防塵式呼吸防護具
勞工衛生組．陳友剛
呼吸防護具是用以保護使用者不受來自空氣危害的設備。來自空氣的危害包括懸浮微粒、有害氣體與氧氣缺乏。呼吸防護具的種類繁多，分類方式也極為複雜，對於不同的空氣危害必須使用不同形式的防護具。此處所探討的呼吸防護具將僅限於具防微粒功能者．也就是防塵式防護具。防塵式呼吸防護具的基本操作原理是將含懸浮微粒的空氣通過濾材，藉助濾材的過濾作用捕捉微粒，以達到清淨空氣的目的。
防塵式防護具若依面體內壓力區分，可分為正壓式與負壓式，前者送入面體內的空氣經加壓處理，使面體內壓力高於大氣壓力，可防止污染物洩漏於面體內;後者面體內壓力低於大氣壓力，構造較為簡單(Bollinger etal., 1987)。防塵式防護具大多為負壓式。此外，呼吸防護具也可依面體形式加以區分。面體依對面部覆蓋的程度可分為全面體、半面體與四分面體，其中半面體與四分面體的不同在於前者覆蓋範圍包括使用者的下巴。一常見的棉織單用式防塵口罩即屬四分面體。圖1所示即為各種面體形式。
全面體
半面體
四分面體
圖1 各種面體型式
為使呼吸防護具對空氣危害作業場所勞工具保護功能，各先進國家勞工安全衛生相關法令對呼吸防護具的供應、選擇、使用、儲存、性能測試乃至品管均加以規範;我國「勞工安全衛生設施標準」即規定雇主必須對特定作業場所之勞工提供適當且合格的呼吸防護具。而我國「中央標準局」亦訂有數種呼吸防護具之標準。
濾材捕集微粒的機制
防塵式呼吸防護具利用纖維濾材捕集懸浮於空氣中的粒狀物。織物中的纖維依靠下列機制捕集懸浮微粒(如圖2):
各種沈積機制的強弱與微粒大小與空氣流速等因素息息相關(如圖2)，這些因素影響及濾材性能。因此在進行濾材性能測試時必須對這些因素予以妥善控制。
| 機制 | 圖示 | 效應 | |
| 粒徑 | 流速 | ||
| 衝擊沈積 |  |
+ | + |
| 沈降沈積 |  |
+ | - |
| 擴散沈積 |  |
- | - |
| 攔截沈積 |  |
+ | ? |
| 靜電沈積 |  |
+ | - |
圖2 微粒在纖維附近流場各種沈積機制以及各種因素對機制之效應，+代表具促進效應，-代表具抑制效應，？代表不具直接效應(Bollinger et al., 1987)
性能測試
性能測試是管制市售呼吸防護具性能的手段之一，期使勞工所使用的呼吸防護具之品質合乎一定的標準。呼吸防護具性能測試最基本的項目包括穿透效率與壓力損失，前者關係防護性能，後者關係使用者之舒適度。防護具所使用的材料強度、對視野的影響各國亦有不同程度的規範。
目前各國仍在採用的測試方式之一為「粉塵稱重法」(Dust Gravimetric)，即以在粉塵室均勻混合的一定濃度的石英或滑石粉塵通過防護具濾材達一定時間後，計測濾材下游高效濾網上所沈積的粉塵(相當於穿過測試濾材的粉塵量)，同時在測試過程中觀察測試濾材上下游壓差變化情形。此類方式目前仍為美國職業安全衛生研究所
NIOSH、日本JIS防塵口罩標準(JIS，昭和50年)、我國CNS防塵口罩國家標準(CNS，69年，以上均使用石英粉塵)、中國大陸(防塵手冊，1989年，使用滑石粉)所規定採用(如圖3)。雖然我國對防塵口罩訂有國家標準，但國
內目前仍無此種設施。
圖3粉塵秤重法呼吸防護具性能測試所使用的設備，上圖為基本示意圖，下圖為設於美國職業安全衛生研究所之測試設備
前述的粉塵稱重法原是針對測試礦業用呼吸防護具而設計，且受限數十年前之微粒生成與測試技術，所使用的粉塵粒徑較大，高於一般濾材產生最低過濾效率的粒徑;而且需要設立大型粉塵室;所產生之測試粉塵對執行測試人員有健康危害之顧慮，所需測試時間長(超過一小時以上)。目前各國勞工安全衛生觀念已遠較數十年前普及，對呼吸防護具的需求日益增長，再加以懸浮微粒相關科技的進步，呼吸防護具的測試方式已有改良之條件。目前歐洲國家所採行的測試方式是以微粒光學計數設備測試濾材上下游的微粒濃度，再據此推算濾材的過濾效率，所需測試時間極短(一至數分鐘)，所使用的測試微粒為對健康不發生危害的食鹽(CEN,1990)。日本JIS防微塵防護具標準目前亦採用類似方式(JIS，昭和60年)，而美國NIOSH正評估此種方式之可行性。
除了測試方法外，各國對呼吸防護具的測試環境亦有不同的規定。加在測試流量方面，我國、日本、中國大陸均採每分鐘30公升，而歐美各國採每分鐘80公升以上，前者較接近一般休息狀態下之呼吸流量，而後者較接近劇烈勞動或運動之狀況。
圖4所示即為依此原理運作之TSI 8110呼吸防護具測試器。TSI尚有一系列同類型產品。如8160係結合分徑器與凝結計數器以計測濾材對各種不同粒徑單分徑食鹽微粒的過濾效率。
圖4 TSI 8110呼吸防護具測試器，上圖為系統示意圖，下圖為我國勞工安全衛生研究所使用之測試器
密合測試
作業場所勞工除須使用合格的防護具外，還必須使用適當的防護具方能達到防護的功能。一般負壓型呼吸防護具除了濾材的穿透外，大氣中的微粒尚可經由面體與使用者臉部接觸之處以及進排氣閥洩漏入面體，進而造成危害。美國NIOSH建議以密合測試(Fitting Test)解決此種問題。
密合測試可分為定性與定量兩種。定性測試方式是讓受測者配戴自已所選用的面體，進入含有測試劑的測試室，進行一系列可能使面體洩露的動作，如搖頭、原地路步、言語等。若受測者在測試時嗅到測試劑的存在，必須更換面體再進行測試。此種測試必須使用對人體無害，且可由嗅覺感知者，如異戊烷乙酯(即香蕉油)或含氯
化錫的發煙管刺激煙。
定量測試是利用儀器測試面體內外的微粒濃度，由此可得一密合數(Fit Factor),FF:
FF=l00 Co/Ci
式中，Co與Ci分別為面體外與面體內的微粒濃度。
大多數呼吸防護具廠商只能提供三個尺寸的半面體與一尺寸的尺寸的全面體。使用一個廠商所提供的面體不可能滿足每位使用者的需求，因此在密合測試時，至少需能提供兩家廠商的面體，也就是六個半面體與兩個全面體供選擇。使用者可根據測試數據選擇密合因數最高的面體。
除對新進人員外，密合測試須每年重複，如有下列情況之一時須立即進行:
上述措施旨在防止使用者面形改變過多而與防護具面體發生密合不良現象。
參考文獻
