问与答:Gregory Rutledge对公共卫生官员使用的KN95呼吸防护口罩进行了初步测试

在马萨诸塞州,公共卫生官员和其他人正在努力确保个人防护装备(PPE)的安全,以确保卫生保健提供者和直接与Covid-19患者打交道的其他人的安全。由美国政府监管的N95防毒面具和口罩一直供应不足,导致包括马萨诸塞州在内的一些实体和州将KN95防毒面具作为替代选择。

KN95防毒口罩由中国政府根据类似美国N95防毒口罩的规格进行监管,并已被FDA批准在某些情况下紧急使用。N95防毒面具密封在面部,保护佩戴者免受环境中微粒气溶胶的伤害。口罩不合身,但可以保护佩戴者和周围的人不受飞溅和大液滴的影响。

为了评估国家储备中呼吸器的有效性,公共卫生官员求助于马萨诸塞州制造应急反应小组(M-ERT),以帮助快速分析材料和产品。在麻省理工学院,格里高利·拉特里奇教授是这一计划的一部分;他捐赠了实验室的服务,其中包括生成和分析气溶胶的专业设备,以测试用于(或计划用于)呼吸器或口罩的过滤效率和材料的透气性。

拉特利奇对麻省理工新闻谈到了他的实验室正在进行的测试,为什么他会参与其中,以及他的测试帮助填补了早期的空白。他描述了实体如何利用这类数据为决策和指导提供信息,例如马萨诸塞州公共卫生部(DPH)和马萨诸塞州应急管理局(MEMA)在4月24日发布的数据。不过,他警告不要得出过于宽泛的结论,指出像他这样的早期分析有一定的局限性。

问:据报道,周二,州长贝克在新闻发布会上提到了麻省理工学院对KN95呼吸防护口罩的检测,有关报道也提到了这些检测。你能描述一下你的实验室进行的测试和你的发现吗?

答:我们实验室一直对利用静电纺丝技术制备纳米纤维非织造材料感兴趣。“这种材料最有前途的应用之一是作为高效微粒空气(HEPA)过滤器。在我们的研究中,我们之前已经表明,这种纳米纤维过滤器可以将最大穿透颗粒尺寸(MPPS,或最可能通过过滤器的颗粒尺寸)移动到100纳米以下,并去除99%以上的这些颗粒。为了证明这一点,我们在空气中制造了一个20到300纳米的盐颗粒气溶胶,然后测量当空气通过过滤器时,其中的百分之几被过滤掉了,这一特性被称为“过滤效率”。“同时,我们测量了过滤器的压降,这反映了对气流的阻力。

当cod -19危机第一次出现在新闻上时,人们对威胁的规模、以及在未来几周和几个月内缺乏足够的库存或国内生产能力来满足对PPE(尤其是N95呼吸器)的需求有很多担忧。几乎在同一时间,该地区和全国各地的医院都在争相寻找足够的这种设备来保护他们的工作人员和病人。关于合适的替代品,有很多讨论,包括已经通过认证但在美国没有使用的呼吸器比如来自中国的KN95口罩。

像N95呼吸器,KN95s应该移除至少95%的固体颗粒在300纳米,确切的范围气溶胶感兴趣的我们的实验室。不幸的是,也有一些证据来自欧洲,这是前几周,美国的大流行,一些KN95呼吸机的质量控制是不如它可能导致回忆说,比如一个在荷兰。尽管如此,中国的呼吸器生产能力非常强,所以在我看来,英联邦寻找合适的替代品是合乎逻辑的。

很快,很明显,英联邦想要对它收到的kn95进行自己的质量控制。在我的实验室里,我们已经测试了过滤效率和压降,医院正在考虑使用替代过滤材料来保护医护人员和病人。在AFFOA(一家总部位于剑桥的制造创新机构)和M-ERT的帮助下,我们开始测试联邦从各种制造商、捐赠品等处采购的KN95呼吸器所用的材料。

需要明确的是,像N95或KN95这样的呼吸器必须满足一系列的标准,包括对面部形成密封的能力,而我们没有资格认证N95或同等的呼吸器;这种全部能力属于联邦政府。然而,高过滤效率和低压降是必不可少的特性,没有这些特性,呼吸器就无法发挥作用。这两个标准是我的小组应英联邦的要求能够审查的标准。

在过去两周内,应公共卫生部的要求,我们的实验室对来自MEMA库存的40多个不同的kn95进行了一式三份的测试。我们可以将它们在测试中的表现与认证的N95呼吸器进行比较,并迅速区分哪些可以通过N95认证,哪些不可以。后一组在非危急情况下仍然有价值,但重要的是要知道,在大流行前线的卫生保健工作者和应急人员正在获得最佳的可用保护。到目前为止,我们测试过的KN95s中,约有三分之一的表现与宣传的一致。

问:你在麻省理工学院的实验室为什么要参与材料测试?

答:与covid19的战斗最终可能是一场马拉松,但在最初几周,目标是“让曲线变平”,这是一场与时间的赛跑。每个人都想尽自己的一份力,但在缺乏可靠信息的情况下,很难做正确的事情。这就是测试的理由。不幸的是,通常认证N95防护口罩性能的组织非常少,而且由于全国范围的大流行,他们已经经历了很长时间的准备时间。正是在这种情况下,我们意识到,我们可以提供的过滤效率和吸入阻力的初步信息,可以帮助决策者,并帮助他们提供最大的保护,最多的人。

我们认为,在一个非常动态的情况下,我们必须以尽可能快和负责任的速度来满足需求,同时确保我们提供的结果是可靠的,并随着时间的推移得到验证。在这样做的过程中,我相信我们帮助争取了时间,而额外的测试能力已经在全州范围内上线,在麻省理工学院林肯实验室,在纳蒂克的美国陆军作战能力发展司令部(CCDC),以及很快在洛厄尔的马萨诸塞大学。这几个实验室在测试过滤效率、液体渗透(用于外科口罩)和PPE的其他要求方面提供了互补的能力。

我希望澄清的是,我们的检测并不等同于国家职业安全与健康研究所(NIOSH)进行的官方国家检测。同样,我们不提供官方认证或验证。然而,我们收集的初始测试数据使公共卫生官员和其他决策者能够在等待NIOSH过程完成时获得一些光照。

问:当你被要求进行测试时,你会提供什么样的报告?实体如何使用您提供的数据或信息?

答:麻省理工学院通过我的实验室与阿福亚和林肯实验室的同事们的协调努力,为应对covid19大流行贡献了它的检测能力,结果是“按原样”提供的。“虽然我们不能重现测试协议规定NIOSH过滤效率和吸入阻力产生的气溶胶挑战口罩材料和测试执行的条件是为了尽可能模仿,这将是由fda批准的precertification设施时,受到的约束我们的设备和当前危机的要求。

我们只测试过滤材料本身,不测试呼吸器的设计,也不测试它是否“适合”面罩,也不测试任何阀门或其他辅助部件。对于像KN95s这样的人工呼吸器,我们的测试是针对有缺陷或欺诈性的材料进行的检查,并为这些设备的选择、采购和分发提供指导。在其他情况下,我们的数据已被创新团队用于开发新的呼吸器设计,并被制造商用于重新设计其产品线,以增加国内呼吸器供应链。这样的设计往往在很大程度上偏离了我们今天所知道的传统N95,并且需要更长的时间来开发。我们提供了在不同使用条件下分析这些设计的灵活性,我们正在建立一个材料性能评估的数据库,该数据库可能随后被挖掘用于过滤和流动阻力特性,供更多的PPE开发人员使用。

问:你从过去几周的义工活动中学到了什么?

答:麻省理工学院的学生和他们合作的医生、临床医生、科学家和工程师的热情和投入给我留下了最深刻的印象,他们在很短的时间内放弃了他们在解决个人防护装备不足方面所做的工作。其他的例子还有大量生产像面罩一样简单或像呼吸机一样复杂的部件的项目。实验室里的学生,在不确定的时间长时间工作,是这些努力中的明星。这场危机激发了大量基层行动,这些行动通常是并行的,但朝着共同的目标前进。在某种程度上,我的作用是帮助把这些努力引导到最有成效的途径上。

问:你认为公共卫生官员和急救人员最应该注意什么?

答:与一般的学者不同,那些在这次大流行第一线的人受到的训练是每天都要做出决定,而且要迅速做出决定。但是为了做出好的决定,他们需要好的信息,而且他们需要迅速而负责任的信息。我们在这里提供及时、可靠的数据,尽我们所能帮助作出这些决定。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:http://news.mit.edu/2020/testing-kn95-respirators-rutledge-health-0430

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