Centar izvrsnosti za zaštitnu opremu i materijale (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Upotrijebite donju poveznicu kako biste podijelili potpuni tekst ovog članka sa svojim prijateljima i kolegama.Saznajte više.
Agencije za javno zdravstvo preporučuju zajednicama da koriste maske kako bi se smanjilo širenje bolesti koje se prenose zrakom kao što je COVID-19.Kada maska djeluje kao filtar visoke učinkovitosti, širenje virusa će biti smanjeno, stoga je važno procijeniti učinkovitost filtracije čestica (PFE) maske.Međutim, visoki troškovi i duga vremena vezana uz kupnju PFE sustava po principu "ključ u ruke" ili angažiranje akreditiranog laboratorija ometaju ispitivanje filtarskih materijala.Jasno je da postoji potreba za "prilagođenim" PFE sustavom ispitivanja;međutim, različiti standardi koji propisuju PFE testiranje (medicinskih) maski (na primjer, ASTM International, NIOSH) uvelike se razlikuju u jasnoći svojih protokola i smjernica.Ovdje je opisan razvoj "internog" PFE sustava i metoda za testiranje maski u kontekstu trenutnih standarda medicinskih maski.Prema međunarodnim standardima ASTM, sustav koristi aerosole od lateksa (0,1 µm nominalne veličine) i koristi laserski analizator čestica za mjerenje koncentracije čestica uzvodno i nizvodno od materijala maske.Provedite PFE mjerenja na raznim uobičajenim tkaninama i medicinskim maskama.Metoda opisana u ovom radu zadovoljava trenutne standarde PFE testiranja, istovremeno pružajući fleksibilnost za prilagodbu promjenjivim potrebama i uvjetima filtriranja.
Agencije za javno zdravstvo preporučuju da opća populacija nosi maske kako bi se ograničilo širenje COVID-19 i drugih bolesti koje se prenose kapljičnim i aerosolnim putem.[1] Zahtjev za nošenjem maski učinkovit je u smanjenju prijenosa, a [2] ukazuje da neprovjerene maske u zajednici pružaju korisno filtriranje.Zapravo, studije modeliranja pokazale su da je smanjenje prijenosa COVID-19 gotovo proporcionalno kombiniranom proizvodu učinkovitosti maske i stope usvajanja, a te i druge mjere temeljene na populaciji imaju sinergijski učinak u smanjenju hospitalizacija i smrti.[3]
Broj certificiranih medicinskih maski i respiratora koji su potrebni zdravstvenim i drugim radnicima na prvoj liniji dramatično se povećao, što predstavlja izazov za postojeće proizvodne i opskrbne lance, a nove proizvođače tjera na brzo testiranje i certificiranje novih materijala.Organizacije kao što su ASTM International i Nacionalni institut za sigurnost i zdravlje na radu (NIOSH) razvile su standardizirane metode za testiranje medicinskih maski;međutim, pojedinosti ovih metoda uvelike variraju i svaka je organizacija uspostavila vlastite standarde izvedbe.
Učinkovitost filtracije čestica (PFE) najvažnija je karakteristika maske jer je povezana s njezinom sposobnošću filtriranja malih čestica kao što su aerosoli.Medicinske maske moraju ispunjavati određene PFE ciljeve[4-6] kako bi bile certificirane od strane regulatornih agencija kao što su ASTM International ili NIOSH.Kirurške maske certificirao je ASTM, a respiratore N95 certificirao je NIOSH, ali obje maske moraju proći određene PFE granične vrijednosti.Na primjer, N95 maske moraju postići filtraciju od 95% za aerosole koji se sastoje od čestica soli s prosječnim promjerom od 0,075 µm, dok kirurške maske ASTM 2100 L3 moraju postići filtraciju od 98% za aerosole koji se sastoje od kuglica od lateksa prosječnog promjera od 0,1 µm Filter .
Prve dvije opcije su skupe (>1000 USD po testnom uzorku, procjenjuje se na >150 000 USD za određenu opremu), a tijekom pandemije COVID-19 dolazi do kašnjenja zbog dugih rokova isporuke i problema s opskrbom.Visoka cijena PFE testiranja i ograničena prava pristupa—u kombinaciji s nedostatkom koherentnih smjernica o standardiziranim procjenama učinkovitosti—naveli su istraživače da koriste različite prilagođene sustave testiranja, koji se često temelje na jednom ili više standarda za certificirane medicinske maske.
Posebna oprema za ispitivanje materijala maske koja se nalazi u postojećoj literaturi obično je slična gore spomenutim standardima NIOSH ili ASTM F2100/F2299.Međutim, istraživači imaju priliku odabrati ili promijeniti dizajn ili radne parametre prema svojim željama.Na primjer, korištene su promjene u površinskoj brzini uzorka, brzini protoka zraka/aerosola, veličini (površini) uzorka i sastavu čestica aerosola.Mnoge nedavne studije koristile su prilagođenu opremu za procjenu materijala za maske.Ova oprema koristi aerosole natrijevog klorida i bliska je NIOSH standardima.Na primjer, Rogak i sur.(2020), Zangmeister i sur.(2020), Drunić i sur.(2020) i Joo et al.(2021.) Sva izgrađena oprema proizvodit će aerosol natrijevog klorida (različitih veličina), koji se neutralizira električnim nabojem, razrjeđuje filtriranim zrakom i šalje u uzorak materijala, gdje se optički mjerač veličine čestica, kondenzirane čestice raznih kombiniranih mjerenja koncentracije čestica [9, 14-16] Konda i sur.(2020) i Hao et al.(2020.) Izgrađen je sličan uređaj, ali neutralizator naboja nije bio uključen.[8, 17] U tim je studijama brzina zraka u uzorku varirala između 1 i 90 L min-1 (ponekad da bi se otkrili učinci protok/brzina);međutim, površinska brzina bila je između 5,3 i 25 cm s-1 između.Čini se da veličina uzorka varira između ≈3,4 i 59 cm2.
Naprotiv, malo je studija o procjeni materijala maske pomoću opreme koja koristi lateks aerosol, što je blisko standardu ASTM F2100/F2299.Na primjer, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) i Lu et al.(2020.) Konstruirao uređaj za proizvodnju polistirenskog lateks aerosola, koji je razrijeđen i poslan u uzorke materijala, gdje su različiti analizatori čestica ili skenirajući analizatori veličine čestica mobilnosti korišteni za mjerenje koncentracije čestica.[18-20] I Lu et al.Neutralizator naboja korišten je nizvodno od njihovog generatora aerosola, a autori druge dvije studije nisu.Brzina protoka zraka u uzorku također se neznatno promijenila—ali u granicama standarda F2299—od ≈7,3 do 19 L min-1.Površinska brzina zraka koju su proučavali Bagheri et al.iznosi 2 odnosno 10 cm s–1 (unutar standardnog raspona).I Lu et al., i Shakya et al.[18-20] Osim toga, autor i Shakya et al.testirane kuglice od lateksa različitih veličina (tj. ukupno 20 nm do 2500 nm).I Lu et al.Barem u nekim svojim testovima koriste specificiranu veličinu čestica od 100 nm (0,1 µm).
U ovom radu opisujemo izazove s kojima se susrećemo u stvaranju PFE uređaja koji je što je više moguće usklađen s postojećim standardima ASTM F2100/F2299.Među glavnim popularnim standardima (npr. NIOSH i ASTM F2100/F2299), standard ASTM pruža veću fleksibilnost u parametrima (kao što je brzina protoka zraka) za proučavanje učinka filtriranja koji može utjecati na PFE u nemedicinskim maskama.Međutim, kao što smo pokazali, ova fleksibilnost pruža dodatnu razinu složenosti u projektiranju takve opreme.
Kemikalije su kupljene od Sigma-Aldricha i korištene takve kakve jesu.Monomer stirena (≥99%) pročišćava se kroz staklenu kolonu koja sadrži sredstvo za uklanjanje inhibitora aluminijevog oksida, koje je dizajnirano za uklanjanje tert-butilkatekola.Deionizirana voda (≈0,037 µS cm–1) dolazi iz Sartorius Arium sustava za pročišćavanje vode.
100% pamuk ravnog tkanja (Muslin CT) s nominalnom težinom od 147 gm-2 dolazi od Veratex Lining Ltd., QC, a mješavina bambusa/spandexa dolazi od D. Zinman Textiles, QC.Ostali materijali za maske dolaze od lokalnih prodavača tkanina (Fabricland).Ovi materijali uključuju dvije različite tkanine od 100% pamuka (s različitim otiscima), jednu pletenu tkaninu pamuk/spandex, dvije pletene tkanine pamuk/poliester (jednu "univerzalnu" i jednu "tkaninu za džemper") i mješavinu netkanog pamuka i polipropilena pamučni materijal za vuču.Tablica 1 prikazuje sažetak poznatih svojstava tkanine.Kako bi se usporedila nova oprema, certificirane medicinske maske nabavljene su od lokalnih bolnica, uključujući medicinske maske s certifikatom ASTM 2100 razine 2 (L2) i razine 3 (L3; Halyard) i respiratore N95 (3M).
Kružni uzorak promjera približno 85 mm izrezan je iz svakog materijala za ispitivanje;nisu napravljene nikakve daljnje izmjene na materijalu (na primjer, pranje).Stegnite omču tkanine u držač uzorka PFE uređaja za ispitivanje.Stvarni promjer uzorka u kontaktu sa strujom zraka je 73 mm, a preostali materijali služe za čvrsto fiksiranje uzorka.Kod sastavljene maske, strana koja dodiruje lice je udaljena od aerosola isporučenog materijala.
Sinteza monodisperznih anionskih polistirenskih lateks kuglica emulzijskom polimerizacijom.U skladu s postupkom opisanim u prethodnoj studiji, reakcija je provedena u polu-šaržnom načinu izgladnjivanja monomera.[21, 22] Dodajte deioniziranu vodu (160 mL) u trogrlu tikvicu s okruglim dnom od 250 mL i stavite je u uljnu kupelj koja se miješa.Tikvica je zatim pročišćena dušikom i u pročišćenu, miješanu tikvicu je dodan monomer stirena bez inhibitora (2,1 mL).Nakon 10 minuta na 70 °C, dodajte natrijev lauril sulfat (0,235 g) otopljen u deioniziranoj vodi (8 mL).Nakon još 5 minuta, dodan je kalijev persulfat (0,5 g) otopljen u deioniziranoj vodi (2 mL).Tijekom sljedećih 5 sati, upotrijebite pumpu za štrcaljku da polako ubrizgate dodatni stiren bez inhibitora (20 mL) u tikvicu brzinom od 66 µL min-1.Nakon što je infuzija stirena završena, reakcija je trajala još 17 sati.Zatim je tikvica otvorena i ohlađena da se završi polimerizacija.Sintetizirana polistirenska lateks emulzija dijalizirana je protiv deionizirane vode u dijaliznoj cijevi SnakeSkin (granična molekularna težina 3500 Da) tijekom pet dana, a deionizirana voda je zamijenjena svaki dan.Izvadite emulziju iz cijevi za dijalizu i čuvajte je u hladnjaku na 4°C do upotrebe.
Dinamičko raspršenje svjetlosti (DLS) provedeno je analizatorom Brookhaven 90Plus, valna duljina lasera bila je 659 nm, a kut detektora 90°.Upotrijebite ugrađeni softver za otopinu čestica (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) za analizu podataka.Suspenzija lateksa se razrjeđuje deioniziranom vodom dok broj čestica ne bude približno 500 tisuća brojanja u sekundi (kcps).Utvrđena je veličina čestica od 125 ± 3 nm, a prijavljena polidisperznost bila je 0,289 ± 0,006.
Analizator zeta potencijala ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.) korišten je za dobivanje izmjerene vrijednosti zeta potencijala u načinu fazne analize raspršenja svjetlosti.Uzorak je pripremljen dodavanjem alikvota lateksa u 5 × 10-3m otopinu NaCl i ponovnim razrjeđivanjem suspenzije lateksa da se postigne broj čestica od približno 500 kcps.Provedeno je pet ponovljenih mjerenja (svako se sastojalo od 30 pokreta), što je rezultiralo vrijednošću zeta potencijala od -55,1 ± 2,8 mV, gdje pogreška predstavlja standardnu devijaciju prosječne vrijednosti pet ponavljanja.Ova mjerenja pokazuju da su čestice negativno nabijene i tvore stabilnu suspenziju.Podaci o DLS i zeta potencijalu mogu se pronaći u pratećim tablicama S2 i S3.
Napravili smo opremu u skladu s međunarodnim standardima ASTM, kao što je opisano u nastavku i prikazano na slici 1. Generator aerosola s jednomlaznim Blaustein atomizacijskim modulom (BLAM; CHTech) koristi se za proizvodnju aerosola koji sadrže kuglice od lateksa.Filtrirana struja zraka (dobivena kroz filtere GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP i 0,2 µm POLYCAP TF u seriji) ulazi u generator aerosola pod tlakom od 20 psi (6,9 kPa) i raspršuje dio od 5 mg L-1 suspenzija Tekućina se ubrizgava u kuglu od lateksa opreme kroz pumpu štrcaljke (KD Scientific Model 100).Mokre čestice u obliku aerosola suše se propuštanjem struje zraka koja napušta generator aerosola kroz cijevni izmjenjivač topline.Izmjenjivač topline sastoji se od cijevi od nehrđajućeg čelika od 5/8” omotane s grijaćom zavojnicom dugom 8 stopa.Izlazna snaga je 216 W (BriskHeat).Prema podesivom kotačiću, snaga grijača postavljena je na 40% maksimalne vrijednosti uređaja (≈86 W);ovo proizvodi prosječnu temperaturu vanjske stijenke od 112 °C (standardna devijacija ≈1 °C), koja se utvrđuje mjerenjem površinski postavljenog termoelementa (Taylor USA).Slika S4 u popratnim informacijama sažima performanse grijača.
Osušene atomizirane čestice se zatim pomiješaju s većim volumenom filtriranog zraka kako bi se postigla ukupna brzina protoka zraka od 28,3 L min-1 (to jest, 1 kubična stopa po minuti).Ova je vrijednost odabrana jer je točna brzina protoka instrumenta laserskog analizatora čestica koji uzima uzorke nizvodno od sustava.Zračna struja koja nosi čestice lateksa šalje se u jednu od dvije identične okomite komore (tj. cijevi od nehrđajućeg čelika s glatkim stijenkama): „kontrolnu” komoru bez materijala maske ili kružno izrezanu komoru za „uzorak” – upotrebljava se odvojivi držač uzorka umetnut je izvan tkanine.Unutarnji promjer dviju komora je 73 mm, što odgovara unutarnjem promjeru držača uzorka.Držač uzorka koristi užlijebljene prstene i udubljene vijke za čvrsto brtvljenje materijala maske, a zatim umetnite odvojivi držač u otvor komore za uzorak i čvrsto ga zatvorite u uređaj gumenim brtvama i stezaljkama (Slika S2, pomoćne informacije).
Promjer uzorka tkanine u kontaktu sa strujanjem zraka je 73 mm (površina = 41,9 cm2);zapečaćena je u komori za uzorke tijekom ispitivanja.Protok zraka koji napušta komoru za "kontrolu" ili "uzorak" prenosi se u laserski analizator čestica (sustav za mjerenje čestica LASAIR III 110) za mjerenje broja i koncentracije čestica lateksa.Analizator čestica određuje donju i gornju granicu koncentracije čestica, odnosno 2 × 10-4 i ≈34 čestice po kubičnoj stopi (7 i ≈950 000 čestica po kubičnoj stopi).Za mjerenje koncentracije čestica lateksa, koncentracija čestica se navodi u "kutiji" s donjom granicom i gornjom granicom od 0,10–0,15 µm, što odgovara približnoj veličini pojedinačnih čestica lateksa u aerosolu.Međutim, mogu se koristiti druge veličine spremnika, a više spremnika može se procjenjivati u isto vrijeme, s maksimalnom veličinom čestica od 5 µm.
Oprema uključuje i drugu opremu, poput opreme za ispiranje komore i analizatora čestica čistim filtriranim zrakom, te potrebne ventile i instrumente (slika 1).Potpuni dijagrami cjevovoda i instrumentacije prikazani su na slici S1 i tablici S1 popratnih informacija.
Tijekom eksperimenta, suspenzija lateksa ubrizgana je u generator aerosola pri brzini protoka od ≈60 do 100 µL min-1 kako bi se održao stabilan izlaz čestica, otprilike 14-25 čestica po kubičnom centimetru (400 000 po kubičnom centimetru) 700 000 čestica).Stopala) u spremniku veličine 0,10–0,15 µm.Ovaj raspon brzine protoka potreban je zbog uočenih promjena u koncentraciji čestica lateksa nizvodno od generatora aerosola, što se može pripisati promjenama u količini suspenzije lateksa koju uhvati zamka za tekućinu generatora aerosola.
Kako bi se izmjerio PFE određenog uzorka tkanine, aerosol čestica lateksa prvo se prenosi kroz kontrolnu sobu, a zatim usmjerava u analizator čestica.Kontinuirano mjerite koncentraciju triju čestica u brzom nizu, a svaka traje jednu minutu.Analizator čestica javlja prosječnu vremensku koncentraciju čestica tijekom analize, odnosno prosječnu koncentraciju čestica u jednoj minuti (28,3 L) uzorka.Nakon ovih osnovnih mjerenja kako bi se uspostavio stabilan broj čestica i brzina protoka plina, aerosol se prenosi u komoru za uzorke.Nakon što sustav postigne ravnotežu (obično 60-90 sekundi), provode se još tri uzastopna jednominutna mjerenja u brzom slijedu.Ova mjerenja uzorka predstavljaju koncentraciju čestica koje prolaze kroz uzorak tkanine.Naknadno, dijeljenjem toka aerosola natrag u kontrolnu sobu, iz kontrolne sobe su obavljena još tri mjerenja koncentracije čestica kako bi se potvrdilo da se uzvodna koncentracija čestica nije značajno promijenila tijekom cijelog procesa evaluacije uzorka.Budući da je dizajn dviju komora isti—osim što se u komoru za uzorke može smjestiti držač uzorka—uvjeti protoka u komori mogu se smatrati istima, tako da koncentracija čestica u plinu koji napušta kontrolnu komoru i komoru za uzorak mogu se usporediti.
Kako biste održali vijek trajanja instrumenta analizatora čestica i uklonili čestice aerosola u sustavu između svakog ispitivanja, koristite mlaz zraka s HEPA filtriranjem za čišćenje analizatora čestica nakon svakog mjerenja i očistite komoru za uzorke prije mijenjanja uzoraka.Molimo pogledajte sliku S1 u informacijama o podršci za shematski dijagram sustava za ispiranje zraka na PFE uređaju.
Ovaj izračun predstavlja jedno "ponovljeno" mjerenje PFE za jedan uzorak materijala i ekvivalentan je izračunu PFE u ASTM F2299 (jednadžba (2)).
Materijali navedeni u odjeljku 2.1 bili su izloženi aerosolima od lateksa korištenjem PFE opreme opisane u odjeljku 2.3 kako bi se utvrdila njihova prikladnost kao materijala za maske.Slika 2 prikazuje očitanja dobivena iz analizatora koncentracije čestica, a PFE vrijednosti tkanina džempera i materijala za udaranje mjere se u isto vrijeme.Provedene su tri analize uzoraka za ukupno dva materijala i šest ponavljanja.Očito je da se prvo očitanje u nizu od tri očitanja (osjenčano svjetlijom bojom) obično razlikuje od druga dva očitanja.Na primjer, prvo očitanje razlikuje se od prosjeka druga dva očitanja u 12-15 trojkama na slici 2 za više od 5%.Ovo zapažanje povezano je s ravnotežom zraka koji sadrži aerosol koji struji kroz analizator čestica.Kao što je objašnjeno u Materijalima i metodama, ravnotežna očitanja (druga i treća kontrola i očitanja uzorka) korištena su za izračun PFE u tamnoplavim i crvenim nijansama na slici 2, redom.Sveukupno, prosječna PFE vrijednost tri ponavljanja je 78% ± 2% za tkaninu džempera i 74% ± 2% za pamučni materijal za vuču.
Kako bi se usporedila učinkovitost sustava, ocijenjene su i medicinske maske s certifikatom ASTM 2100 (L2, L3) i NIOSH respiratori (N95).Standard ASTM F2100 postavlja učinkovitost filtracije submikronskih čestica čestica od 0,1 µm maske razine 2 i razine 3 na ≥ 95%, odnosno ≥ 98%.[5] Slično, N95 respiratori s certifikatom NIOSH moraju pokazati učinkovitost filtracije od ≥95% za atomizirane nanočestice NaCl s prosječnim promjerom od 0,075 µm.[24] Rengasamy et al.Prema izvješćima, slične N95 maske pokazuju PFE vrijednost od 99,84%–99,98%, [25] Zangmeister et al.Prema izvješćima, njihov N95 proizvodi minimalnu učinkovitost filtracije veću od 99,9%, [14] dok Joo et al.Prema izvješćima, 3M N95 maske proizvele su 99% PFE (300 nm čestica), [16] i Hao et al.Prijavljeni N95 PFE (300 nm čestice) je 94,4%.[17] Za dvije maske N95 koje su osporili Shakya et al.s kuglicama od lateksa od 0,1 µm, PFE je pao otprilike između 80% i 100%.[19] Kada su Lu et al.Korištenjem kuglica od lateksa iste veličine za procjenu N95 maski, prosječni PFE je 93,8%.[20] Rezultati dobiveni korištenjem opreme opisane u ovom radu pokazuju da je PFE maske N95 99,2 ± 0,1%, što je u dobrom skladu s većinom prethodnih studija.
Kirurške maske također su testirane u nekoliko studija.Kirurške maske Haoa et al.pokazala je PFE (čestice od 300 nm) od 73,4%, [17] dok su tri kirurške maske koje su testirali Drewnick et al.Proizvedeni PFE kreće se od približno 60% do gotovo 100%.[15] (Posljednja maska može biti certificirani model.) Međutim, Zangmeister et al.Prema izvješćima, minimalna učinkovitost filtracije dviju testiranih kirurških maski samo je malo viša od 30%, [14] daleko niža od kirurških maski testiranih u ovoj studiji.Slično, "plava kirurška maska" koju su testirali Joo et al.Dokažite da je PFE (300 nm čestice) samo 22%.[16] Shakya et al.izvijestio je da se PFE kirurških maski (koje koriste čestice lateksa od 0,1 µm) smanjio otprilike za 60-80%.[19] Korištenjem kuglica od lateksa iste veličine, kirurška maska Lua i suradnika dala je prosječan PFE rezultat od 80,2%.[20] Za usporedbu, PFE naše maske L2 je 94,2 ± 0,6%, a PFE maske L3 je 94,9 ± 0,3%.Iako ove PFE nadmašuju mnoge PFE u literaturi, moramo napomenuti da gotovo da i ne postoji certifikacijska razina spomenuta u prethodnom istraživanju, a naše kirurške maske dobile su certifikaciju razine 2 i razine 3.
Na isti način na koji su analizirani materijali kandidati za masku na slici 2, provedena su tri testa na ostalih šest materijala kako bi se utvrdila njihova prikladnost u maski i demonstrirao rad PFE uređaja.Slika 3 prikazuje PFE vrijednosti svih ispitanih materijala i uspoređuje ih s PFE vrijednostima dobivenim procjenom certificiranih L3 i N95 materijala maske.Od 11 maski/kandidata za maske odabranih za ovaj rad, može se jasno vidjeti širok raspon PFE performansi, u rasponu od ≈10% do blizu 100%, u skladu s drugim studijama [8, 9, 15] i industrijskim deskriptorima Ne postoji jasna veza između PFE i PFE.Na primjer, materijali sličnog sastava (dva uzorka 100% pamuka i pamučni muslin) pokazuju vrlo različite PFE vrijednosti (14%, 54%, odnosno 13%).Ali bitno je da su niska učinkovitost (na primjer, 100% pamuk A; PFE ≈ 14%), srednja učinkovitost (na primjer, 70%/30% mješavina pamuka/poliestera; PFE ≈ 49%) i visoka učinkovitost (na primjer, džemper Tkanina; PFE ≈ 78%) Tkanina se može jasno identificirati korištenjem PFE opreme opisane u ovom radu.Osobito tkanine za džempere i pamučne podloge pokazale su vrlo dobre rezultate, s PFE-ovima u rasponu od 70% do 80%.Takvi materijali visokih performansi mogu se identificirati i detaljnije analizirati kako bi se razumjele karakteristike koje doprinose njihovoj visokoj učinkovitosti filtriranja.Međutim, želimo podsjetiti da budući da su PFE rezultati materijala sa sličnim industrijskim opisima (tj. pamučni materijali) vrlo različiti, ovi podaci ne pokazuju koji su materijali naširoko korisni za platnene maske i ne namjeravamo zaključivati o svojstvima- kategorije materijala.Odnos izvedbe.Dajemo konkretne primjere za demonstraciju kalibracije, pokazujemo da mjerenje pokriva cijeli raspon moguće učinkovitosti filtracije i dajemo veličinu pogreške mjerenja.
Dobili smo ove PFE rezultate kako bismo dokazali da naša oprema ima širok raspon mjernih mogućnosti, nisku pogrešku i usporedbu s podacima dobivenim u literaturi.Na primjer, Zangmeister et al.Prikazani su rezultati PFE za nekoliko tkanih pamučnih tkanina (npr. "Pamuk 1-11") (89 do 812 niti po inču).U 9 od 11 materijala, "minimalna učinkovitost filtracije" kreće se od 0% do 25%;PFE druga dva materijala je oko 32%.[14] Slično, Konda et al.Prikazani su PFE podaci za dvije pamučne tkanine (80 i 600 TPI; 153 i 152 gm-2).PFE se kreće od 7% do 36%, odnosno od 65% do 85%.U studiji Drewnick i sur., u jednoslojnim pamučnim tkaninama (tj. pamuk, pamučno pletivo, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), raspon materijala PFE je oko 10% do 30%.U studiji Jooa i sur., njihov materijal od 100% pamuka ima PFE od 8% (300 nm čestice).Bagheri i sur.korištene čestice polistirenskog lateksa od 0,3 do 0,5 µm.Izmjeren je PFE šest pamučnih materijala (120-200 TPI; 136-237 gm-2) u rasponu od 0% do 20%.[18] Stoga se većina ovih materijala dobro slaže s PFE rezultatima naše tri pamučne tkanine (tj. Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A i B), a njihova je prosječna učinkovitost filtracije 13%, 14% odnosno.54%.Ovi rezultati pokazuju da postoje velike razlike između pamučnih materijala i da su svojstva materijala koja dovode do visokog PFE-a (tj. pamuk od 600 TPI Konda et al.; naš pamuk B) slabo poznata.
Kada radimo ove usporedbe, priznajemo da je teško pronaći materijale testirane u literaturi koji imaju iste karakteristike (tj. sastav materijala, tkanje i pletenje, TPI, težinu itd.) s materijalima testiranim u ovoj studiji, i stoga se ne mogu izravno uspoređivati.Osim toga, razlike u instrumentima koje koriste autori i nedostatak standardizacije otežavaju dobre usporedbe.Unatoč tome, jasno je da odnos učinak/učinkovitost običnih tkanina nije dobro shvaćen.Materijali će se dalje testirati standardiziranom, fleksibilnom i pouzdanom opremom (kao što je oprema opisana u ovom radu) kako bi se utvrdili ti odnosi.
Iako postoji ukupna statistička pogreška (0-5%) između jednog ponavljanja (0-4%) i uzoraka analiziranih u tri primjerka, oprema predložena u ovom radu pokazala se učinkovitim alatom za ispitivanje PFE različitih materijala.Obične tkanine do certificiranih medicinskih maski.Vrijedno je napomenuti da među 11 materijala testiranih za sliku 3, pogreška širenja σprop premašuje standardnu devijaciju između PFE mjerenja jednog uzorka, to jest, σsd 9 od 11 materijala;ove dvije iznimke pojavljuju se u vrlo visokoj PFE vrijednosti (tj. L2 i L3 maska).Iako su rezultati koje su predstavili Rengasami et al.Pokazavši da je razlika između ponovljenih uzoraka mala (tj. pet ponavljanja <0,29%), [25] proučavali su materijale s visokim poznatim svojstvima filtriranja dizajnirane posebno za proizvodnju maski: sam materijal može biti ujednačeniji, a test je također ovaj područje raspona PFE može biti dosljednije.Sve u svemu, rezultati dobiveni korištenjem naše opreme u skladu su s PFE podacima i standardima certifikacije koje su dobili drugi istraživači.
Iako je PFE važan pokazatelj za mjerenje performansi maske, u ovom trenutku moramo podsjetiti čitatelje da sveobuhvatna analiza budućih materijala maske mora uzeti u obzir druge čimbenike, to jest propusnost materijala (to jest, kroz pad tlaka ili ispitivanje diferencijalnim tlakom ).Postoje propisi u ASTM F2100 i F3502.Prihvatljiva prozračnost ključna je za udobnost korisnika i sprječavanje curenja ruba maske tijekom disanja.Budući da su PFE i propusnost zraka mnogih uobičajenih materijala obično obrnuto proporcionalni, mjerenje pada tlaka treba provesti zajedno s PFE mjerenjem kako bi se potpunije procijenila učinkovitost materijala maske.
Preporučujemo da su smjernice za izradu PFE opreme u skladu s ASTM F2299 bitne za kontinuirano poboljšanje standarda, generiranje istraživačkih podataka koji se mogu usporediti između istraživačkih laboratorija i poboljšanje filtracije aerosola.Oslanjajte se samo na NIOSH (ili F3502) standard, koji specificira jedan uređaj (TSI 8130A) i ograničava istraživače u kupnji uređaja "ključ u ruke" (na primjer, TSI sustavi).Oslanjanje na standardizirane sustave kao što je TSI 8130A važno je za trenutnu standardnu certifikaciju, ali ograničava razvoj maski, respiratora i drugih tehnologija filtriranja aerosola koje su u suprotnosti s napretkom istraživanja.Vrijedno je napomenuti da je standard NIOSH razvijen kao metoda za testiranje respiratora u teškim uvjetima koji se očekuju kada je ova oprema potrebna, ali za razliku od toga, kirurške maske testiraju se metodama ASTM F2100/F2299.Oblik i stil maski za zajednicu više nalikuju kirurškim maskama, što ne znači da imaju izvrsnu učinkovitost filtracije kao N95.Ako se kirurške maske još uvijek ocjenjuju u skladu s ASTM F2100/F2299, obične tkanine treba analizirati metodom bližom ASTM F2100/F2299.Osim toga, ASTM F2299 dopušta dodatnu fleksibilnost u različitim parametrima (kao što su brzina protoka zraka i površinska brzina u studijama učinkovitosti filtracije), što ga može učiniti približnim superiornim standardom u istraživačkom okruženju.
Vrijeme objave: 30. kolovoza 2021