国内外医用以及颗粒物防护口罩标准对比

文章系统介绍并对比了国内外医用防护口罩和颗粒物防护口罩标准及其技术指标,分析了过滤效率、密合性、呼吸阻力等核心指标技术要求的特点和差异,以及不同技术指标对口罩防护效果和适用场景的影响。在此基础上,对不同类型的口罩进行防护等级分类,并提出合理的选用建议,为促进防护口罩的规范化研发、生产和销售提供理论指导。

佩戴口罩运动对心率、血氧饱和度及呼气末二氧化碳影响的Meta分析

目的:口罩是阻隔病毒最重要的防线之一,然而日常活动或运动时佩戴口罩对呼吸循环功能的影响尚存分歧。文章运用Meta分析方法综合定量评价佩戴口罩运动中的心率、血氧饱和度和呼气末二氧化碳,探讨在不同强度、时间运动中佩戴不同类型的口罩对人体呼吸循环系统的影响。方法:截至2023年2月,以“口罩,面罩,N95,训练,运动,跑步,步行,自行车”为中文检索词,以“Masks,Respiratory Protective Devices,N95 Respirators,Surgical Face Masks,Exercise,Resistance Training,Explosive training,Muscle Stretching Exercises”为英文检索词在中国知网和Web of Science、PubMed、Cochrane Library、万方网络数据库进行检索,收集佩戴口罩运动对血流动力学指标影响的试验研究。结局指标包括运动中心率、血氧饱和度和呼气末二氧化碳,共3个连续性变量,运用Stata 16.0软件对所纳入文献的结局指标进行分析,以PEDro量表作为质量评估的工具,采用漏斗图进行发表偏倚的分析。结果:共纳入25篇文献,含健康儿童及成年人共857人。PEDro量表评分6分的研究22项,7分的研究2项,8分的研究1项,总体文献方法学质量较高。Meta分析结果显示:①与对照组相比佩戴口罩进行运动对心率影响不显著(SMD=0.02,95%CI:-0.11-0.15,P=0.81),但会提高呼气末二氧化碳水平(SMD=0.60,95%CI:0.37-0.83,P=0.00),降低血氧饱和度(SMD=-0.28,95%CI:-0.47至-0.09,P=0.03);②强度与持续时间是影响研究间异质性的因素,佩戴口罩进行高强度运动会使心率显著升高(SMD=-0.20,95%CI:-0.36至-0.04,P=0.02),高强度、短时间运动对被试血氧饱和度的影响非常显著地高于其他运动(SMD=-0.40,95%CI:-0.70至-0.10;SMD=-0.25,95%CI:-0.45至-0.04);③对于呼气末二氧化碳水平而言,维持一定强度增加运动时间或进一步增加强度,该指标均会显著升高,达到中等效应量(SMD=0.61,95%CI:0.06-1.15;SMD=0.58,95%CI:0.04-1.13)。结论:①现有的证据表明,戴口罩运动可能有增加呼气末二氧化碳、降低血氧饱和度的不良影响。②不同运动测试时间、强度对3个结局指标的影响程度存在差异。③高强度运动中佩戴口罩会显著提升心率并降低血氧饱和度,维持中等强度进行长时间运动或进一步增加运动强度,均会导致呼气末二氧化碳水平增加。

基于对比学习的多特征融合戴口罩人脸识别

随着计算机视觉技术应用的发展和智能终端的普及,口罩遮挡人脸识别已成为人物身份信息识别的重要部分。口罩的大面积遮挡对人脸特征的学习带来极大挑战。针对戴口罩人脸特征学习困难这一问题,提出了一种基于对比学习的多特征融合口罩遮挡人脸识别算法,该算法改进了传统的基于三元组关系的人脸特征向量学习损失函数,提出了基于多实例关系的损失函数,充分挖掘戴口罩人脸和完整人脸多个正负样本之间的同模态内和跨模态间的关联关系,学习人脸中具有高区分度的能力的特征,同时结合人脸眉眼等局部特征和轮廓等全局特征,学习口罩遮挡人脸的有效特征向量表示。在真实的戴口罩人脸数据集和生成的戴口罩人脸数据上与基准算法进行了比较,实验结果表明所提算法相比传统的基于三元组损失函数和特征融合算法具有更高的识别准确率。

医用外科口罩和一次性使用防护口罩的性能对比

当前市场上口罩种类繁多,为了给消费者选购有效的防护口罩提供参考,选用国内市场销量较大的成人型医用外科口罩和一次性使用防护口罩,利用光学显微镜对两种口罩各层滤料表面进行了微观结构的观察,并对两种产品的孔隙率、面密度、厚度、拉伸性能、刚柔性、液体吸收性、接触角性能进行测试与分析。结果表明,与一次性使用防护口罩相比,医用外科口罩外层非织造材料的断裂强力和断裂伸长率更大,强力较高,韧性较好;内层非织造材料的弯曲刚度更小,材料表面更加柔软亲肤,佩戴更加舒适;各层非织造材料的液体吸收率更高,能够为人的面部提供更加舒适的佩戴环境。

基于纹影成像技术的可视化口罩密合性检测装置的设计与应用

口罩佩戴不当造成的泄漏会显著降低口罩的有效性。现有的口罩密合性测试结果仅判断佩戴口罩过程中是否存在气体泄漏,但无法精确指出气流泄露部位,也不能实时调整口罩佩戴方式。为此,利用纹影成像技术设计口罩密合性检测装置。该技术利用气流对光波的扰动,将肉眼看不到的气流变化转化为可见的图像,从而实现气流的可视化。利用口罩密合性检测装置可观测不同口罩、不同佩戴个体下的口罩气流泄露情况,同时测量泄露气流的纹影面积。使用该装置测试头模或真人佩戴口罩时的密合性,结果显示:头模佩戴医用外科口罩时泄露气流的纹影最明显;不同个体佩戴同类口罩时泄露气流也存在纹影差异。采用医用外科口罩对装置有效性进行验证,数据显示正确佩戴口罩时口罩边缘气流泄漏率为36.83%。

口罩多层材料过滤施工扬尘机理的研究

尘肺病是所有职业病患者中人数最多的一种职业病,受到了国家卫生健康委员会的高度重视。作为预防尘肺病的最后一道防线,口罩的过滤机理成为研究热点。针对口罩的多层材料对施工扬尘的过滤机理,研究首先基于51单片机进行了模拟呼吸试验,并将其与建筑工人真实佩戴口罩的场景作对比,验证其可靠性。其次,利用研制的模拟呼吸装置收集了在施工扬尘环境中不同佩戴时间的一次性使用口罩。最后,使用扫描电子显微镜对收集到的口罩样本进行微观层面污染物的观察,并计算了口罩污染率。研究显示:一次性使用口罩在佩戴8 h后污染率明显上升,因此一次性使用口罩最长佩戴时间不宜超过8 h。鼻翼处内层的污染率高达0.212%,脸颊处内层的污染率高达0.216%,下颌处内层的污染率高达0.174%。在口罩同一部位,对比不同层的污染率发现,口罩内层的污染率最高,其次是口罩外层,最低的是口罩中层。口罩内层污染率最高的原因有3条:(1)模拟呼吸装置与真实人脸的边界条件差距较大,施工扬尘会从通风管和口罩接触的空隙钻进来。(2)国内的一次性使用口罩大多是参照国外设计资料生产,不符合中国人的面部特征,很多施工扬尘直接通过口罩侧边进入了口罩内部。(3)施工扬尘的粒径集中于2~4μm,在口罩外层就被拦截。研究结果对施工扬尘的环境中一次性使用口罩的多层材料选用具有参考意义。同时,研制的模拟呼吸装置为今后实验室研究尘肺病防治提供了一种新的试验手段。

基于SOM-BP的全自动口罩机传动系统故障检测

针对口罩机在多工序生产中故障特征难以诊断的问题,提出了一种基于自组织映射(SOM)和误差反向传播网络(BP)的故障检测模型。首先针对4种减速机故障类型搭建SOM-BP复合型神经网络模型并完成检测分类,其次通过提取原振动信号的20组时域和频域参数作为SOM网络的输入样本进行初步聚类,并根据仿真结果确定最佳竞争层结构,最后将聚类后结果输入BP网络进行预测并完成分类,实现故障检测。研究结果表明,7×7竞争层结构下的SOM-BP复合型神经网络对于减速机的8种时域和频域参数的检测效果最优,分类准确率可达93.5%,173次迭代即可收敛,数据拟合度最高达0.99876,达到实际检测要求,验证了该方案的有效性和可行性。

隧道施工作业人员佩戴颗粒物防护口罩适合性及影响因素分析

目的分析隧道施工作业人员佩戴颗粒物防护口罩适合性与工人头面部尺寸之间的关系,探索相关影响因素。方法选择某隧道施工作业现场工人200人为研究对象,调查个人基本信息,测量身高、体重,使用TSI Pro+8038、8048进行折叠式和杯式口罩适合性检验,手持三维扫描仪进行头面部尺寸测量。结果适合性检验单因素分析,研究对象佩戴口罩形状和所属民族对通过率的影响差异有统计学意义(P<0.05)。通过组与未通过组头面部尺寸测量显示,折叠式口罩9501V+额最小宽,9502V+两耳屏间宽,杯式口罩8576两耳屏点间颌下弧长、两下颌角宽、鼻宽和BMI,8577头冠状弧、耳屏鼻根长、两耳屏点间颏下弧长、颈围、形态面长和BMI差异有统计学意义(P<0.05)。适合性检验多因素分析,形态面长、鼻宽和BMI值与适合性检验通过的概率呈正相关,口宽值呈负相关。相较于折叠式口罩,杯式口罩通过的概率更大。头面部尺寸分栏总体覆盖率为85.0%,折叠式和杯式口罩的#5、#7、#8、#10通过人数较多。结论对于本次现场研究的施工作业人员,杯式口罩较折叠式口罩更为适用;形态面长、鼻宽和BMI的值越大,口宽的值越小,适合性检验的通过概率越高,结合我国头面部尺寸分栏标准,形态面长可作为快速选择口罩的主要判断依据,鼻宽、口宽以及BMI可作为适合性检验的主要参考依据;为提高呼吸防护效果,建议通过适合性检验为工作人员筛选合适的口罩类型。

基于7~10岁儿童防护口罩设计的面部特征

为设计研发更贴合儿童面部的防护口罩,运用三维扫描技术采集130名7~10岁儿童的面部数据,获取了包括面宽、形态面长、耳屏颌下弧长等10项面部指标,探索儿童面部发展规律及脸型分类。运用Pearson相关性分析挖掘各面部指标的发育相关程度,通过独立样本t检验分析面部指标在性别上的差异,使用主成分因子分析提取能反映面部数据的3个主要因子;基于主成分分析结果,结合K-means聚类将儿童脸型分为狭面型(44.9%)、中面型(32.2%)和阔面型(22.9%),提出按脸型分类进行儿童防护口罩设计的理念。

基于深度学习的口罩佩戴识别方法研究

针对自动检测口罩佩戴的问题,提出了一种基于深度学习的口罩佩戴识别方法。使用YOLOv3网络为框架构建深度学习模型,并设计和完善了训练数据集。经过对网络模型的训练,成功解决了普通场景中单目标口罩识别问题。同时针对该模型在多目标检测中出现的检测置信度较低和部分目标无法识别等问题,进行了训练加强。通过对测试集的数据进行测试和分析,该方法具有较高的平均准确率(mean average precision, mAP)和稳定性。

电子设计基础训练教学探索——以口罩静电特性测量为例

在教育教学改革的大背景下,该文通过口罩经典特性测量实验这一具体案例,阐述工程基础实验课程电子设计基础训练的教学实施方法与效果。该实验从生活中的热点问题出发,通过实验原理教学、实验过程指导和实验考核验收等环节,融入设计开发、工程思维等理念,使学生能够制作电子产品、解决实际问题,引导学生从“小实验”感悟“大工程”。该实验加深学生对电子信息系统的认识,培养他们的实践能力和工程创新思维,为日后的专业学习打下坚实基础。

国内外医用口罩标准对比解读与分析

为给检验检测机构和标准管理部门提供参考,分析了中国与美国、欧盟、英国、日本和澳大利亚等国家和地区医用口罩标准体系,对技术指标进行了对比,重点对过滤效率、通气阻力、抗合成血液渗透等重点指标的差异进行了解读与讨论。分析表明,国内医用口罩标准还需要在填补指标空缺、合理设定指标、提高标准要求和关注产品舒适性能等方面进一步完善。

基于YOLOv7-tiny改进的口罩佩戴检测算法YOLOv7-DSC

针对密集人群下口罩佩戴检测实时性差、难以部署到移动端的问题,提出基于YOLOv7-tiny改进的口罩佩戴检测算法YOLOv7-DSC。该算法结合深度可分离卷积改进的SE注意力机制设计了一种轻量化特征提取模块,并结合BiFPN设计了一种加权特征融合模块。经实验验证,YOLOv7-DSC算法在口罩数据集上mAP为96.9%,与YOLOv7-tiny算法相比仅降低了0.5%;相比于YOLOv3-tiny、YOLOv4-tiny、YOLOv5s、MobileNetV3、ShuffleNetV2、GhostNet和Swin-Transformer算法在mAP上分别高出13.4%、11.2%、4.5%、5.7%、5.8%、4.2%和5.1%;在检测精度与YOLOv7-tiny算法相当的情况下,参数量和计算量分别减少了60%和55%,仅为2.4 M和6.0 G,极大地降低了硬件成本。

口罩回收处理机的设计

为解决日常生活中废弃口罩的污染问题,设计了一款口罩回收处理机。首先运用SolidWorks软件构建出口罩回收处理机,由消毒装置、无纺布切割装置和回收装置等三个主模块组成。其次,运用中望3D结构仿真分析软件检验口罩回收处理机关键零部件结构是否满足使用要求。再次,设计整机控制系统,并通过yolov5算法和VL53L0X激光脉冲技术提高口罩识别的准确性和分离速度。最后,制作出实物样机并进行测试。结果表明:口罩回收处理机能够满足日常生活中对废弃口罩无害化处理的要求。

改良版柠檬精油止吐口罩在预防非小细胞肺癌术后患者恶心呕吐的应用

研析不同策略对非小细胞肺癌术后患者并发症干预作用。方法 100例非小细胞肺癌患者落实常规护理,100例非小细胞肺癌患者用改良版柠檬精油止吐口罩;评估不同方案效果差异。结果 两组围术期基本指标、术后恶心呕吐发生率、恶心呕吐严重程度较比,调研组更优,(P<0.05)。结论 改良版柠檬精油止吐口罩临床应用效果确切且显著,适宜对非小细胞肺癌术后患者应用。

五种消毒方法对医用口罩颗粒过滤效率的影响

采用干热法、紫外照射法、75%酒精喷洒法、75%酒精浸泡法、水煮法五种方法处理医用口罩后,分别测定处理前后口罩颗粒过滤效率(PFE),并用扫描电镜观察处理前后口罩熔喷非织造布的纤维结构,以考察不同消毒方式对口罩PFE、熔喷非织造布纤维结构的影响,研究可使口罩重复利用的有效方法。试验发现,干热法、紫外照射法处理的样品,PFE没有发生显著变化。在PFE值较低的区间段(21.3%~41.3%),口罩经过75%酒精喷洒法、75%酒精浸泡法、水煮法三种方法处理后,测得PFE值增加;在PFE值较高的区间段(91.2%~95.2%),测得PFE减小。扫描电镜观察发现大部分口罩经75%酒精喷洒法、75%酒精浸泡法、水煮法三种方法处理后纤维直径减小,而干热法与紫外照射法处理后纤维结构无明显变化。因此,对于PFE较低的口罩,推荐优先选择75%酒精浸泡法、75%酒精喷洒法、水煮法的处理方法对口罩进行消毒。对于PFE较高的口罩,可任意选择上述五种处理方法进行消毒。

废弃一次性医用外科口罩热解动力学分析

为了研究一次性医用外科口罩的动力学特性,在非等温条件下,对口罩的各个组分及混合组分进行热重分析法(TGA)实验,实验结果表明,除了耳绳以外,其余部分裂解特性基本相似。利用无模型法F-W-O法、K-A-S法和Starink法得到的一次性医用外科口罩的平均活化能分别为214.4、213.5和213.1 kJ/mol,利用模型拟合法得到的活化能为216 kJ/mol,与聚丙烯的活化能值相差约5%。在升温速率为40 K/min的条件下,采用无模型法得到的活化能和模型拟合法的结果作为依据,推断出一次性医用外科口罩的热解机理属于随机成核随后生长模型,并构建补偿效应方程验证动力学参数的准确性,为废弃口罩裂解工艺设计和循环再利用提供了理论基础。

融合PVT多级特征的口罩人脸识别研究

呼吸系统疾病的流行使口罩扮演着重要角色,这给人脸识别算法带来了新的挑战。受到多尺度特征融合模型的启发,提出一种基于金字塔视觉Transformer(Pyramid Vision Transformer,PVT)的提取口罩人脸特征的模型。该模型引入自注意力机制来提取丰富的人脸信息,通过融合PVT多个层级的特征向量,来实现对口罩人脸的多尺度关注,相较于传统特征融合模型,具有更高的识别精度和更少的参数量。此外,模型采用Sub-center ArcFace损失函数来提升鲁棒性。模型在大规模模拟口罩人脸数据集上进行训练,并分别在普通人脸、模拟口罩人脸和真实口罩人脸数据集上进行了测试和评估。实验结果表明,所提出的方法与其他主流方法相比,具有较高的识别精度,是一种有效的口罩人脸识别方法。

不同种类口罩防血液穿透性能研究

目的 探究不同种类口罩防血液穿透性能的差异,研究口罩形状对血液穿透的影响,评估口罩的防血液穿透性能。方法 选择三种类型口罩:医用防护口罩(折叠式)、KN95口罩(拱形)、一次性医用外科口罩(平面),对口罩表面拒水层进行测试,通过高速摄影分析血液喷射与流动的形态轨迹,计算不同条件(压力、距离、时间)下口罩表面血液面积。结果 口罩表面均具有疏水性(接触角>130°)。标准条件下(120 mmHg,30 cm),医用防护口罩(折叠式)、KN95口罩(拱形)、一次性医用外科口罩(平面)血液附着面积分别为1.79、2.53、4.72 cm~2;高压条件下(160 mmHg,30 cm),血液附着面积均上升;短距离条件下(120 mmHg,15 cm),医用防护口罩(折叠式)、KN95口罩(拱形)表面血液面积减少,一次性医用外科口罩(平面)血液面积变大;长时间的高压喷射下(60 s,160 mmHg),KN95口罩(拱形)内层出现血液穿透现象。结论 三种口罩合成血液穿透性能均达到国内外最高等级标准。KN95口罩(拱形)排液能力与阻隔性能表现最优,其次为医用防护口罩(折叠式),但在极限条件下KN95口罩(拱形)因出现血液渗透而失效。

外科口罩覆盖N95自吸过滤式防护口罩:增加泄漏风险

本报告通过对相关流体力学和密封压力的分析建模,论证了当N95自吸过滤式防护口罩(N95 FFR)被外科口罩、布口罩或医用口罩(统称为外科口罩)覆盖时,将增加颜面部与口罩之间密封泄漏的潜在风险。以前发表的关于呼吸器压力和泄漏的试验研究也适用于此问题。在可预见的未来,正确使用N95 FFR仍将是保证医护人员安全的重要组成部分,特别是对于那些从事产生气溶胶操作(AGP)(如气管插管)的人员。在考虑泄漏风险时,重要的是要了解哪些因素可能会影响颜面部与口罩之间的密封性。N95 FFR的适配度和密封性会随着反复的穿戴和落纱而退化。据报道,一些N95 FFR再处理或回收技术可以加速这种退化。简而言之,N95型口罩密封性容易受损,可能会受到多种因素的影响。