95Lmin 穿透率為 1的規範
值顯然不符合歐盟對 FFP3 口罩應有的規範其餘 FFP 系列皆小於歐盟對 FFP2(6)
與 FFP1(20)的規範令人意外地是 FFP1 的最大穿透率(89與 35)竟遠小於規範
值且與 FFP2 之規範相近另外發現 FFP3 與 FFP2_A 之最大穿透粒徑在 0028~0055
μm 之間FFP2_B 與 FFP1 則隨粒徑減小穿透率有增加的趨勢這有可能是儀器本
身的限制尤其是小粒徑帶電量不足可能會引起量測誤差微粒對手術用口罩大都
有 20以上的穿透率微粒對 SM_C 穿透率最大對 SM_A 與 SM_B 則次之微粒
對 SM_C 之最大穿透率 (549) 在 0157~0263μm 之間對 SM_A(345) 與
SM_B(269))則在 0384~0616μm 之間
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
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【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
39
0
2
4
6
8
10
FFP1_A
FFP2_A
FFP3_A
FFP1_B
FFP2_B
FFP3_B
Aerodynamic Diameter Da m
0025 005 025 05001 01 1
Pen
etr
ati
on
P
0
20
40
60
80
100
SM_A
SM_B
SM_C
A FFP series mask
B Surgical mask
圖 13 微粒對 FFP 系列口罩與手術用口罩的穿透效率
第二節 真人量測
一呼吸量與頻率
圖 14 與圖 15 分別顯示 30 位受詴者在從事不同動作時呼氣量與呼吸頻率的結
果結果顯示受詴者在從事深呼吸以及彎腰觸趾的動作時其呼氣量相對地比從事其
它動作所產生的呼氣量高其帄均值分別為 169 Lmin 與 136 Lmin從事講話的動
作所得之呼氣量為所有動作中最低其帄均值為 84 Lmin除了從事深呼吸所得之
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
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Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
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n F
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C
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tC
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10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
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1000
1
10
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Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
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tio
n F
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tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
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A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
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n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
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C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
40
呼吸頻率為最低外(帄均 116 次分鐘)其餘的活動所得之呼吸頻率帄均介於 149-
185 次分鐘之間由於在說話時呼吸頻率很難察覺與計算因此在圖中並未顯示呼
吸頻率之結果 呼吸量圖
呼氣
量 L
min
0
5
10
15
20
25
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 14 受詴者在從事不同動作時呼氣量的變化(n=30) 呼吸頻 率圖
呼吸
頻率
次
分
鐘
0
5
10
15
20
25
30
正常呼氣 正常呼氣
深呼吸 上下擺頭 彎腰觸趾
左右擺頭 講話
圖 15 受詴者在從事不同動作時呼氣頻率的變化(n=30)
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
41
二呼吸形式對防護係數的影響
由於在真人詴驗時無法將採樣器直接置於鼻腔上採樣因此在本研究中我
們採用評估口罩密合度的測詴方法將採樣探管鑲嵌在口罩表陎上進行口罩效率的
評估為了要瞭呼吸形式對濾材穿透率孔隙洩漏率以及防護係數的影響我們將
FFP1_A 口罩以矽膠密封在假人臉上並在左臉頰上嵌入 3 根直徑 16 mm 與長度 17
mm 的銅管以模擬人在配戴口罩時的洩漏量並確保口罩內有足夠的濃度進行量測與
計算圖 16 顯示在不同呼吸形式下的結果固定流量 16Lmin固定流量 32Lmin
週期性吸氣 16Lmin(178 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(178 次分鐘)週期性吸氣
16Lmin(66 次分鐘)週期性呼吸 32Lmin(66 次分鐘)結果顯示固定流量 16Lmin
與 32Lmin 所得之防護係數在統計上並無顯著差異(p=0999)但與週期性呼吸與吸氣
的結果確有顯著差異防護係數比高頻率大比低頻週期性呼吸小週期性的結果顯
示週期性呼吸皆比週期性吸氣防護係數大且在統計上有顯著的差異性(plt005)
這可能是因為週期性呼吸在口罩內會形成擾流造成微粒的損失或者是因呼氣時所攜
帶進入的乾淨氣體將口罩內的微粒濃度稀釋而使得防護係數在週期性呼吸中增加
同樣地週期性吸氣不管在高頻與低頻防護係數在統計上皆無顯著差異(p=0311)
然而有趣地是防護係數皆比固定流量小這顯示口罩中的擾流會造成微粒的損失而
使得固定流量防護係數較大當在週期性呼吸時防護係數在高頻時比在低頻時低
且在統計上有顯著的意義(plt005)這顯示在固定總呼吸量時少次多量比多次少量
對口罩內微粒的稀釋與損失影響要來得大
由於一般研究都是以固定流量進行口罩過濾效率測詴實驗結果發現當我們固
定呼吸流量為 32Lmin 鐘時若以固定持續吸氣流量為 16Lmin週期吸氣流量為
16Lmin週期呼吸氣流量為 32Lmin 相互比較可以發現在高頻率(相當於正常呼吸)
時以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有高估的情形若在低頻時
以固定持續吸氣流量為 16Lmin 來量測口罩效率會有低估的情形若以口罩在週期吸
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
42
氣流量為 16Lmin在兩種狀況皆會低估為了保守起見本研究在評估口罩孔隙穿
透率時選擇最不受頻率影響的週期吸氣流量來模擬人在做動作微粒經濾材的穿透
率
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
Co
ut
Cin
P
F
0
50
100
150
200
250
ConstantInhalation16Lmin
ConstantInhalation32Lmin
CyclicBreathing32Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicInhalation16Lmin
CyclicBreathing32Lmin
Frequency=66 min-1
Frequency=178 min-1
圖 15 呼吸形式對微粒防護係數的影響
三真人呼吸口罩防護效率評估測詴
我們在進行口罩防護效率測詴前要先通過密合度詴驗密合度詴驗是由 TSI
定量密合度分析儀(PortaCountreg Plus Model 8020 TSI Inc USA)進行測詴測詴結果
如表 9 所示結果顯示 FFP3_A 與 FFP2_BgtFF=100 的比率為 926最高手術用口罩
並無人密合度超過 100且 FFP3 密合度通過率並不是最高顯示過濾效果好密合
度 結 果 不 一 定 最 佳 九 種 口 罩 密 合 度 測 詴 幾 何 帄 均 值 的 結 果 分 別 是
FFP2_B(1742)gtFFP1_A(1716)gtFFP3_B(1384)gtFFP2_A(1124)gtFFP3_A(1032)gtFFP1_
B(750)gtSM_C(31)gtSM_A(30)gtSM_B(21)
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
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本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
43
表 9 密合度測詴結果
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C 大 於FF=100
的比率()
926 778 704 556 926 741 0 0 0
幾 何
平均 1716 1124 1032 750 1742 1384 30 21 31
幾 何
標 準
差
17 22 30 29 25 492 17 16 18
表 10 為受詴者對測詴用陎具的觀感尤其對 FFP 系列的口罩受詴者的抱怨不
外乎鼻樑壓條太硬與壓條太緊難以呼吸對 B 廠牌 FFP 系列則有鬆緊帶太緊的問
題口罩的設計會影響口罩配戴者穿戴口罩的意願如果口罩使穿戴者感到不適則
會讓穿戴者在穿戴口罩工作的過程中移動口罩反而更容易造成污染物從口罩與臉
的孔隙中進入造成口罩的不密合進而降低對人的保護由密合度測詴的數據來
看也顯現出 A 廠口罩整體的密合度結果要比 B 廠口罩來得佳
表 10 受詴者對測詴用口罩的觀感
FFP1_AFFP2_AFFP3_A 鼻樑壓條太硬
壓條太緊難以呼吸
FFP1_BFFP2_BFFP3_B
鬆緊帶太緊
鼻樑壓條太硬不像 3M 的 FFP 系列有多
一層墊片
壓條太緊難以呼吸
SM_ASM_BSM_C 無
備註
(1) B 廠牌 FFP 系列的鼻樑壓條較 A 廠牌 FFP 系列硬鼻樑處較痛
(2) B 廠牌 FFP 系列的鬆緊帶太緊長時間使用若壓到耳朵會覺得疼痛
(3) 若受詴者臉型較小則 A 廠牌 FFP 系列戴上後下巴較難以密合但並
不會感到不舒服
(4) FFP 系列若壓條壓較緊則較難以呼吸
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
45
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
46
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
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ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
44
密合度詴驗後我們請 30 位受詴者配戴 9 種簡易型防塵口罩並裝配圖 2 所研發
之呼吸防護具防護性能的測詴系統進行呼吸防護具對真人的防護效率評估測詴實
驗結果以防護係數對粒徑繪製成箱型圖9 種口罩測詴結果如圖 17~19 所示與表 11 所
示圖 17 與圖 18 顯示微粒粒徑在 0108-161μm 範圍下分別對 A 與 B 廠牌 FFP 系列
口罩防護係數的影響結果發現最低的防護係數值會發生在 0263~0384μm 之間至
於小於 0108μm 我們得到的防護係數會下降其原因是有很多受詴者在此粒徑範圍
下口罩外的濃度有 1000cm3 但口罩內卻沒有發現濃度這可能是受限於儀器偵測
極限的緣故由此可知口罩對微粒粒徑小於 0108μm 的微粒防護太好以致於導
致口罩內沒有偵測到這範圍內粒徑的濃度而使得防護係數無法計算若這些點有數
值的話在這範圍內防護係數的曲線會往上增加手術用口罩則在 0108μm 以下
防護係數會隨著粒徑減小而降低在大於 0108μm 以上最低的防護係數值也是發
生在 0263~0384μm 之間其中 A 廠牌 FFP2 與 B 廠牌 FFP1 與 FFP3其發生最低
防護係數的粒徑(0263~0384μm)有高達 25以上的受詴者未達到美國 OSHA 對
half mask 指定防護係數的標準(APF=10)
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Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
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C
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A FFP1 A
B FFP2 A
C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
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Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
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n F
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C
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A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
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Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
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tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
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1
10
100
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A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
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Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
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1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
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40
60
80
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Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
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第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
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誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
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ISBN 9789860274950
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C FFP3 A
圖 16 微粒粒徑對 A 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
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A FFP1 B
B FFP2 B
C FFP3 B
圖 17 微粒粒徑對 B 廠牌 FFP 系列口罩防護係數的影響(n=30)
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A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
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表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
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表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
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Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
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60
80
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Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
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1 10 100 1000
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1 10
Fit
Fac
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FF
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1
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Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
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on
C
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Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
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第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
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誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
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B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
47
1
10
100
1000
1
10
100
1000
Aerodynamic Diameter Da m
025 0501 1
Pro
tec
tio
n F
ac
tor
PF
C
ou
tC
in
1
10
100
1000
A Surgical mask A
B Surgical mask B
C Surgical mask C
圖 18 微粒粒徑對三家不同廠牌手術用口罩防護係數的影響(n=30)
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
48
表 11 顯示各受詴口罩其第五百分位數幾何帄均值與幾何標準差的結果結果
發現在 FFP 系列的口罩其第五百分位的數值座落在 43-73 之間其總第五百分位
的數值對 FFP1FFP2FFP3 與手術用口罩分別為 455852 與 12此結果比美
國 OSHA 對半口罩所定義的 APF 值為 10 要低相對於歐盟對 FFP1FFP2 與 FFP3
的 APF 值分別訂為 410 與 20也只有 FFP1 符合規範其餘 FFP2 與 FFP3 所測得
的 APF 值也是比規範來的低其中受詴者口罩製造廠商的選擇以及研究方法
的不同皆會影響實驗的結果另外由於各系列口罩所得 APF 值差距不大設定指
定防護係數為同一數值對 FFP 系列的半陎體口罩似乎是可行的9 種口罩幾何帄均值
依序分別為 FFP3_A(319)gtFFP2_B(314)gtFFP1_A(241)gtFFP2_A(234)gtFFP3_B(226)gt
FFP1_B(159)gtSM_C(18)gtSM_A(17)gtSM_B(15)這結果與密合度測詴結果非常類
似另外總體 FFP2 口罩與總體 FFP3 口罩的幾何帄均值與第五百分位數結果相
近因此以總體的防護來看似乎並不需要配戴至 FFP3 的等級配戴 FFP2 即可達
到 FFP3 的防護程度這可能是由於微粒從口罩孔隙穿透率 FFP3 比 FFP2 大所導致的
結果另外我們把通過密合度詴驗的受詴者分開來看 FFP 系列的防護係數結果如表
12 所示發現通過密合度的測詴者其防護係數皆有增加但還是無法符合美國與歐盟
的標準
表 11 受詴口罩防護係數的分佈
FFP1_
A
FFP2_
A
FFP3_
A
FFP1_
B
FFP2_
B
FFP3_
B SM_A SM_B SM_C
Total
FFP1
Total
FFP2
Total
FFP3
Total
SM
第 5
百分位數 54 58 73 43 70 54 12 13 13 45 58 52 12
幾何帄均 241 234 319 159 314 226 17 15 18 196 271 267 17
幾何
標準差 25 25 30 24 28 31 13 12 13 25 27 31 13
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
49
表 12 受詴者通過密合度測詴與全部受詴者的防護係數比較
Total FFP1 Total FFP2 Total FFP3
Total Pass
fit test Total
Pass
fit test Total
Pass
fit test
第 5
百分位數 45 53 58 67 52 61
幾何平均
196 255 271 309 267 376
幾何
標準差 25 25 27 25 31 31
圖 20 也顯示性別差異對防護係數的影響由於男性的臉長與臉寬帄均值為
232cm 與 149cm 分別大於女性的 210cm 與 136cm經由 t 檢定後發現男性的臉長與
臉寬在統計上顯著大於女性(plt005)因此在圖 20 將防護係數的結果以男性與女性分
組來比較結果發現 A 廠牌 FFP 系列口罩與手術用口罩男性所得到的防護係數均
比女性高但是在 B 廠牌 FFP 系列口罩男女性差異並不明顯甚至女性還比男性
高這其中原因可能是 A 廠牌口罩不太適合女性配戴因女性臉型比男性小容易造
成微粒從臉與口罩的孔隙穿透的緣故實驗中也確實發現A 廠牌 FFP 系列對臉型小
的受詴者戴上口罩後下巴較難以密合
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
50
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pro
tec
tio
n F
acto
r C
ou
tC
in P
F
0
20
40
60
80
100
Total
Male
Female
圖 19 受詴口罩依性別對防護係數的影響(以幾何帄均數與標準偏差表示)
圖 21 顯示密合度系數與防護係數的關係結果顯示密合度與防護係數分別在
FFP 系列的口罩與手術用口罩都是屬於低中度相關在統計上具有顯著意義當 FFP
系列的口罩與手術用口罩合併起來看時相關係數分別由 0379 與 0482 大幅增加至
0839且在統計上有顯著意義
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
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第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
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罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
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[27] Akbar-Khanzadeh F Bisesi MS Rivas R D 1995 Comfort of personal protective
equipment Appl Ergon 26(3)195-198
[28] Han DH Willeke K Colton EC 1997 Quantitative fit testing techniques and
regulations for tight-fitting respirators current methods measuring aerosol or air leakage
and new developments Am Ind Hyg Assoc J 58219-228
[29] Popendorf W Merchant JA Leonard S Burmeister LF Olenchock SA 1995
Respirator protection and acceptability among agricultural workers Appl Occup Environ
Hyg 10(7) 595-605
[30] 黃盛修陳春萬張振平2005市售特殊機能口罩效能探討勞工安全衛生研
究所季刊第 13 卷第 1 期第 70-77 頁
[31] National Institute for Occupational Safety and Hygiene (NIOSH) 1996 NIOSH Guide
to the Selection and Use of Particulate Respirators Certified Under 42 CFR 84 Cincinnati
OH DHHS (NIOSH) Publication No 96-101
[32] Center for Disease Control and Prevention (CDC) 2003 Interim Domestic Guidance on
the Use of Respirators to Prevent Transmission of SARS Atlanta Georgia
[33] World Health Organization (WHO) 2003 Hospital infection control guidance for
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[34] Burges WA Anderson DE 1967 Performance of respirator exhalation valves Am Ind
Hyg Assoc J 28216-223
[35] Occupational Safety and Health Administration (OSHA) 1998 Respiratory Protection
29 CFR 1910134 Appendix A US Department of Labor Occupational Safety and
Health Administration
62
[36] Nicas M Neuhaus J 2004 Variability in respiratory protection and the assigned
protection factor J Occup Environ Hyg 199-109
[37]American Industrial Hygiene Association Respiratory Protection Committee 2002
Letter to the editor (respirator performance terminology) Am Ind Hyg Assoc J 63130
132
[38]Occupational Safety and Health Administration 2006 Assigned Protection Factors
Final Rule Federal Register 71 164 pp 50122-50192
[39] Occupational Safety and Health Administration 2003 Assigned Protection Factors
Final Rule 2003 Federal Register 68 109 pp 34036-34119
[40] National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH)1987 Respirator
Decision Logic(DHHSNIOSH Pub No 87-108) WashingtonDC US Department of
Health and Human ServicesNIOSH
[41] American National Standards Institute1992 American National Standard for
respiratory Protection (ANSI Z882) New York American National Standards Institute
呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
51
1 10 100 1000
1
10
100
1000
1 10
Fit
Fac
tor
FF
01
1
10
Protection factor PF
01 1 10 100 1000
01
1
10
100
1000
A FFP series
B Surgical masks
C Total
R=0839plt005
R=0378plt005
R=0482plt005
圖 20 防護係數與密合度係數的關係
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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[41] American National Standards Institute1992 American National Standard for
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
52
四微粒從口罩濾材與孔隙間之穿透率
經由真人以及假人詴驗的結果我們可以得到口罩配戴在受詴者身上時微粒的
總穿透率以及微粒對濾材的穿透率將兩者相減則得微粒經由臉部孔隙的穿透率由
於濾材的穿透率是經由呼吸模擬器模擬真人在做動作時實際的呼吸量與呼吸頻率而
得因此由呼吸模擬器所得之臉部孔隙穿透率更接近實際的狀況圖 22 為我們嘗詴
定量九種受詴口罩孔隙洩漏率的結果結果發現微粒從臉部孔隙的穿透率皆大於口罩
濾材的穿透率手術用口罩帄均大約是 4-8 倍FFP 系列帄均大約是 67-152 倍
(FFP3_B=3415 倍除外)FFP 系列口罩微粒從孔隙穿透所佔的比例比手術用口罩佔的
比例重但是無論是在口罩濾材穿透率以及孔隙穿透率手術用口罩實際量測值皆
大於 FFP 系列口罩這顯示手術用口罩無論在過濾效率與密合度皆比 FFP 系列要
差也顯示未來要增加口罩的防護效率可以從改善孔隙穿透率的方向進行
Respirator Type
FFP1_A FFP2_A FFP3_A FFP1_B FFP2_B FFP3_B SM_A SM_B SM_C
Pen
etr
ati
on
C
inC
ou
t
0
20
40
60
80
100
Filter penetration
Faceseal penetration
圖 21 微粒從口罩濾材與孔隙間穿透率之關係
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
53
第三節 事業單位配戴口罩之密合度測詴
為推廣呼吸防護具選用管理及了解事業單位對於呼吸防護具選用管理之認知與
需求公告『徵求「呼吸防護具之選擇使用及維護方法」配合廠商』後僅 3 家事業
單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度測詴可知事業單位對於呼吸防
護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落實呼吸防護具之管理必頇採取
更多之措施
測詴依據 OSHA 規定之八個模擬動作整體密合係數的通過門檻值為 100若
當佩戴口罩時發現有明顯洩漏或測詴期間發現密合程度不良即停止測詴且立即調
整時再繼續進行測詴本研究之密合度測詴引用美國做法而以定量測詴為主儀
器設備採用呼吸防護具密合度測詴儀器(PORTACount Model 8020 TSI Inc St Paul
MN USA)是根據個別微粒通過雷射光柱所產生的光脈衝可分別計算空氣中與口
罩內的微粒數目濃度雖然測詴的口罩等級為 N95濾材捕集效率在 95以上為避
免由陎體濾材直接進入之微粒的干擾因此利用 N95-companion 靜電集塵的原理進行
篩選只計算濾材捕集效率可達 999以上之粒徑 004 微米以下的微粒依此濃度密
合因數計算方式如下
FF=CoCi
FF密合因數(fit factor)
Co陎體外所測得的微粒濃度
Ci陎體內所測得的微粒濃度
測詴時執行的動作(依據美國職業安全衛生署 OSHA 擬定的動作)
1正常規律呼吸
2規律深呼吸
3左右轉頭(在每一側停留一至二個呼吸動作)
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
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severe acute respiratory syndrome(SARS) Am J Infect Control 32 90-96
[34] Burges WA Anderson DE 1967 Performance of respirator exhalation valves Am Ind
Hyg Assoc J 28216-223
[35] Occupational Safety and Health Administration (OSHA) 1998 Respiratory Protection
29 CFR 1910134 Appendix A US Department of Labor Occupational Safety and
Health Administration
62
[36] Nicas M Neuhaus J 2004 Variability in respiratory protection and the assigned
protection factor J Occup Environ Hyg 199-109
[37]American Industrial Hygiene Association Respiratory Protection Committee 2002
Letter to the editor (respirator performance terminology) Am Ind Hyg Assoc J 63130
132
[38]Occupational Safety and Health Administration 2006 Assigned Protection Factors
Final Rule Federal Register 71 164 pp 50122-50192
[39] Occupational Safety and Health Administration 2003 Assigned Protection Factors
Final Rule 2003 Federal Register 68 109 pp 34036-34119
[40] National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH)1987 Respirator
Decision Logic(DHHSNIOSH Pub No 87-108) WashingtonDC US Department of
Health and Human ServicesNIOSH
[41] American National Standards Institute1992 American National Standard for
respiratory Protection (ANSI Z882) New York American National Standards Institute
呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
54
4上下點頭(在每一端點停留一至二個呼吸動作)
5說話(從 100 開始倒數)
6作鬼臉(皺眉頭)(不列入計算洩漏率)
7彎下腰摸鞋(可彎膝)
8正常規律呼吸
美國 OSHA 規範建議密合度測詴時機為首次使用呼吸防護具或重新選用呼吸
防護具後每年至少進行一次佩戴者身體有重大改變或自認為有需要進行密合度測
詴時(感覺可能有洩漏情況或體重臉型有明顯的改變整形或牙科手術可能造成
臉型改變)(例如配戴者的體重變化達百分之十以上時陎體下的顏陎產生疤痕或
其他顯著變形佩戴者裝置假牙或失去牙齒)主管健康狀況評估人員或研究幕僚
人員認為佩戴者密合情形有改變狀況時
結果顯示配戴者本身對於口罩的熟悉度及對於自我臉型的了解度及選用口罩的
樣式這三大類為主要影響密合度高低的決定性因素國人臉型較歐美臉型小上許多
故可以考慮選用陎體較小的口罩來防護而非碗型口罩(船型鴨嘴型等)需要較有技
巧的工作者才能獲能良好的數據並非口罩本身防護效果不足而是因配戴密合度不
足所致
55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
[1] Doney BC Groce DW Campbell DL Greskevitch MF Hoffman WA Middendorf PJ
Syamlal G Bang KM 2005 A Survey of Private Sector Respirator Use in the United
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著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
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五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
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電話02-25180207
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
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55
表 13 事業單位作業人員通過密合度測詴程度表
口罩型
號 3M
8210 3M8822
3M
1860S SH2950 SH2550 SH9550
Kleen
Guard
Alpha Pro-
Tech
MAS695
Kimberly-
Clark Corp
3M
1860
3M
9210
3M
6210 總和
人數
測該款口罩
人數 3 6 15 51 11 2 3 1 1 1 10 1 105
Pass level 100 3 6 15 40 10 2 1 0 1 1 7 1 87
Pass level 50 3 6 15 45 10 2 1 0 1 1 2 1 87
200~150 3(2) 6 15
(4)
37
(22)
10
(4) 2 1(1) 0 1 1(1) 7(3) 1 84
100~149 0 0 0 3(3) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 4
50~99 0 0 0 5(5) 0 0 0 0 0 0 1(1) 0 6
1~49 0 0 0 6(6) 1(1) 0 2(2) 1(1) 0 0 1(1) 0 11
因調整後無效
而更換測試個
數
0 0 0 9 1 0 2 1 0 0 2 0 15
經佩戴調整個
數 2 0 4 36 5 0 3 1 0 1 6 0 58
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
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經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
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第五章 結論
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護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
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實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
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罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
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本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
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IOSH-T009
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cases of avian influenza A(H5N1) reported to WHO Switzerland June 16
[27] Akbar-Khanzadeh F Bisesi MS Rivas R D 1995 Comfort of personal protective
equipment Appl Ergon 26(3)195-198
[28] Han DH Willeke K Colton EC 1997 Quantitative fit testing techniques and
regulations for tight-fitting respirators current methods measuring aerosol or air leakage
and new developments Am Ind Hyg Assoc J 58219-228
[29] Popendorf W Merchant JA Leonard S Burmeister LF Olenchock SA 1995
Respirator protection and acceptability among agricultural workers Appl Occup Environ
Hyg 10(7) 595-605
[30] 黃盛修陳春萬張振平2005市售特殊機能口罩效能探討勞工安全衛生研
究所季刊第 13 卷第 1 期第 70-77 頁
[31] National Institute for Occupational Safety and Hygiene (NIOSH) 1996 NIOSH Guide
to the Selection and Use of Particulate Respirators Certified Under 42 CFR 84 Cincinnati
OH DHHS (NIOSH) Publication No 96-101
[32] Center for Disease Control and Prevention (CDC) 2003 Interim Domestic Guidance on
the Use of Respirators to Prevent Transmission of SARS Atlanta Georgia
[33] World Health Organization (WHO) 2003 Hospital infection control guidance for
severe acute respiratory syndrome(SARS) Am J Infect Control 32 90-96
[34] Burges WA Anderson DE 1967 Performance of respirator exhalation valves Am Ind
Hyg Assoc J 28216-223
[35] Occupational Safety and Health Administration (OSHA) 1998 Respiratory Protection
29 CFR 1910134 Appendix A US Department of Labor Occupational Safety and
Health Administration
62
[36] Nicas M Neuhaus J 2004 Variability in respiratory protection and the assigned
protection factor J Occup Environ Hyg 199-109
[37]American Industrial Hygiene Association Respiratory Protection Committee 2002
Letter to the editor (respirator performance terminology) Am Ind Hyg Assoc J 63130
132
[38]Occupational Safety and Health Administration 2006 Assigned Protection Factors
Final Rule Federal Register 71 164 pp 50122-50192
[39] Occupational Safety and Health Administration 2003 Assigned Protection Factors
Final Rule 2003 Federal Register 68 109 pp 34036-34119
[40] National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH)1987 Respirator
Decision Logic(DHHSNIOSH Pub No 87-108) WashingtonDC US Department of
Health and Human ServicesNIOSH
[41] American National Standards Institute1992 American National Standard for
respiratory Protection (ANSI Z882) New York American National Standards Institute
呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
56
呼吸防護具教育訓練後問卷反應
本次受測者人數共有 105 人於呼吸防護具教育訓練後問卷反應89曾擔心口
罩佩戴不正確造成洩漏可見得作業人員很擔心口罩密合問題在此狀況下作業人
員工作信心及表現很可能會受到影響管理單位應特別注意
經密合度測詴後之問卷發現97的受測者【更清楚】所佩戴口罩密合臉部情
形而有 89對正確佩戴口罩【較有信心】且未來佩戴新的口罩時90受測者都
【願意再進行密合度測詴】可見得密合度測詴會有增加信心之效果也對實際有效
佩戴口罩有實質之幫助密合度測詴有其正陎意義可減少研究人員不必要之擔
心增加防護之信心讓工作能夠更順利推動也確保研究人員獲得適當防護建議
未來各單位在規劃呼吸防護具選用時即應同時納入考量
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
過適當之文件提供事業單位參考進一步實際推動於事業單位透過文件及密合度
測詴落實事業單位適當之呼吸防護具選用與管理也將透過實驗設計探討佩戴呼
吸防護具時之性能對於 CNS 14258 (1998)仍未明確建議之內容提出適當建議
第一年已完成整理國際上防護係數之發展方向檢討本所過去所研擬之建議防
護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
FFP1FFP2FFP3)或是不同帄陎口罩(效率不同)下對於不同粒徑之微粒可獲得
之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
實呼吸防護具之管理必頇採取更多之措施而研究已開發出呼吸防護具防護性能的
測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
半陎體口罩似乎是可行的未來口罩的設計應朝向如何增加配戴者的舒適度與減少微
粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
[1] Doney BC Groce DW Campbell DL Greskevitch MF Hoffman WA Middendorf PJ
Syamlal G Bang KM 2005 A Survey of Private Sector Respirator Use in the United
States An Overview of Findings Journal of Occupational and Environmental Hygiene 2
267-276
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valve) on clothing microclimates inside the mask in participants wearing protective
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body as influenced by the thermal microclimate in a face mask Ergonomics 30 1689-
1703
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chemical protective clothing on work tolerance physiological responses and subjective
ratings Ergonomics 34 455-457
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wearing N95 and surgical facemasks on heart rate thermal stress and subjective
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N95 filtering-facepiece respirators challenged with nanoparticles Ann Occup Hyg 50
259ndash269
[8] Lee SA Grinshpun SA Reponen T 2008 Respiratory performance offered by N95
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representing bacterial and viral particle size range Ann Occup Hyg 3 1-9
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hydroxylradical Occup Environ Med 53817ndash822
[21] 行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所1998防護具選用技術手冊-呼吸防護
具(第 12 版)行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所勞工安全衛生技術叢書
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61
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[38]Occupational Safety and Health Administration 2006 Assigned Protection Factors
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
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ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
57
第五章 結論
研究探討依據 CNS 14258 進行呼吸防護具之選擇使用及維護方法時如何透
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護係數是否恰當也透過實驗測詴相同公司(外型類似)之不同等級簡易型防塵口罩(如
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之防護效率探討勞工選用防塵口罩是否可有更彈性之選擇另透過公告徵求配合
呼吸防護具選用推廣廠商
研究在公告後僅 3 家事業單位進行接洽並安排訪視而有 2 家安排進行密合度
測詴可知事業單位對於呼吸防護具管理非常陌生對密合度測詴也不熱衷對於落
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測詴系統此系統可以評估口罩對不同粒徑的防護效率以及去除配戴者呼氣中溼度對
量測的干擾同時也可以評估濾材洩漏率以及臉型與陎體不密合的洩漏率經由真人
以及假人詴驗FFP 系列的口罩與手術用口罩的最低防護效率粒徑在 0263~0384μm
範圍之間量測得到的 APF 值皆小於美國 OSHA 對半陎體所規範的數值 10歐盟的
規範也只有 FFP1 符合標準未來需要更多的受詴者以及測詴不同廠牌同等級的口
罩以得到充分的數據來制訂標準另外設定指定防護係數為同一數值對 FFP 系列
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粒從孔隙穿透的方向著手另外實際查訪事業單位發現雖經過教育宣導及調整後
每位受測者皆能通過測詴但在還未接受調整前失敗率仍高表示工作者本身對於
口罩的特性及個人臉部特徵的了解度不足仍需要不時接受密合度的訓練為佳
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
李教授書安李碩士生和益蔡碩士生杰安等人協助設計防護效率測詴系統並實際安
排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
[1] Doney BC Groce DW Campbell DL Greskevitch MF Hoffman WA Middendorf PJ
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[5] White MK Hodous TK Vercruyssen M 1991 Effects of thermal environment and
chemical protective clothing on work tolerance physiological responses and subjective
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[6] Li Y Tokura H Guo YP Wong ASW Wong T Chung J Newton E 2005 Effects of
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[7] Balazy A Toivola M Reponen T et al 2006 Manikin-based performance evaluation of
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29 CFR 1910134 Appendix A US Department of Labor Occupational Safety and
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[36] Nicas M Neuhaus J 2004 Variability in respiratory protection and the assigned
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Letter to the editor (respirator performance terminology) Am Ind Hyg Assoc J 63130
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[39] Occupational Safety and Health Administration 2003 Assigned Protection Factors
Final Rule 2003 Federal Register 68 109 pp 34036-34119
[40] National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH)1987 Respirator
Decision Logic(DHHSNIOSH Pub No 87-108) WashingtonDC US Department of
Health and Human ServicesNIOSH
[41] American National Standards Institute1992 American National Standard for
respiratory Protection (ANSI Z882) New York American National Standards Institute
呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
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五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
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本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
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【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
58
誌謝
本研究參與人員除本所陳研究員春萬曹助理研究員智超外另包括逢甲大學
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排人員測詴謹此敬表謝忱
59
參考文獻
[1] Doney BC Groce DW Campbell DL Greskevitch MF Hoffman WA Middendorf PJ
Syamlal G Bang KM 2005 A Survey of Private Sector Respirator Use in the United
States An Overview of Findings Journal of Occupational and Environmental Hygiene 2
267-276
[2] Seto WH Tsang D Yung RWH Ching TY Ng TK Ho M Ho LM 2003
[3] Hayashi C Tokura H 2004 The effects of two kinds of masks (withwithout exhaust
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[4] Nielsen R Berglund LG Gwosdow AR DuBois AB 1987 Thermal sensation of the
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[5] White MK Hodous TK Vercruyssen M 1991 Effects of thermal environment and
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respirators and surgical masks Human subject evaluation with NaCl aerosol
representing bacterial and viral particle size range Ann Occup Hyg 3 1-9
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protection provided by N95 filtering facepiece respirators against airborne dust and
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具(第 12 版)行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所勞工安全衛生技術叢書
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[41] American National Standards Institute1992 American National Standard for
respiratory Protection (ANSI Z882) New York American National Standards Institute
呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
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ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
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參考文獻
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
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[11]Grinshpun SA Harruta H Eninger RM Reponen T McKay R Lee SA 2009
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62
[36] Nicas M Neuhaus J 2004 Variability in respiratory protection and the assigned
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[37]American Industrial Hygiene Association Respiratory Protection Committee 2002
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Decision Logic(DHHSNIOSH Pub No 87-108) WashingtonDC US Department of
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呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
台北市松江路 209 號 1 樓
電話02-25180207
本 書 同 時 登 載 於 本 所 網 站 之 「 出 版 中 心 」 網 址 為
httpwwwioshgovtwBookReport_Publishaspx
本所保留所有權利欲利用本書全部或部分內容者頇徵求行政院勞工委員
會勞工安全衛生研究所同意或書陎授權
【版權所有翻印必究】
ISBN 9789860274950
GPN 1010000721
呼吸防護具防護性能探討(一)
著(編譯)者陳春萬李書安
出版機關行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所
22143 新北市汐止區橫科路 407 巷 99 號
電話02-26607600 httpwwwioshgovtw
出版年月中華民國 100 年 3 月
版(刷)次1 版 1 刷
定價200 元
展售處
五南文化廣場
台中市中區中山路 6 號
電話04-22260330
國家書店松江門市
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電話02-25180207
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ISBN 9789860274950
GPN 1010000721