Centar izvrsnosti za zaštitnu opremu i materijale (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Koristite vezu ispod da podijelite punu tekstualnu verziju ovog članka sa svojim prijateljima i kolegama.Nauči više.
Agencije za javno zdravstvo preporučuju da zajednice koriste maske kako bi se smanjilo širenje bolesti koje se prenose zrakom kao što je COVID-19.Kada maska djeluje kao filter visoke efikasnosti, širenje virusa će biti smanjeno, pa je važno procijeniti efikasnost filtracije čestica (PFE) maske.Međutim, visoki troškovi i dugi rokovi vezani za kupovinu PFE sistema po principu „ključ u ruke“ ili unajmljivanje akreditovane laboratorije ometaju testiranje filter materijala.Jasno je da postoji potreba za „prilagođenim“ PFE testnim sistemom;međutim, različiti standardi koji propisuju PFE testiranje (medicinskih) maski (na primjer, ASTM International, NIOSH) uvelike se razlikuju po jasnoći njihovih protokola i smjernica.Ovdje je opisan razvoj „internog“ PFE sistema i metode za testiranje maski u kontekstu trenutnih standarda medicinskih maski.Prema međunarodnim standardima ASTM, sistem koristi lateks sfere (nominalne veličine 0,1 µm) aerosole i koristi laserski analizator čestica za mjerenje koncentracije čestica uzvodno i nizvodno od materijala maske.Izvršite mjerenja PFE na raznim uobičajenim tkaninama i medicinskim maskama.Metoda opisana u ovom radu zadovoljava trenutne standarde PFE testiranja, istovremeno pružajući fleksibilnost prilagođavanja promjenjivim potrebama i uvjetima filtriranja.
Agencije za javno zdravlje preporučuju široj populaciji da nosi maske kako bi se ograničilo širenje COVID-19 i drugih bolesti koje se prenose kapljicama i aerosolom.[1] Zahtjev za nošenjem maski je efikasan u smanjenju prijenosa, a [2] ukazuje da neprovjerene maske zajednice pružaju korisno filtriranje.Zapravo, studije modeliranja su pokazale da je smanjenje prijenosa COVID-19 gotovo proporcionalno kombinovanom proizvodu efikasnosti maski i stopi usvajanja, a ove i druge mjere zasnovane na populaciji imaju sinergijski učinak u smanjenju hospitalizacija i smrti.[3]
Broj certificiranih medicinskih maski i respiratora koji su potrebni zdravstvenim radnicima i drugim radnicima na prvoj liniji se dramatično povećao, što predstavlja izazove za postojeće proizvodne i lance opskrbe i uzrokuje da novi proizvođači brzo testiraju i certificiraju nove materijale.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, detalji ovih metoda uvelike variraju i svaka organizacija je uspostavila svoje standarde učinka.
Efikasnost filtracije čestica (PFE) je najvažnija karakteristika maske jer je povezana s njenom sposobnošću filtriranja malih čestica kao što su aerosoli.Medicinske maske moraju ispunjavati specifične PFE ciljeve[4-6] da bi bile certificirane od strane regulatornih agencija kao što su ASTM International ili NIOSH.Hirurške maske su certificirane od strane ASTM, a N95 respiratori su certificirani od strane NIOSH-a, ali obje maske moraju proći specifične PFE granične vrijednosti.Na primjer, maske N95 moraju postići 95% filtracije za aerosole sastavljene od čestica soli sa prosječnim prečnikom od 0,075 µm, dok ASTM 2100 L3 hirurške maske moraju postići 98% filtracije za aerosole sastavljene od lateks kuglica sa prosječnim prečnikom filtera od 0,1 µm filtera. .
Prve dvije opcije su skupe (>1.000 USD po uzorku za testiranje, procjenjuje se na >150.000 USD za određenu opremu), a tokom pandemije COVID-19 dolazi do kašnjenja zbog dugog vremena isporuke i problema sa opskrbom.Visoka cijena PFE testiranja i ograničena prava pristupa—u kombinaciji s nedostatkom koherentnih smjernica o standardiziranim procjenama učinka—naveli su istraživače da koriste različite prilagođene sisteme testiranja, koji se često zasnivaju na jednom ili više standarda za certificirane medicinske maske.
Specijalna oprema za testiranje materijala maski 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, protoku zraka/aerosola, veličini uzorka (površini) i sastavu čestica aerosola.Mnoga nedavna istraživanja koristila su prilagođenu opremu za procjenu materijala za maske.Ova oprema koristi aerosole natrijum hlorida i bliska je NIOSH standardima.Na primjer, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunić et al.(2020) i Joo et al.(2021) Sva izgrađena oprema će proizvoditi aerosol natrijum hlorida (različitih veličina), koji se neutrališe električnim nabojem, razblažuje filtriranim vazduhom i šalje u uzorak materijala, gde optički merač čestica, kondenzuje čestice različitih Kombinovano merenje koncentracije čestica [9, 14-16] Konda i dr.(2020) i Hao et al.(2020) Napravljen je sličan uređaj, ali neutralizator punjenja nije bio uključen.[8, 17] U ovim studijama, brzina vazduha u uzorku varirala je između 1 i 90 L min-1 (ponekad radi otkrivanja efekata protoka/brzine);međutim, površinska brzina je bila između 5,3 i 25 cm s-1 između.Čini se da veličina uzorka varira između ≈3,4 i 59 cm2.
Naprotiv, postoji nekoliko studija o procjeni materijala maski kroz opremu 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 aerosola od polistirenskog lateksa, koji je razrijeđen i poslat u uzorke materijala, gdje su korišteni različiti analizatori čestica ili analizatori veličine čestica za skeniranje mobilnosti 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 vazduha u uzorku se takođe neznatno promenila – ali u granicama standarda F2299 – od ≈7,3 do 19 L min-1.Površinska brzina zraka koju su proučavali Bagheri et al.je 2 i 10 cm s–1 (unutar standardnog opsega), respektivno.I Lu et al., i Shakya et al.[18-20] Osim toga, autor i Shakya et al.testirane sfere od lateksa različitih veličina (tj. ukupno od 20 nm do 2500 nm).I Lu i dr.Barem u nekim od svojih testova, oni koriste određenu veličinu čestica od 100 nm (0,1 µm).
U ovom radu opisujemo izazove sa kojima se suočavamo u stvaranju PFE uređaja koji je u skladu sa postojećim ASTM F2100/F2299 standardima koliko god je to moguće.Među glavnim popularnim standardima (npr. NIOSH i ASTM F2100/F2299), ASTM standard pruža veću fleksibilnost u parametrima (kao što je brzina protoka vazduha) za proučavanje performansi filtriranja koji mogu uticati na PFE u nemedicinskim maskama.Međutim, kao što smo pokazali, ova fleksibilnost pruža dodatni nivo složenosti u dizajniranju takve opreme.
Hemikalije su kupljene od Sigma-Aldrich i korištene su takve kakve jesu.Stirenski monomer (≥99%) se pročišćava kroz staklenu kolonu koja sadrži sredstvo za uklanjanje inhibitora glinice, koji je dizajniran za uklanjanje terc-butilkatehola.Dejonizovana voda (≈0,037 µS cm–1) dolazi iz sistema za prečišćavanje vode Sartorius Arium.
100% pamuk u običnom tkanju (Muslin CT) nominalne težine 147 gm-2 dolazi od Veratex Lining Ltd., QC, a mješavina bambusa/spandeksa dolazi od D. Zinman Textiles, QC.Ostali kandidatski materijali za maske dolaze od lokalnih prodavaca tkanina (Fabricland).Ovi materijali uključuju dvije različite tkanine od 100% pamuka (sa različitim printovima), jednu pletenu tkaninu od pamuka/spandeksa, dvije pletene tkanine od pamuka/poliestera (jednu „univerzalnu“ i jednu „tkaninu za džempere“) i netkanu pletenu tkaninu od pamuka/polipropilena pamučni materijal za vate.Tabela 1 prikazuje sažetak poznatih svojstava tkanine.Kako bi se usporedila nova oprema, certificirane medicinske maske su nabavljene od lokalnih bolnica, uključujući ASTM 2100 Nivo 2 (L2) i Nivo 3 (L3; Halyard) certificirane medicinske maske i N95 respiratore (3M).
Kružni uzorak prečnika približno 85 mm izrezan je iz svakog materijala koji se testira;nisu vršene dalje modifikacije materijala (na primjer, pranje).Zategnite omču od tkanine u držač uzorka PFE uređaja za testiranje.Stvarni promjer uzorka u kontaktu sa strujom zraka je 73 mm, a preostali materijali se koriste za čvrsto fiksiranje uzorka.Za sastavljenu masku, strana koja dodiruje lice je udaljena od aerosola isporučenog materijala.
Sinteza monodisperznih anjonskih polistirenskih lateks kuglica emulzionom polimerizacijom.Prema proceduri opisanoj u prethodnoj studiji, reakcija je izvedena u polu-serijskom režimu monomernog gladovanja.[21, 22] Dodajte dejonizovanu vodu (160 mL) u tikvicu sa okruglim dnom od 250 mL sa tri grla i stavite je u uljno kupatilo uz mešanje.Tikvica je zatim pročišćena dušikom i stirenski monomer bez inhibitora (2,1 mL) je dodan u pročišćenu tikvicu uz miješanje.Nakon 10 minuta na 70 °C, dodajte natrijum lauril sulfat (0,235 g) rastvoren u dejonizovanoj vodi (8 mL).Nakon još 5 minuta, dodat je kalijum persulfat (0,5 g) rastvoren u dejonizovanoj vodi (2 mL).U narednih 5 sati koristite pumpu za špric polako ubrizgajte 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 se boca otvorila i ohladila da bi se završila polimerizacija.Sintetizirana emulzija polistirenskog lateksa je dijalizirana protiv deionizirane vode u cijevi za dijalizu SnakeSkin (3500 Da molekularne težine cut-off) pet dana, a deionizirana voda je zamijenjena svaki dan.Izvadite emulziju iz epruvete za dijalizu i čuvajte je u frižideru na 4°C do upotrebe.
Dinamičko raspršivanje svjetlosti (DLS) izvedeno je analizatorom Brookhaven 90Plus, talasna dužina lasera je 659 nm, a ugao detektora 90°.Koristite ugrađeni softver za rješenje čestica (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) za analizu podataka.Suspenzija lateksa se razblaži dejonizovanom vodom sve dok broj čestica ne bude približno 500 hiljada brojeva u sekundi (kcps).Veličina čestica je određena na 125 ± 3 nm, a prijavljena polidisperznost je 0,289 ± 0,006.
ZetaPlus analizator zeta potencijala (Brookhaven Instruments Corp.) je korišćen za dobijanje izmerene vrednosti zeta potencijala u režimu fazne analize rasejanja svetlosti.Uzorak je pripremljen dodavanjem alikvota lateksa u otopinu NaCl veličine 5 × 10-3m i ponovnom razrjeđivanju suspenzije lateksa kako bi se postigao broj čestica od približno 500 kcps.Izvršeno je pet ponovljenih mjerenja (svako se sastojalo od 30 ciklusa), što je rezultiralo vrijednošću zeta potencijala od -55,1 ± 2,8 mV, gdje greška predstavlja standardnu devijaciju prosječne vrijednosti pet ponavljanja.Ova mjerenja pokazuju da su čestice negativno nabijene i formiraju stabilnu suspenziju.Podaci DLS i zeta potencijala mogu se naći u pratećim informativnim tabelama S2 i S3.
Opremu smo izgradili u skladu sa međunarodnim standardima ASTM, kao što je opisano u nastavku i prikazano na slici 1. Generator aerosola Blaustein modula za atomizaciju sa jednim mlazom (BLAM; CHTech) se koristi za proizvodnju aerosola koji sadrže kuglice od lateksa.Filtrirana struja zraka (dobijena kroz GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP i 0,2 µm POLYCAP TF filtere u seriji) ulazi u generator aerosola pod pritiskom od 20 psi (6,9 kPa) i atomizira dio od 5 mg L-1 suspenzija Tečnost se ubrizgava u kuglicu od lateksa opreme kroz špric pumpu (KD Scientific Model 100).Vlažne čestice u obliku aerosola se suše propuštanjem struje zraka koja napušta generator aerosola kroz cijevni izmjenjivač topline.Izmjenjivač topline se sastoji od 5/8” cijevi od nehrđajućeg čelika namotane sa 8 stopa dugačkim grijačem.Izlazna snaga je 216 W (BriskHeat).Prema njegovom podesivom kotačiću, snaga grijača je podešena na 40% maksimalne vrijednosti uređaja (≈86 W);ovo proizvodi prosječnu temperaturu vanjskog zida od 112 °C (standardna devijacija ≈1 °C), koja je određena mjerenjem površinskog termoelementa (Taylor USA).Slika S4 u pratećim informacijama sumira performanse grijača.
Osušene atomizirane čestice se zatim miješaju s većom količinom filtriranog zraka kako bi se postigla ukupna brzina protoka zraka od 28,3 L min-1 (to jest, 1 kubna stopa u minuti).Ova vrijednost je odabrana jer je to tačna brzina protoka instrumenta laserskog analizatora čestica koji uzorkuje nizvodno od sistema.Struja zraka koja nosi čestice lateksa šalje se u jednu od dvije identične vertikalne komore (tj. cijevi od nehrđajućeg čelika sa glatkim zidovima): “kontrolnu” komoru bez materijala za masku ili kružno izrezanu komoru za “uzorak” koja se može odvojiti Držač uzorka umeće se izvan tkanine.Unutrašnji prečnik dve komore je 73 mm, što odgovara unutrašnjem prečniku držača uzorka.Držač uzorka koristi užljebljene prstenove i udubljene vijke kako bi čvrsto zatvorio materijal maske, a zatim umetnite odvojivi nosač u otvor komore za uzorke i čvrsto ga zatvorite u uređaju gumenim brtvama i stezaljkama (slika S2, informacije za podršku).
Prečnik uzorka tkanine u kontaktu sa strujom vazduha je 73 mm (površina = 41,9 cm2);zapečaćen je u komori za uzorke tokom ispitivanja.Protok vazduha koji napušta „kontrolnu“ ili „uzorkovačku“ komoru prenosi se u laserski analizator čestica (sistem za merenje čestica LASAIR III 110) za merenje broja i koncentracije čestica lateksa.Analizator čestica specificira donju i gornju granicu koncentracije čestica, odnosno 2 × 10-4 i ≈34 čestica po kubnoj stopi (7 i ≈950 000 čestica po kubnoj stopi).Za mjerenje koncentracije čestica lateksa, koncentracija čestica se navodi u "kutiji" s donjom i gornjom granicom od 0,10-0,15 µm, što odgovara približnoj veličini singletnih čestica lateksa u aerosolu.Međutim, mogu se koristiti i druge veličine kante, a više binova se može procijeniti istovremeno, s maksimalnom veličinom čestica od 5 µm.
Oprema uključuje i drugu opremu, kao što su oprema za ispiranje komore i analizator čestica čistim filtriranim vazduhom, kao i neophodni ventili i instrumenti (slika 1).Kompletni dijagrami cjevovoda i instrumentacije prikazani su na slici S1 i tabeli S1 pratećih informacija.
Tokom eksperimenta, suspenzija lateksa je ubrizgana u generator aerosola pri brzini protoka od ≈60 do 100 µL min-1 da bi se održao stabilan izlaz čestica, otprilike 14-25 čestica po kubnom centimetru (400 000 po kubnom centimetru) 700 000 čestica).Stope) u kantu veličine 0,10–0,15 µm.Ovaj raspon brzine protoka je potreban zbog uočenih promjena u koncentraciji čestica lateksa nizvodno od generatora aerosola, što se može pripisati promjenama u količini suspenzije lateksa zarobljene tečnom zamkom generatora aerosola.
Da bi se izmjerio PFE datog uzorka tkanine, aerosol čestica lateksa se prvo prenosi kroz kontrolnu sobu, a zatim usmjerava u analizator čestica.Kontinuirano mjerite koncentraciju tri čestice u brzom nizu, svaka traje jedan minut.Analizator čestica prijavljuje vremensku prosječnu koncentraciju čestica tokom analize, odnosno prosječnu koncentraciju čestica u jednoj minuti (28,3 L) uzorka.Nakon uzimanja ovih osnovnih mjerenja radi uspostavljanja stabilnog broja čestica i brzine protoka plina, aerosol se prenosi u komoru za uzorke.Kada sistem dostigne ravnotežu (obično 60-90 sekundi), vrše se još tri uzastopna jednominutna mjerenja u brzom nizu.Ova mjerenja uzorka predstavljaju koncentraciju čestica koje prolaze kroz uzorak tkanine.Nakon toga, razdvajanjem protoka aerosola natrag u kontrolnu sobu, iz kontrolne sobe su uzeta još tri mjerenja koncentracije čestica kako bi se potvrdilo da se koncentracija čestica uzvodno nije značajno promijenila tokom cijelog procesa evaluacije uzorka.Budući da je dizajn dvije komore isti – osim što komora za uzorke može primiti držač uzorka – uslovi protoka u komori se mogu smatrati istim, tako da je koncentracija čestica u plinu koji napušta kontrolnu komoru i komoru za uzorak mogu se porediti.
Kako biste održali vijek trajanja instrumenta za analizu čestica i uklonili čestice aerosola u sistemu između svakog testa, koristite HEPA filtrirani mlaz zraka za čišćenje analizatora čestica nakon svakog mjerenja i očistite komoru za uzorke prije zamjene uzoraka.Pogledajte sliku S1 u informacijama o podršci za šematski dijagram sistema za ispiranje zraka na PFE uređaju.
Ovaj proračun predstavlja jedno „ponovljeno“ PFE mjerenje za jedan uzorak materijala i ekvivalentan je proračunu PFE u ASTM F2299 (jednačina (2)).
Materijali navedeni u § 2.1 su ispitivani aerosolima od lateksa koristeći PFE opremu opisanu u § 2.3 da bi se utvrdila njihova prikladnost kao materijali za maske.Na slici 2 prikazana su očitanja dobivena iz analizatora koncentracije čestica, a istovremeno se mjere PFE vrijednosti džemperskih tkanina i materijala za vate.Urađene su tri analize uzoraka za ukupno dva materijala i šest ponavljanja.Očigledno je da se prvo čitanje u setu od tri očitavanja (osjenčano svjetlijom bojom) obično razlikuje od druga dva očitavanja.Na primjer, prvo očitanje se razlikuje od prosjeka druga dva očitanja u 12-15 trojki na Slici 2 za više od 5%.Ovo zapažanje je povezano sa ravnotežom vazduha koji sadrži aerosol koji teče kroz analizator čestica.Kao što je objašnjeno u materijalima i metodama, očitanja ravnoteže (druga i treća kontrola i očitanja uzorka) korištena su za izračunavanje PFE u tamnoplavim i crvenim nijansama na slici 2, respektivno.Sve u svemu, prosječna vrijednost PFE za tri ponavljanja je 78% ± 2% za džemper tkaninu i 74% ± 2% za pamučni materijal za vate.
Za usporedbu performansi sistema, također su ocijenjene ASTM 2100 certificirane medicinske maske (L2, L3) i NIOSH respiratori (N95).ASTM F2100 standard postavlja submikronsku efikasnost filtracije čestica 0,1 µm čestica maske nivoa 2 i nivoa 3 na ≥ 95% odnosno ≥ 98%.[5] Slično, N95 respiratori sa sertifikatom NIOSH moraju pokazati efikasnost filtracije od ≥95% za atomizovane nanočestice NaCl sa prosečnim prečnikom od 0,075 µm.[24] Rengasamy et al.Prema izvještajima, slične N95 maske pokazuju PFE vrijednost od 99,84% – 99,98%, [25] Zangmeister et al.Prema izvještajima, njihov N95 proizvodi minimalnu efikasnost filtracije veću od 99,9%, [14] dok Joo et al.Prema izvještajima, 3M N95 maske su proizvele 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 osporavali Shakya et al.sa kuglicama od lateksa od 0,1 µm, PFE je pao otprilike između 80% i 100%.[19] Kada su Lu i sar.Koristeći kuglice od lateksa iste veličine za procjenu maski N95, prosječni PFE iznosi 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.
Hirurške maske su također testirane u nekoliko studija.Hirurške maske Haoa et al.su pokazale PFE (300 nm čestice) od 73,4%, [17] dok su tri hirurške maske koje su testirali Drewnick et al.Proizvedeni PFE kreće se od približno 60% do skoro 100%.[15] (Potonja maska može biti certificirani model.) Međutim, Zangmeister et al.Prema izvještajima, minimalna efikasnost filtracije dvije testirane hirurške maske je samo nešto viša od 30%, [14] daleko niža od hirurških maski testiranih u ovoj studiji.Slično, "plava hirurška maska" koju su testirali Joo et al.Dokažite da je PFE (300 nm čestice) samo 22%.[16] Shakya et al.izvijestili su da se PFE hirurških maski (koristeći čestice lateksa od 0,1 µm) smanjio za otprilike 60-80%.[19] Koristeći kuglice od lateksa iste veličine, hirurška maska Lu i drugih proizvela je prosječan PFE rezultat od 80,2%.[20] Za poređenje, PFE naše L2 maske je 94,2 ± 0,6%, a PFE maske L3 je 94,9 ± 0,3%.Iako ovi PFE-ovi nadmašuju mnoge PFE-ove u literaturi, moramo napomenuti da u prethodnom istraživanju gotovo da se ne spominje nivo sertifikacije, a naše hirurške maske su dobile nivo 2 i nivo 3 sertifikata.
Na isti način na koji su analizirani materijali kandidati za maske na slici 2, izvršena su tri testa na ostalih šest materijala kako bi se utvrdila njihova prikladnost za masku i demonstrirao rad PFE uređaja.Slika 3 prikazuje PFE vrijednosti svih testiranih materijala i uspoređuje ih sa PFE vrijednostima dobijenim procjenom certificiranih L3 i N95 materijala za maske.Od 11 maski/kandidat materijala za maske odabranih za ovaj rad, može se jasno vidjeti širok raspon PFE performansi, u rasponu od ≈10% do blizu 100%, što je 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 od 100% pamuka i pamučni muslin) pokazuju vrlo različite vrijednosti PFE (14%, 54%, odnosno 13%).Ali bitno je da niske performanse (na primjer, 100% pamuk A; PFE ≈ 14%), srednje performanse (na primjer, mješavina 70%/30% pamuk/poliester; PFE ≈ 49%) i visoke performanse (npr. džemper Tkanina; PFE ≈ 78%) Tkanina se može jasno identificirati korištenjem PFE opreme opisane u ovom radu.Posebno su tkanine za džempere i pamučne vate bile veoma dobre, sa PFE 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 filtracije.Međutim, želimo podsjetiti da s obzirom na to da su rezultati PFE materijala sa sličnim industrijskim opisima (tj. pamučni materijali) vrlo različiti, ovi podaci ne ukazuju koji su materijali široko korisni za platnene maske, te ne namjeravamo zaključivati svojstva - materijalne kategorije.Odnos performansi.Dajemo konkretne primjere da demonstriramo kalibraciju, pokazujemo da mjerenje pokriva cijeli raspon moguće efikasnosti filtracije i dajemo veličinu greške mjerenja.
Dobili smo ove PFE rezultate da bismo dokazali da naša oprema ima širok raspon mjernih mogućnosti, nisku grešku i uporedili smo ih sa podacima dobijenim u literaturi.Na primjer, Zangmeister et al.Prikazani su PFE rezultati nekoliko tkanih pamučnih tkanina (npr. „Pamuk 1-11″) (89 do 812 niti po inču).U 9 od 11 materijala, “minimalna efikasnost filtracije” kreće se od 0% do 25%;PFE druga dva materijala je oko 32%.[14] Slično, Konda et al.Prijavljeni su PFE podaci za dvije pamučne tkanine (80 i 600 TPI; 153 i 152 gm-2).PFE se kreće od 7% do 36% i 65% do 85%, respektivno.U studiji Drewnick et al., 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 Joo et al., njihov materijal od 100% pamuka ima PFE od 8% (300 nm čestice).Bagheri et al.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 sa PFE rezultatima naše tri pamučne tkanine (tj. Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A i B), a njihova prosječna efikasnost filtracije je 13%, 14% i respektivno.54%.Ovi rezultati pokazuju da postoje velike razlike između pamučnih materijala i da su svojstva materijala koja dovode do visokog PFE (tj. Konda i ostali pamuk od 600 TPI; naš pamuk B) slabo shvaćena.
Kada pravimo ova poređenja, priznajemo da je teško pronaći materijale testirane u literaturi koji imaju iste karakteristike (tj. sastav materijala, tkanje i pletenje, TPI, težina, itd.) sa materijalima testiranim u ovoj studiji, i stoga se ne mogu direktno porediti.Osim toga, razlike u instrumentima koje koriste autori i nedostatak standardizacije otežavaju dobra poređenja.Ipak, jasno je da odnos performansi i performansi običnih tkanina nije dobro shvaćen.Materijali će se dalje testirati sa standardiziranom, fleksibilnom i pouzdanom opremom (kao što je oprema opisana u ovom radu) kako bi se utvrdili ovi odnosi.
Iako postoji ukupna statistička greška (0-5%) između jedne replike (0-4%) i uzoraka analiziranih u tri primjerka, oprema predložena u ovom radu pokazala se kao efikasan alat za ispitivanje PFE različitih materijala.Od običnih tkanina do certificiranih medicinskih maski.Vrijedi napomenuti da među 11 materijala testiranih za Sliku 3, greška propagacije σprop premašuje standardnu devijaciju između PFE mjerenja jednog uzorka, odnosno σsd 9 od 11 materijala;ova dva izuzetka se javljaju u vrlo visokoj PFE vrijednosti (tj. L2 i L3 maska).Iako rezultati koje su predstavili Rengasamy et al.Pokazujući da je razlika između ponovljenih uzoraka mala (tj. pet ponavljanja <0,29%), [25] proučavali su materijale sa visokim poznatim svojstvima filtriranja dizajnirane posebno za proizvodnju maski: sam materijal može biti ujednačeniji, a test je također Ovaj područje PFE raspona može biti dosljednije.Sve u svemu, rezultati dobijeni upotrebom naše opreme su u skladu sa PFE podacima i standardima sertifikacije koje su dobili drugi istraživači.
Iako je PFE važan indikator za mjerenje performansi maske, u ovom trenutku moramo podsjetiti čitatelje da sveobuhvatna analiza budućih materijala maske mora uzeti u obzir i druge faktore, odnosno propusnost materijala (to jest, kroz pad tlaka ili ispitivanje diferencijalnog tlaka ).Postoje propisi u ASTM F2100 i F3502.Prihvatljiva prozračnost je neophodna za udobnost nosioca i sprječavanje curenja ruba maske tokom disanja.Budući da su PFE i propusnost zraka mnogih uobičajenih materijala obično obrnuto proporcionalni, mjerenje pada tlaka treba izvršiti zajedno s PFE mjerenjem kako bi se potpunije procijenile performanse materijala maske.
Preporučujemo da su smjernice za izradu PFE opreme u skladu sa ASTM F2299 bitne za kontinuirano poboljšanje standarda, stvaranje istraživačkih podataka koji se mogu porediti između istraživačkih laboratorija i poboljšanje filtracije aerosola.Oslonite se samo na standard NIOSH (ili F3502), koji navodi jedan uređaj (TSI 8130A) i ograničava istraživače da kupuju uređaje po principu ključ u ruke (na primjer, TSI sisteme).Oslanjanje na standardizovane sisteme kao što je TSI 8130A je važno za trenutnu standardnu sertifikaciju, ali ograničava razvoj maski, respiratora i drugih tehnologija filtriranja aerosola koje su u suprotnosti sa napretkom istraživanja.Vrijedi napomenuti da je NIOSH standard razvijen kao metoda za testiranje respiratora u teškim uvjetima koji se očekuju kada je ova oprema potrebna, ali za razliku od toga, hirurške maske se testiraju ASTM F2100/F2299 metodama.Oblik i stil društvenih maski više liče na hirurške maske, što ne znači da imaju odlične performanse filtracije kao N95.Ako se hirurške maske i dalje procjenjuju u skladu sa ASTM F2100/F2299, obične tkanine treba analizirati korištenjem metode bliže ASTM F2100/F2299.Osim toga, ASTM F2299 omogućava dodatnu fleksibilnost u različitim parametrima (kao što su brzina protoka zraka i površinska brzina u studijama efikasnosti filtracije), što ga može učiniti približno superiornim standardom u istraživačkom okruženju.
Vrijeme objave: 30.08.2021