Center odličnosti za zaščitno opremo in materiale (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Uporabite spodnjo povezavo, da delite celotno različico tega članka s prijatelji in sodelavci.nauči se več.
Agencije za javno zdravje priporočajo, da skupnosti uporabljajo maske za zmanjšanje širjenja bolezni, ki se prenašajo po zraku, kot je COVID-19.Ko maska deluje kot visoko učinkovit filter, se širjenje virusa zmanjša, zato je pomembno oceniti učinkovitost filtracije delcev (PFE) maske.Vendar pa visoki stroški in dolgi dobavni roki, povezani z nakupom sistema PFE na ključ ali najemom akreditiranega laboratorija, ovirajo testiranje filtrirnih materialov.Očitno obstaja potreba po "prilagojenem" testnem sistemu PFE;vendar se različni standardi, ki predpisujejo PFE testiranje (medicinskih) mask (na primer ASTM International, NIOSH), zelo razlikujejo glede jasnosti svojih protokolov in smernic.Tukaj je opisan razvoj "notranjega" PFE sistema in metode za testiranje mask v kontekstu trenutnih standardov medicinskih mask.V skladu z mednarodnimi standardi ASTM sistem uporablja kroglice iz lateksa (0,1 µm nominalne velikosti) aerosole in uporablja laserski analizator delcev za merjenje koncentracije delcev pred in za materialom maske.Izvedite meritve PFE na različnih običajnih tkaninah in medicinskih maskah.Metoda, opisana v tem delu, izpolnjuje trenutne standarde testiranja PFE, hkrati pa zagotavlja prilagodljivost za prilagajanje spreminjajočim se potrebam in pogojem filtriranja.
Agencije za javno zdravje priporočajo, da splošno prebivalstvo nosi maske za omejitev širjenja COVID-19 in drugih bolezni, ki se prenašajo s kapljicami in aerosoli.[1] Zahteva po nošenju mask je učinkovita pri zmanjševanju prenosa in [2] kaže, da nepreizkušene maske skupnosti zagotavljajo koristno filtriranje.Študije modeliranja so dejansko pokazale, da je zmanjšanje prenosa COVID-19 skoraj sorazmerno s kombiniranim produktom učinkovitosti maske in stopnje sprejemanja, ti in drugi ukrepi, ki temeljijo na populaciji, pa imajo sinergijski učinek pri zmanjševanju hospitalizacij in smrti.[3]
Število certificiranih medicinskih mask in respiratorjev, ki jih potrebujejo zdravstveni in drugi prvi delavci, se je dramatično povečalo, kar predstavlja izziv za obstoječe proizvodne in dobavne verige, novi proizvajalci pa so prisiljeni hitro testirati in certificirati nove materiale.Organizacije, kot sta ASTM International in Nacionalni inštitut za varnost in zdravje pri delu (NIOSH), so razvile standardizirane metode za testiranje medicinskih mask;vendar se podrobnosti teh metod zelo razlikujejo in vsaka organizacija je vzpostavila lastne standarde uspešnosti.
Učinkovitost filtracije delcev (PFE) je najpomembnejša lastnost maske, ker je povezana z njeno sposobnostjo filtriranja majhnih delcev, kot so aerosoli.Medicinske maske morajo izpolnjevati posebne cilje PFE [4–6], da jih lahko certificirajo regulativne agencije, kot sta ASTM International ali NIOSH.Kirurške maske ima certifikat ASTM, respiratorje N95 pa NIOSH, vendar morata obe maski prestati določene mejne vrednosti PFE.Na primer, maske N95 morajo doseči 95-odstotno filtracijo za aerosole, sestavljene iz delcev soli s povprečnim premerom 0,075 µm, medtem ko morajo kirurške maske ASTM 2100 L3 doseči 98-odstotno filtracijo za aerosole, sestavljene iz kroglic iz lateksa s povprečnim premerom 0,1 µm Filter .
Prvi dve možnosti sta dragi (>1000 USD na testni vzorec, ocenjeno na >150.000 USD za določeno opremo), med pandemijo COVID-19 pa prihaja do zamud zaradi dolgih dobavnih rokov in težav z dobavo.Visoki stroški testiranja PFE in omejene pravice dostopa – skupaj s pomanjkanjem skladnih smernic o standardiziranih ocenah delovanja – so raziskovalce pripeljali do uporabe različnih prilagojenih sistemov testiranja, ki pogosto temeljijo na enem ali več standardih za certificirane medicinske maske.
Posebna oprema za testiranje materiala maske, ki jo najdemo v obstoječi literaturi, je običajno podobna zgoraj omenjenim standardom NIOSH ali ASTM F2100/F2299.Vendar imajo raziskovalci možnost izbrati ali spremeniti zasnovo ali parametre delovanja glede na svoje želje.Uporabljene so bile na primer spremembe površinske hitrosti vzorca, pretoka zraka/aerosola, velikosti (površine) vzorca in sestave delcev aerosola.Številne nedavne študije so uporabile prilagojeno opremo za oceno materialov mask.Ta oprema uporablja aerosole natrijevega klorida in je blizu standardom NIOSH.Na primer, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) in Joo et al.(2021) Vsa konstruirana oprema bo proizvajala aerosol natrijevega klorida (različnih velikosti), ki se nevtralizira z električnim nabojem, razredči s filtriranim zrakom in pošlje v vzorec materiala, kjer optični merilnik velikosti delcev, kondenzirani delci različnih kombiniranih meritev koncentracije delcev [9, 14-16] Konda et al.(2020) in Hao et al.(2020) Izdelana je bila podobna naprava, vendar nevtralizator naboja ni bil vključen.[8, 17] V teh študijah se je hitrost zraka v vzorcu spreminjala med 1 in 90 L min-1 (včasih za odkrivanje učinkov pretoka/hitrosti);vendar je bila površinska hitrost med 5,3 in 25 cm s-1.Zdi se, da se velikost vzorca giblje med ≈3,4 in 59 cm2.
Nasprotno, malo je študij o vrednotenju materialov mask z opremo, ki uporablja aerosol iz lateksa, ki je blizu standardu ASTM F2100/F2299.Na primer, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) in Lu et al.(2020) Konstruiral napravo za proizvodnjo aerosola polistirenskega lateksa, ki je bil razredčen in poslan v vzorce materiala, kjer so bili za merjenje koncentracije delcev uporabljeni različni analizatorji delcev ali analizatorji velikosti delcev s skeniranjem mobilnosti.[18-20] In Lu et al.Nevtralizator naboja je bil uporabljen za generatorjem aerosolov, avtorji drugih dveh študij pa tega niso storili.Nekoliko se je spremenil tudi pretok zraka v vzorcu – vendar v mejah standarda F2299 – od ≈7,3 do 19 L min-1.Hitrost zračne površine, ki so jo preučevali Bagheri et al.je 2 oziroma 10 cm s–1 (znotraj standardnega območja).In Lu et al. ter Shakya et al.[18-20] Poleg tega avtor in Shakya et al.testirane kroglice iz lateksa različnih velikosti (tj. skupno od 20 nm do 2500 nm).In Lu et al.Vsaj v nekaterih svojih testih uporabljajo določeno velikost delcev 100 nm (0,1 µm).
V tem delu opisujemo izzive, s katerimi se srečujemo pri ustvarjanju naprave PFE, ki je čim bolj skladna z obstoječimi standardi ASTM F2100/F2299.Med glavnimi priljubljenimi standardi (tj. NIOSH in ASTM F2100/F2299) standard ASTM zagotavlja večjo prilagodljivost parametrov (kot je hitrost pretoka zraka) za preučevanje učinkovitosti filtriranja, ki lahko vpliva na PFE v nemedicinskih maskah.Vendar, kot smo pokazali, ta prilagodljivost zagotavlja dodatno raven kompleksnosti pri načrtovanju takšne opreme.
Kemikalije so bile kupljene pri Sigma-Aldrich in uporabljene takšne, kot so.Monomer stirena (≥99 %) se prečisti skozi stekleno kolono, ki vsebuje odstranjevalec inhibitorja aluminijevega oksida, ki je namenjen odstranjevanju terc-butilkatehola.Deionizirana voda (≈0,037 µS cm–1) prihaja iz sistema za čiščenje vode Sartorius Arium.
100-odstotno bombažno platno vezavo (Muslin CT) z nominalno težo 147 gm-2 prihaja iz Veratex Lining Ltd., QC, mešanica bambusa/spandeksa pa iz D. Zinman Textiles, QC.Druge kandidatne materiale za maske prihajajo od lokalnih trgovcev s tkaninami (Fabricland).Ti materiali vključujejo dve različni tkanini iz 100 % bombaža (z različnimi potiski), eno pletenino bombaž/spandex, dve pletenini bombaž/poliester (eno »univerzalno« in eno »blago za pulover«) in mešanico netkanega bombaža in polipropilena. bombažni material za vate.Tabela 1 prikazuje povzetek znanih lastnosti tkanine.Za primerjavo nove opreme so bile iz lokalnih bolnišnic pridobljene certificirane medicinske maske, vključno z medicinskimi maskami s certifikatom ASTM 2100 ravni 2 (L2) in ravni 3 (L3; Halyard) in respiratorji N95 (3M).
Iz vsakega materiala za testiranje je bil izrezan okrogel vzorec s premerom približno 85 mm;na materialu niso bile izvedene dodatne spremembe (na primer pranje).Za preskušanje vpnite tkaninsko zanko v držalo vzorca naprave PFE.Dejanski premer vzorca v stiku z zračnim tokom je 73 mm, preostali material pa se porabi za tesno fiksiranje vzorca.Pri sestavljeni maski je stran, ki se dotika obraza, oddaljena od aerosola priloženega materiala.
Sinteza monodisperznih anionskih polistirenskih lateksnih kroglic z emulzijsko polimerizacijo.V skladu s postopkom, opisanim v prejšnji študiji, je bila reakcija izvedena v pol-šaržnem načinu monomernega stradanja.[21, 22] Dodajte deionizirano vodo (160 mL) v 250 mL trivratno bučko z okroglim dnom in jo postavite v mešalno oljno kopel.Bučko nato prečistimo z dušikom in v prečiščeno, premešano bučko dodamo monomer stirena brez inhibitorja (2,1 ml).Po 10 minutah pri 70 °C dodajte natrijev lavril sulfat (0,235 g), raztopljen v deionizirani vodi (8 ml).Po nadaljnjih 5 minutah smo dodali kalijev persulfat (0,5 g), raztopljen v deionizirani vodi (2 mL).V naslednjih 5 urah s črpalko za brizgo počasi vbrizgajte dodaten stiren brez inhibitorjev (20 ml) v bučko s hitrostjo 66 µL min-1.Po končani infuziji stirena je reakcija potekala še 17 ur.Nato smo bučko odprli in ohladili, da smo zaključili polimerizacijo.Sintetizirano polistirensko lateksno emulzijo smo pet dni dializirali proti deionizirani vodi v dializni cevi SnakeSkin (mejna vrednost molekulske mase 3500 Da) in deionizirano vodo zamenjali vsak dan.Odstranite emulzijo iz dializne cevi in jo do uporabe shranite v hladilniku pri 4 °C.
Dinamično sipanje svetlobe (DLS) je bilo izvedeno z analizatorjem Brookhaven 90Plus, valovna dolžina laserja je bila 659 nm, kot detektorja pa 90°.Za analizo podatkov uporabite vgrajeno programsko opremo za raztopino delcev (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation).Suspenzija lateksa se razredči z deionizirano vodo, dokler število delcev ne doseže približno 500 tisoč štetij na sekundo (kcps).Velikost delcev je bila določena na 125 ± 3 nm, sporočena polidisperznost pa je bila 0,289 ± 0,006.
Za pridobitev izmerjene vrednosti zeta potenciala v načinu fazne analize sipanja svetlobe je bil uporabljen analizator zeta potenciala ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.).Vzorec smo pripravili tako, da smo dodali alikvot lateksa v 5 × 10-3 m raztopino NaCl in ponovno razredčili suspenzijo lateksa, da smo dosegli število delcev približno 500 kcps.Izvedenih je bilo pet ponovljenih meritev (vsaka je sestavljena iz 30 meritev), kar je dalo vrednost zeta potenciala -55,1 ± 2,8 mV, kjer napaka predstavlja standardno deviacijo povprečne vrednosti petih ponovitev.Te meritve kažejo, da so delci negativno nabiti in tvorijo stabilno suspenzijo.Podatke DLS in zeta potenciala lahko najdete v podpornih informacijskih tabelah S2 in S3.
Izdelali smo opremo v skladu z mednarodnimi standardi ASTM, kot je opisano spodaj in prikazano na sliki 1. Generator aerosolov z enim curkom Blaustein atomization module (BLAM; CHTech) se uporablja za proizvodnjo aerosolov, ki vsebujejo kroglice iz lateksa.Filtrirani zračni tok (dobljen prek filtrov GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP in 0,2 µm POLYCAP TF v seriji) vstopi v generator aerosola pri tlaku 20 psi (6,9 kPa) in razprši del 5 mg L-1 suspenzija Tekočina se vbrizga v kroglo iz lateksa opreme s črpalko na brizgo (KD Scientific Model 100).Mokri delci v obliki aerosola se posušijo s prehodom zračnega toka, ki zapusti generator aerosola, skozi cevni izmenjevalnik toplote.Toplotni izmenjevalnik je sestavljen iz 5/8” cevi iz nerjavečega jekla, navite z 8 čevljev dolgo grelno tuljavo.Izhodna moč je 216 W (BriskHeat).V skladu z nastavljivim gumbom je moč grelnika nastavljena na 40 % največje vrednosti naprave (≈86 W);to povzroči povprečno temperaturo zunanje stene 112 °C (standardni odklon ≈1 °C), ki je določena z meritvijo površinsko nameščenega termočlena (Taylor USA).Slika S4 v podpornih informacijah povzema delovanje grelnika.
Posušene atomizirane delce nato pomešamo z večjo prostornino filtriranega zraka, da dosežemo skupni pretok zraka 28,3 L min-1 (to je 1 kubični čevelj na minuto).Ta vrednost je bila izbrana, ker je natančna stopnja pretoka instrumenta laserskega analizatorja delcev, ki vzorči navzdol od sistema.Zračni tok, ki prenaša delce lateksa, se pošlje v eno od dveh enakih navpičnih komor (tj. cevi iz nerjavečega jekla z gladkimi stenami): "kontrolno" komoro brez materiala za masko ali krožno izrezano komoro za "vzorec" - uporaba je snemljiva. Držalo za vzorec se vstavi zunaj tkanine.Notranji premer obeh komor je 73 mm, kar se ujema z notranjim premerom držala vzorca.Držalo vzorca uporablja obroče z utori in vijake z vdolbinami za tesno tesnjenje materiala maske, nato pa vstavite snemljivi nosilec v režo komore za vzorec in ga tesno zaprite v napravi z gumijastimi tesnili in objemkami (slika S2, podporne informacije).
Premer vzorca blaga v stiku z zračnim tokom je 73 mm (površina = 41,9 cm2);med preskusom je zaprt v komori za vzorce.Zračni tok, ki zapušča "kontrolno" ali "vzorčno" komoro, se prenese v laserski analizator delcev (sistem za merjenje delcev LASAIR III 110) za merjenje števila in koncentracije delcev lateksa.Analizator delcev določa spodnjo in zgornjo mejo koncentracije delcev, oziroma 2 × 10-4 oziroma ≈34 delcev na kubični čevelj (7 in ≈950 000 delcev na kubični čevelj).Za merjenje koncentracije delcev lateksa se koncentracija delcev navede v "polje" s spodnjo mejo in zgornjo mejo 0,10–0,15 µm, kar ustreza približni velikosti enojnih delcev lateksa v aerosolu.Vendar pa je mogoče uporabiti druge velikosti zabojnikov in hkrati oceniti več zabojnikov z največjo velikostjo delcev 5 µm.
Oprema vključuje tudi ostalo opremo, kot je oprema za izpiranje komore in analizatorja delcev s čistim filtriranim zrakom, ter potrebne ventile in instrumente (slika 1).Celotni diagrami cevi in instrumentov so prikazani na sliki S1 in tabeli S1 v podpornih informacijah.
Med poskusom je bila suspenzija lateksa vbrizgana v generator aerosolov s hitrostjo pretoka ≈60 do 100 µL min-1, da se ohrani stabilen izpust delcev, približno 14–25 delcev na kubični centimeter (400 000 na kubični centimeter) 700 000 delcev).Stopala) v zabojniku velikosti 0,10–0,15 µm.To območje hitrosti pretoka je potrebno zaradi opaženih sprememb v koncentraciji delcev lateksa za generatorjem aerosola, kar je mogoče pripisati spremembam v količini suspenzije lateksa, ki jo zajame lovilec tekočine generatorja aerosola.
Za merjenje PFE danega vzorca tkanine se aerosol delcev lateksa najprej prenese skozi kontrolno sobo in nato usmeri v analizator delcev.Neprekinjeno merite koncentracijo treh delcev v hitrem zaporedju, pri čemer vsak traja eno minuto.Analizator delcev sporoča časovno povprečno koncentracijo delcev med analizo, to je povprečno koncentracijo delcev v eni minuti (28,3 L) vzorca.Po opravljenih osnovnih meritvah za vzpostavitev stabilnega števila delcev in pretoka plina se aerosol prenese v komoro za vzorce.Ko sistem doseže ravnotežje (običajno 60–90 sekund), se v hitrem zaporedju opravijo še tri zaporedne enominutne meritve.Te meritve vzorca predstavljajo koncentracijo delcev, ki prehajajo skozi vzorec blaga.Nato so bile z razdelitvijo toka aerosola nazaj v kontrolno sobo iz kontrolne sobe opravljene še tri meritve koncentracije delcev, da se preveri, ali se koncentracija delcev navzgor ni bistveno spremenila med celotnim postopkom ocenjevanja vzorca.Ker je zasnova obeh komor enaka – le da komora za vzorec lahko sprejme držalo vzorca – se lahko pogoji pretoka v komori štejejo za enake, zato koncentracija delcev v plinu, ki zapušča kontrolno komoro in komoro za vzorec, lahko primerjamo.
Da bi ohranili življenjsko dobo instrumenta za analizator delcev in odstranili aerosolne delce v sistemu med vsakim preskusom, uporabite HEPA filtriran zračni curek za čiščenje analizatorja delcev po vsaki meritvi in očistite komoro za vzorce pred menjavo vzorcev.Glejte sliko S1 v informacijah o podpori za shematski diagram sistema za izpiranje zraka na napravi PFE.
Ta izračun predstavlja eno samo »ponovljeno« meritev PFE za en sam vzorec materiala in je enakovreden izračunu PFE v ASTM F2299 (enačba (2)).
Materiale, opisane v §2.1, smo preizkusili z aerosoli iz lateksa z uporabo opreme PFE, opisane v §2.3, da bi ugotovili njihovo primernost kot material za maske.Slika 2 prikazuje odčitke, pridobljene iz analizatorja koncentracije delcev, hkrati pa so izmerjene vrednosti PFE tkanin za puloverje in materialov za vate.Opravljene so bile tri analize vzorcev za skupno dva materiala in šest ponovitev.Očitno se prvi odčitek v nizu treh odčitkov (osenčen s svetlejšo barvo) običajno razlikuje od drugih dveh odčitkov.Na primer, prvi odčitek se od povprečja drugih dveh odčitkov v 12-15 trojčkih na sliki 2 razlikuje za več kot 5 %.Ta ugotovitev je povezana z ravnotežjem zraka, ki vsebuje aerosol, ki teče skozi analizator delcev.Kot je razloženo v Materialih in metodah, so bili ravnotežni odčitki (drugi in tretji kontrolni in vzorčni odčitki) uporabljeni za izračun PFE v temno modrih oziroma rdečih odtenkih na sliki 2.Na splošno je povprečna vrednost PFE treh ponovitev 78 % ± 2 % za blago za pulover in 74 % ± 2 % za bombažni material za vate.
Za primerjavo učinkovitosti sistema so bile ocenjene tudi medicinske maske s certifikatom ASTM 2100 (L2, L3) in respiratorji NIOSH (N95).Standard ASTM F2100 določa, da je učinkovitost filtracije submikronskih delcev za 0,1 µm delcev mask nivoja 2 in nivoja 3 ≥ 95 % oziroma ≥ 98 %.[5] Podobno morajo respiratorji N95 s certifikatom NIOSH pokazati učinkovitost filtracije ≥95 % za atomizirane nanodelce NaCl s povprečnim premerom 0,075 µm.[24] Rengasamy et al.Glede na poročila podobne maske N95 kažejo vrednost PFE 99,84 %–99,98 %, [25] Zangmeister et al.Glede na poročila njihov N95 proizvaja minimalno učinkovitost filtracije, večjo od 99,9 %, [14] medtem ko Joo et al.Glede na poročila so maske 3M N95 proizvedle 99 % PFE (300 nm delcev), [16] in Hao et al.Sporočeni N95 PFE (300 nm delci) je 94,4 %.[17] Za dve maski N95, ki sta ju izpodbijala Shakya et al.s kroglicami iz lateksa 0,1 µm je PFE padel približno med 80 % in 100 %.[19] Ko so Lu et al.Z uporabo kroglic iz lateksa enake velikosti za oceno mask N95 je povprečni PFE 93,8 %.[20] Rezultati, pridobljeni z uporabo opreme, opisane v tem delu, kažejo, da je PFE maske N95 99,2 ± 0,1 %, kar se dobro ujema z večino prejšnjih študij.
Kirurške maske so bile tudi testirane v več študijah.Kirurške maske Hao et al.je pokazala PFE (300 nm delcev) 73,4 %, [17] medtem ko so tri kirurške maske, ki so jih testirali Drewnick et al.Proizvedeni PFE se giblje od približno 60 % do skoraj 100 %.[15] (Slednja maska je lahko certificiran model.) Vendar pa Zangmeister et al.Glede na poročila je najmanjša učinkovitost filtracije dveh testiranih kirurških mask le malo višja od 30 %, [14] veliko nižja od kirurških mask, testiranih v tej študiji.Podobno "modra kirurška maska", ki so jo testirali Joo et al.Dokažite, da je PFE (300 nm delcev) samo 22 %.[16] Shakya et al.poročali, da se je PFE kirurških mask (z delci iz lateksa 0,1 µm) zmanjšal približno za 60-80 %.[19] Z uporabo kroglic iz lateksa enake velikosti je kirurška maska Lu et al. dala povprečni rezultat PFE 80,2 %.[20] Za primerjavo je PFE naše maske L2 94,2 ± 0,6 %, PFE maske L3 pa 94,9 ± 0,3 %.Čeprav te PFE presegajo številne PFE v literaturi, moramo opozoriti, da v prejšnjih raziskavah skoraj ni omenjene stopnje certificiranja, naše kirurške maske pa so pridobile certifikat stopnje 2 in 3.
Na enak način, kot so bili analizirani kandidatni materiali za masko na sliki 2, so bili izvedeni trije testi na ostalih šestih materialih, da bi ugotovili njihovo primernost v maski in prikazali delovanje naprave PFE.Slika 3 prikazuje vrednosti PFE vseh testiranih materialov in jih primerja z vrednostmi PFE, pridobljenimi z ocenjevanjem certificiranih materialov za maske L3 in N95.Iz 11 mask/kandidatov za maske, izbranih za to delo, je mogoče jasno razbrati širok razpon učinkovitosti PFE, ki se giblje od ≈10 % do skoraj 100 %, skladno z drugimi študijami [8, 9, 15] in industrijskimi deskriptorji Med PFE in PFE ni jasne povezave.Na primer, materiali s podobno sestavo (dva vzorca 100% bombaža in bombažni muslin) kažejo zelo različne vrednosti PFE (14%, 54% oziroma 13%).Bistveno pa je, da nizka zmogljivost (na primer 100 % bombaž A; PFE ≈ 14 %), srednja zmogljivost (na primer 70 %/30 % mešanica bombaž/poliester; PFE ≈ 49 %) in visoka zmogljivost (npr. Tkanina za pulover; PFE ≈ 78%) Tkanino je mogoče jasno prepoznati z uporabo opreme PFE, opisane v tem delu.Zlasti tkanine za puloverje in bombažne vate so se izkazale zelo dobro, s PFE v razponu od 70 % do 80 %.Takšne visoko zmogljive materiale je mogoče identificirati in podrobneje analizirati, da bi razumeli značilnosti, ki prispevajo k njihovi visoki učinkovitosti filtracije.Vendar želimo opozoriti, da ker so rezultati PFE materialov s podobnimi industrijskimi opisi (tj. bombažni materiali) zelo različni, ti podatki ne kažejo, kateri materiali so široko uporabni za maske iz blaga, in ne nameravamo sklepati na lastnosti- materialne kategorije.Razmerje uspešnosti.Zagotavljamo posebne primere za prikaz kalibracije, prikazujemo, da meritev pokriva celotno območje možne učinkovitosti filtracije, in podajamo velikost merilne napake.
Te rezultate PFE smo pridobili, da bi dokazali, da ima naša oprema širok razpon merilnih zmogljivosti, nizko napako in primerjavo s podatki, pridobljenimi v literaturi.Na primer, Zangmeister et al.Navedeni so rezultati PFE za več tkanih bombažnih tkanin (npr. »Bombaž 1-11«) (89 do 812 niti na palec).Pri 9 od 11 materialov se "minimalna učinkovitost filtracije" giblje od 0 % do 25 %;PFE drugih dveh materialov je približno 32 %.[14] Podobno Konda et al.Navedeni so podatki PFE za dve bombažni tkanini (80 in 600 TPI; 153 in 152 gm-2).PFE se giblje od 7 % do 36 % oziroma od 65 % do 85 %.V študiji Drewnick et al. je v enoslojnih bombažnih tkaninah (tj. bombaž, bombažna pletenina, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2) obseg materiala PFE približno 10 % do 30 %.V študiji Jooja et al. ima njihov material iz 100 % bombaža PFE 8 % (delci 300 nm).Bagheri et al.uporabljeni delci polistirenskega lateksa velikosti 0,3 do 0,5 µm.Izmerjen je bil PFE šestih bombažnih materialov (120-200 TPI; 136-237 gm-2) v razponu od 0 % do 20 %.[18] Zato se večina teh materialov dobro ujema z rezultati PFE naših treh bombažnih tkanin (tj. Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A in B), njihova povprečna učinkovitost filtracije pa je 13 %, 14 % oz.54 %.Ti rezultati kažejo, da obstajajo velike razlike med bombažnimi materiali in da so lastnosti materiala, ki vodijo do visokega PFE (tj. Konda et al. bombaž 600 TPI; naš bombaž B), slabo razumljene.
Pri teh primerjavah priznavamo, da je v literaturi težko najti materiale, testirane z enakimi lastnostmi (tj. sestavo materiala, tkanje in pletenje, TPI, težo itd.) kot materiali, testirani v tej študiji, in zato jih ni mogoče neposredno primerjati.Poleg tega je zaradi razlik v instrumentih, ki jih uporabljajo avtorji, in pomanjkanja standardizacije težko narediti dobre primerjave.Kljub temu je jasno, da odnos med zmogljivostjo in zmogljivostjo običajnih tkanin ni dobro razumljen.Materiali bodo nadalje testirani s standardizirano, prilagodljivo in zanesljivo opremo (kot je oprema, opisana v tem delu), da se določijo ta razmerja.
Čeprav obstaja skupna statistična napaka (0-5 %) med eno ponovitvijo (0-4 %) in vzorci, analiziranimi v treh izvodih, se je oprema, predlagana v tem delu, izkazala za učinkovito orodje za testiranje PFE različnih materialov.Navadne tkanine do certificiranih medicinskih mask.Treba je omeniti, da med 11 materiali, testiranimi za sliko 3, napaka širjenja σprop presega standardni odklon med meritvami PFE posameznega vzorca, to je σsd 9 od 11 materialov;ti dve izjemi se pojavljata pri zelo visoki vrednosti PFE (tj. maski L2 in L3).Čeprav so rezultati, ki so jih predstavili Rengasamy et al.Ker so pokazali, da je razlika med ponovljenimi vzorci majhna (tj. pet ponovitev <0,29 %) [25], so proučevali materiale z visoko znanimi filtrirnimi lastnostmi, zasnovane posebej za izdelavo mask: sam material je lahko bolj enoten, test pa je tudi ta območje območja PFE je lahko bolj dosledno.Na splošno so rezultati, pridobljeni z uporabo naše opreme, skladni s podatki PFE in standardi certificiranja, ki so jih pridobili drugi raziskovalci.
Čeprav je PFE pomemben indikator za merjenje učinkovitosti maske, moramo na tej točki bralce opozoriti, da mora celovita analiza prihodnjih materialov maske upoštevati druge dejavnike, to je prepustnost materiala (to je s padcem tlaka ali preskusom diferenčnega tlaka). ).Obstajajo predpisi v ASTM F2100 in F3502.Sprejemljiva zračnost je bistvena za udobje uporabnika in preprečevanje puščanja roba maske med dihanjem.Ker sta PFE in zračna prepustnost mnogih običajnih materialov običajno obratno sorazmerna, je treba meritev padca tlaka opraviti skupaj z meritvijo PFE, da bi bolj celovito ocenili delovanje materiala maske.
Priporočamo, da so smernice za izdelavo opreme PFE v skladu z ASTM F2299 bistvenega pomena za nenehno izboljševanje standardov, ustvarjanje raziskovalnih podatkov, ki jih je mogoče primerjati med raziskovalnimi laboratoriji, in izboljšanje filtracije aerosolov.Zanašajte se le na standard NIOSH (ali F3502), ki določa eno samo napravo (TSI 8130A) in raziskovalcem omejuje nakup naprav na ključ (na primer sistemov TSI).Zanašanje na standardizirane sisteme, kot je TSI 8130A, je pomembno za trenutno certificiranje standardov, vendar omejuje razvoj mask, respiratorjev in drugih tehnologij za filtriranje aerosolov, ki so v nasprotju z napredkom raziskav.Treba je omeniti, da je bil standard NIOSH razvit kot metoda za testiranje respiratorjev v težkih pogojih, ki se pričakujejo, ko je ta oprema potrebna, v nasprotju s tem pa se kirurške maske testirajo z metodami ASTM F2100/F2299.Oblika in slog skupnostnih mask sta bolj podobni kirurškim maskam, kar pa ne pomeni, da imajo odlično učinkovitost filtracije kot N95.Če se kirurške maske še vedno ocenjujejo v skladu z ASTM F2100/F2299, je treba običajne tkanine analizirati z metodo, ki je bližja ASTM F2100/F2299.Poleg tega ASTM F2299 omogoča dodatno prilagodljivost pri različnih parametrih (kot sta pretok zraka in površinska hitrost v študijah učinkovitosti filtracije), zaradi česar je lahko približno boljši standard v raziskovalnem okolju.
Čas objave: 30. avgust 2021