Kaitsevarustuse ja -materjalide tippkeskus (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Kasutage allolevat linki, et jagada selle artikli täisteksti oma sõprade ja kolleegidega.rohkem teada saada.
Rahvatervise agentuurid soovitavad kogukondadel kasutada maske, et vähendada selliste õhus levivate haiguste nagu COVID-19 levikut.Kui mask toimib suure efektiivsusega filtrina, väheneb viiruse levik, mistõttu on oluline hinnata maski osakeste filtreerimise efektiivsust (PFE).Võtmed kätte PFE-süsteemi ostmise või akrediteeritud labori palkamisega seotud kõrged kulud ja pikad teostusajad takistavad aga filtrimaterjalide testimist.Ilmselgelt on vajadus kohandatud PFE katsesüsteemi järele;erinevad standardid, mis näevad ette (meditsiiniliste) maskide PFE-testimise (näiteks ASTM International, NIOSH), erinevad aga nende protokollide ja juhiste selguse poolest.Siin kirjeldatakse "sisemise" PFE süsteemi ja maskide testimise meetodi väljatöötamist kehtivate meditsiiniliste maskide standardite kontekstis.ASTM rahvusvaheliste standardite kohaselt kasutab süsteem latekssfääride (nimisuurus 0,1 µm) aerosoole ja osakeste laseranalüsaatorit, et mõõta osakeste kontsentratsiooni maski materjalist üles- ja allavoolu.Tehke PFE mõõtmisi erinevatel levinud kangastel ja meditsiinilistel maskidel.Käesolevas töös kirjeldatud meetod vastab praegustele PFE-testimise standarditele, pakkudes samas paindlikkust muutuvate vajaduste ja filtreerimistingimustega kohanemiseks.
Rahvatervise agentuurid soovitavad elanikkonnal kanda maske, et piirata COVID-19 ja teiste piiskade ning aerosoolide kaudu levivate haiguste levikut.[1] Maskide kandmise nõue vähendab tõhusalt levikut ja [2] näitab, et testimata kogukonnamaskid pakuvad kasulikku filtreerimist.Tegelikult on modelleerimisuuringud näidanud, et COVID-19 leviku vähenemine on peaaegu proportsionaalne maskide tõhususe ja kasutuselevõtu määra kombineeritud korrutisega ning neil ja teistel elanikkonnapõhistel meetmetel on sünergiline mõju haiglaravi ja surmajuhtumite vähendamisel.[3]
Tervishoiu- ja teiste eesliinitöötajate jaoks vajalike sertifitseeritud meditsiiniliste maskide ja respiraatorite arv on järsult kasvanud, esitades väljakutseid olemasolevatele tootmis- ja tarneahelatele ning pannes uued tootjad uusi materjale kiiresti katsetama ja sertifitseerima.Sellised organisatsioonid nagu ASTM International ja riiklik tööohutuse ja töötervishoiu instituut (NIOSH) on välja töötanud standardsed meetodid meditsiiniliste maskide testimiseks;nende meetodite üksikasjad on aga väga erinevad ja iga organisatsioon on kehtestanud oma tulemuslikkuse standardid.
Tahkete osakeste filtreerimise efektiivsus (PFE) on maski kõige olulisem omadus, kuna see on seotud selle võimega filtreerida väikseid osakesi, näiteks aerosoole.Meditsiinimaskid peavad vastama konkreetsetele PFE-eesmärkidele[4–6], et neid saaks sertifitseerida reguleerivate asutuste, nagu ASTM International või NIOSH, poolt.Kirurgilised maskid on sertifitseeritud ASTM-i poolt ja N95 respiraatorid on sertifitseeritud NIOSH-i poolt, kuid mõlemad maskid peavad läbima teatud PFE piirväärtused.Näiteks peavad N95 maskid saavutama 95% filtreerimise soolaosakestest koosnevate aerosoolide puhul, mille keskmine läbimõõt on 0,075 µm, samas kui ASTM 2100 L3 kirurgilised maskid peavad saavutama 98% filtreerimise aerosoolide puhul, mis koosnevad 0,1 µm keskmise läbimõõduga latekspallidest. .
Esimesed kaks võimalust on kallid (> 1000 dollarit testproovi kohta, hinnanguliselt > 150 000 dollarit kindlate seadmete puhul) ja COVID-19 pandeemia ajal esineb viivitusi pikkade tarneaegade ja tarneprobleemide tõttu.PFE-testimise kõrge hind ja piiratud juurdepääsuõigused – koos ühtsete juhiste puudumisega standardiseeritud toimivuse hindamise kohta – on pannud teadlased kasutama mitmesuguseid kohandatud testimissüsteeme, mis põhinevad sageli ühel või mitmel sertifitseeritud meditsiinimaskide standardil.
Olemasolevas kirjanduses leiduv spetsiaalne maskide materjali testimise varustus sarnaneb tavaliselt ülalmainitud NIOSH või ASTM F2100/F2299 standarditega.Küll aga on teadlastel võimalus disaini- või tööparameetreid vastavalt oma eelistustele valida või muuta.Näiteks on kasutatud proovi pinnakiiruse, õhu/aerosooli voolukiiruse, proovi suuruse (pindala) ja aerosooliosakeste koostise muutusi.Paljud hiljutised uuringud on maskimaterjalide hindamiseks kasutanud kohandatud seadmeid.Need seadmed kasutavad naatriumkloriidi aerosoole ja on lähedased NIOSH-i standarditele.Näiteks Rogak et al.(2020), Zangmeister jt.(2020), Drunic et al.(2020) ja Joo jt.(2021) Kõik ehitatud seadmed toodavad naatriumkloriidi aerosooli (erineva suurusega), mis neutraliseeritakse elektrilaenguga, lahjendatakse filtreeritud õhuga ja suunatakse materjaliproovi, kus optiline osakeste mõõtja, kondenseeritud osakeste erinevate osakeste kombineeritud kontsentratsiooni mõõtmine [9, 14-16] Konda jt.(2020) ja Hao jt.(2020) Ehitati sarnane seade, kuid laengu neutraliseerijat polnud kaasas.[8, 17] Nendes uuringutes varieerus õhu kiirus proovis vahemikus 1 kuni 90 L min-1 (mõnikord voolu/kiiruse mõjude tuvastamiseks);pinnakiirus oli aga vahemikus 5,3–25 cm s-1.Näib, et valimi suurus varieerub vahemikus ≈3,4 kuni 59 cm2.
Vastupidi, on vähe uuringuid maskimaterjalide hindamise kohta lateksaerosooli kasutavate seadmete kaudu, mis on standardile ASTM F2100/F2299 lähedane.Näiteks Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) ja Lu et al.(2020) Ehitati seade polüstüreenlateksi aerosooli tootmiseks, mis lahjendati ja saadeti materjaliproovidele, kus osakeste kontsentratsiooni mõõtmiseks kasutati erinevaid osakeste analüsaatoreid või skaneerivaid liikuvuse osakeste suuruse analüsaatoreid.[18-20] Ja Lu et al.Nende aerosooligeneraatorist allavoolu kasutati laengu neutralisaatorit ja kahe teise uuringu autorid seda ei teinud.Õhuvoolu kiirus proovis muutus samuti veidi – kuid F2299 standardi piirides – ≈7,3-lt 19 L min-1-le.Bagheri jt uuritud õhupinna kiirus.on vastavalt 2 ja 10 cm s–1 (standardvahemikus).Ja Lu et al. ja Shakya jt.[18-20] Lisaks autor ja Shakya et al.testitud erineva suurusega latekssfäärid (st üldiselt 20 nm kuni 2500 nm).Ja Lu et al.Vähemalt mõnes katses kasutavad nad osakeste suurust 100 nm (0,1 µm).
Selles töös kirjeldame väljakutseid, millega seisame silmitsi PFE-seadme loomisel, mis vastab võimalikult palju olemasolevatele ASTM F2100/F2299 standarditele.Peamiste populaarsete standardite (st NIOSH ja ASTM F2100/F2299) hulgas pakub ASTM-i standard parameetrite (nt õhuvoolu kiirus) suuremat paindlikkust, et uurida filtreerimisvõimet, mis võib mõjutada PFE-d mittemeditsiinilistes maskides.Kuid nagu me näitasime, pakub see paindlikkus selliste seadmete projekteerimisel täiendavat keerukust.
Kemikaalid osteti firmalt Sigma-Aldrich ja neid kasutati sellisel kujul.Stüreeni monomeer (≥99%) puhastatakse läbi klaaskolonni, mis sisaldab alumiiniumoksiidi inhibiitori eemaldajat, mis on ette nähtud tert-butüülkatehhooli eemaldamiseks.Deioniseeritud vesi (≈0,037 µS cm–1) pärineb Sartorius Arium veepuhastussüsteemist.
100% puuvillane tavaline koematerjal (Muslin CT) nimikaaluga 147 gm-2 pärineb ettevõttelt Veratex Lining Ltd., QC ja bambuse/spandeksi segu pärineb firmalt D. Zinman Textiles, QC.Muud maski kandidaadid pärinevad kohalikelt kangamüüjatelt (Fabricland).Nende materjalide hulka kuuluvad kaks erinevat 100% puuvillast kootud kangast (erinevate trükistega), üks puuvillane/spandex silmkoekangas, kaks puuvillast/polüestrist kootud kangast (üks "universaalne" ja üks "kampsunikangas") ja lausriie, mis on segatud puuvillast/polüpropüleenist puuvillane vatiini materjal.Tabelis 1 on kokkuvõte kanga teadaolevatest omadustest.Uute seadmete võrdlemiseks hangiti kohalikelt haiglatelt sertifitseeritud meditsiinimaskid, sealhulgas ASTM 2100 2. taseme (L2) ja 3. taseme (L3; Halyard) sertifitseeritud meditsiinimaskid ja N95 respiraatorid (3M).
Igast testitavast materjalist lõigati umbes 85 mm läbimõõduga ringikujuline proov;materjali rohkem ei muudetud (näiteks pesemine).Kinnitage kangaaas testimiseks PFE-seadme proovihoidikusse.Õhuvooluga kokkupuutuva proovi tegelik läbimõõt on 73 mm ja ülejäänud materjale kasutatakse proovi tihedaks fikseerimiseks.Kokkupandud maski puhul on nägu puudutav pool kaasasoleva materjali aerosoolist eemal.
Monodisperssete anioonsete polüstüreenlatekskerade süntees emulsioonpolümerisatsioonil.Eelmises uuringus kirjeldatud protseduuri kohaselt viidi reaktsioon läbi monomeeride nälgimise poolpartiirežiimis.[21, 22] Lisage deioniseeritud vesi (160 ml) 250 ml kolme kaelaga ümarapõhjalisse kolbi ja asetage see segatavasse õlivanni.Seejärel puhuti kolb läbi lämmastikuga ja läbipuhutud segatud kolbi lisati inhibiitorivaba stüreeni monomeer (2,1 ml).Pärast 10 minutit temperatuuril 70 °C lisage deioniseeritud vees (8 ml) lahustatud naatriumlaurüülsulfaat (0,235 g).Veel 5 minuti pärast lisati deioniseeritud vees (2 ml) lahustatud kaaliumpersulfaat (0,5 g).Järgmise 5 tunni jooksul kasutage süstalpumpa, et süstida kolbi aeglaselt täiendavat inhibiitorivaba stüreeni (20 ml) kiirusega 66 µL min-1.Pärast stüreeni infusiooni lõppu kestis reaktsioon veel 17 tundi.Seejärel avati kolb ja jahutati polümerisatsiooni lõpetamiseks.Sünteesitud polüstüreenlateksi emulsiooni dialüüsiti SnakeSkini dialüüsitorus deioniseeritud vee vastu (3500 Da molekulmassi piirväärtus) viis päeva ja deioniseeritud vett vahetati iga päev.Eemaldage emulsioon dialüüsikatsutist ja hoidke seda kuni kasutamiseni külmkapis temperatuuril 4°C.
Dünaamiline valguse hajumine (DLS) viidi läbi Brookhaven 90Plus analüsaatoriga, laseri lainepikkus oli 659 nm ja detektori nurk oli 90°.Kasutage andmete analüüsimiseks sisseehitatud osakeste lahenduse tarkvara (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation).Latekssuspensiooni lahjendatakse deioniseeritud veega, kuni osakeste arv on ligikaudu 500 tuhat loendit sekundis (kcps).Osakeste suuruseks määrati 125 ± 3 nm ja teatatud polüdisperssus oli 0,289 ± 0,006.
ZetaPlus zeta potentsiaali analüsaatorit (Brookhaven Instruments Corp.) kasutati zeta potentsiaali mõõdetud väärtuse saamiseks faasianalüüsi valguse hajumise režiimis.Proov valmistati, lisades lateksi alikvoodi 5 × 10–3 m NaCl lahusele ja lahjendades lateksisuspensiooni uuesti, et saavutada osakeste arv ligikaudu 500 kcps.Viidi läbi viis korduvat mõõtmist (igaüks 30 jooksust), mille tulemusena saadi zeta potentsiaali väärtus -55,1 ± 2,8 mV, kus viga tähistab viie korduse keskmise väärtuse standardhälvet.Need mõõtmised näitavad, et osakesed on negatiivselt laetud ja moodustavad stabiilse suspensiooni.DLS-i ja zeta potentsiaalsed andmed leiate tugiteabe tabelitest S2 ja S3.
Ehitasime seadmed vastavalt ASTM International standarditele, nagu on kirjeldatud allpool ja näidatud joonisel 1. Ühe joaga Blausteini pihustusmooduli (BLAM; CHTech) aerosooligeneraatorit kasutatakse latekspalle sisaldavate aerosoolide tootmiseks.Filtreeritud õhuvool (saadud läbi GE Healthcare Whatmani 0,3 µm HEPA-CAP ja 0,2 µm POLYCAP TF filtrite järjestikku) siseneb aerosooligeneraatorisse rõhul 20 psi (6,9 kPa) ja pihustab osa 5 mg L-1-st. suspensioon Vedelik süstitakse süstalpumba (KD Scientific Model 100) kaudu seadme latekskuuli.Aerosoolseks muudetud märjad osakesed kuivatatakse, juhtides aerosooligeneraatorist väljuva õhuvoolu läbi torukujulise soojusvaheti.Soojusvaheti koosneb 5/8” roostevabast terasest torust, mis on keritud 8 jala pikkuse küttespiraaliga.Väljund on 216 W (BriskHeat).Selle reguleeritava valikuketta järgi on küttekeha võimsus seatud 40% -le seadme maksimaalsest väärtusest (≈86 W);see annab keskmiseks välisseina temperatuuriks 112 °C (standardhälve ≈1 °C), mis määratakse pinnale paigaldatud termopaari (Taylor USA) mõõtmise abil.Lisateabe joonis S4 võtab kokku küttekeha jõudluse.
Kuivatatud pihustatud osakesed segatakse seejärel suurema koguse filtreeritud õhuga, et saavutada õhuvoolu kogukiirus 28,3 L min-1 (st 1 kuupjalg minutis).See väärtus valiti, kuna see on osakeste laseranalüsaatori instrumendi täpne voolukiirus süsteemist allavoolu.Lateksosakesi kandev õhuvool suunatakse ühte kahest identsest vertikaalsest kambrist (st siledate seintega roostevabast terasest torud): maskimaterjalita "kontroll"kambrisse või eemaldatavasse ringikujuliselt lõigatud "proovikambrisse". Proovihoidik sisestatakse kangast väljapoole.Kahe kambri siseläbimõõt on 73 mm, mis ühtib proovihoidja siseläbimõõduga.Proovihoidja kasutab soontega rõngaid ja süvistatud polte maski materjali tihedaks tihendamiseks, seejärel sisestab eemaldatava kronsteini proovikambri pilusse ja sulgeb selle kummitihendite ja klambritega tihedalt seadmesse (joonis S2, tugiteave).
Õhuvooluga kokkupuutuva kangaproovi läbimõõt on 73 mm (pindala = 41,9 cm2);see suletakse katse ajal proovikambris."Kontroll" või "proovi" kambrist väljuv õhuvool suunatakse osakeste laseranalüsaatorisse (osakeste mõõtmise süsteem LASAIR III 110), et mõõta lateksiosakeste arvu ja kontsentratsiooni.Osakeste analüsaator määrab osakeste kontsentratsiooni alumise ja ülemise piiri, vastavalt 2 × 10-4 ja ≈34 osakest kuupjala kohta (7 ja ≈950 000 osakest kuupjala kohta).Lateksosakeste kontsentratsiooni mõõtmiseks esitatakse osakeste kontsentratsioon "kastis", mille alumine ja ülemine piir on 0,10–0,15 µm, mis vastab aerosooli üksikute lateksiosakeste ligikaudsele suurusele.Siiski võib kasutada ka teisi prügikasti suurusi ja samaaegselt saab hinnata mitut prügikasti, mille maksimaalne osakeste suurus on 5 µm.
Seadmete hulka kuuluvad ka muud seadmed, näiteks kambri ja osakeste analüsaatori puhta filtreeritud õhuga läbipesemise seadmed, samuti vajalikud klapid ja instrumendid (joonis 1).Torustiku ja mõõteriistade täielikud skeemid on näidatud toetava teabe joonisel S1 ja tabelis S1.
Katse ajal süstiti latekssuspensiooni aerosooligeneraatorisse voolukiirusega ≈60 kuni 100 µL min-1, et säilitada stabiilne osakeste väljund, ligikaudu 14-25 osakest kuupsentimeetri kohta (400 000 kuupsentimeetri kohta) 700 000 osakest).Jalad) prügikasti, mille suurus on 0,10–0,15 µm.See voolukiiruse vahemik on vajalik lateksiosakeste kontsentratsiooni täheldatud muutuste tõttu aerosooligeneraatorist allavoolu, mis võib olla tingitud muutustest aerosooligeneraatori vedelikupüüduriga püütud latekssuspensiooni koguses.
Antud kangaproovi PFE mõõtmiseks viiakse lateksiosakeste aerosool esmalt läbi kontrollruumi ja suunatakse seejärel osakeste analüsaatorisse.Mõõtke pidevalt kiiresti järjestikku kolme osakese kontsentratsiooni, millest igaüks kestab ühe minuti.Osakeste analüsaator teatab analüüsi ajal osakeste keskmise kontsentratsiooni, st osakeste keskmise kontsentratsiooni proovi ühes minutis (28,3 L).Pärast nende algtaseme mõõtmist, et saavutada stabiilne osakeste arv ja gaasi voolukiirus, kantakse aerosool proovikambrisse.Kui süsteem saavutab tasakaalu (tavaliselt 60–90 sekundit), tehakse kiiresti järjest kolm järjestikust üheminutilist mõõtmist.Need proovi mõõtmised näitavad kangaproovi läbivate osakeste kontsentratsiooni.Seejärel, jagades aerosoolivoolu tagasi kontrollruumi, tehti kontrollruumist veel kolm osakeste kontsentratsiooni mõõtmist, et kontrollida, kas ülesvoolu osakeste kontsentratsioon ei muutunud kogu proovi hindamisprotsessi jooksul oluliselt.Kuna kahe kambri konstruktsioon on sama – välja arvatud see, et proovikamber mahutab proovihoidja –, võib voolutingimusi kambris pidada samadeks, seega on osakeste kontsentratsioon kontrollkambrist ja proovikambrist väljuvas gaasis. saab võrrelda.
Tahkete osakeste analüsaatori instrumendi eluea säilitamiseks ja aerosooliosakeste eemaldamiseks süsteemist iga katse vahel kasutage osakeste analüsaatori puhastamiseks pärast iga mõõtmist HEPA-filtriga õhujuga ja puhastage proovikamber enne proovide vahetamist.PFE-seadme õhuloputussüsteemi skemaatilise diagrammi saamiseks vaadake tugiteabe joonist S1.
See arvutus kujutab endast ühe materjaliproovi ühekordset „korduvat” PFE mõõtmist ja on samaväärne ASTM F2299 PFE arvutusega (võrrand (2)).
Punktis 2.1 kirjeldatud materjale töödeldi lateksaerosoolidega, kasutades punktis 2.3 kirjeldatud PFE seadmeid, et teha kindlaks nende sobivus maskimaterjalideks.Joonisel 2 on näidatud osakeste kontsentratsiooni analüsaatorist saadud näidud ning samal ajal mõõdetakse kampsunikangaste ja vatiinimaterjalide PFE väärtusi.Kokku viidi läbi kolm proovi analüüsi kahe materjali ja kuue korduse kohta.Ilmselgelt erineb kolmest näidust koosneva komplekti esimene näit (heledama värviga) tavaliselt kahest teisest näidust.Näiteks erineb esimene näit joonisel 2 kujutatud 12-15 kolmiku kahe ülejäänud näidu keskmisest rohkem kui 5%.See tähelepanek on seotud osakeste analüsaatorit läbiva aerosooli sisaldava õhu tasakaaluga.Nagu on kirjeldatud jaotises Materjalid ja meetodid, kasutati tasakaalunäitu (teine ja kolmas kontroll- ja proovinäidud) PFE arvutamiseks vastavalt tumesinise ja punase varjundiga joonisel 2.Kokkuvõttes on kolme korduse keskmine PFE väärtus sviitri kanga puhul 78% ± 2% ja puuvillase vatiini puhul 74% ± 2%.
Süsteemi jõudluse võrdlemiseks hinnati ka ASTM 2100 sertifikaadiga meditsiinimaske (L2, L3) ja NIOSH respiraatoreid (N95).ASTM F2100 standard määrab 2. ja 3. taseme maskide 0,1 µm suuruste osakeste filtreerimise efektiivsuseks vastavalt ≥ 95% ja ≥ 98%.[5] Samamoodi peavad NIOSH-sertifikaadiga N95 respiraatorid näitama filtreerimise efektiivsust ≥95% pihustatud NaCl nanoosakeste puhul, mille keskmine läbimõõt on 0,075 µm.[24] Rengasamy jt.Aruannete kohaselt on sarnaste N95 maskide PFE väärtus 99,84–99,98%, [25] Zangmeister et al.Aruannete kohaselt on nende N95 minimaalne filtreerimise efektiivsus suurem kui 99,9%, [14] samas kui Joo et al.Aruannete kohaselt tootsid 3M N95 maskid 99% PFE-st (300 nm osakesed), [16] ja Hao et al.Teatatud N95 PFE (300 nm osakesed) on 94,4%.[17] Kahe N95 maski puhul, mille Shakya et al.0,1 µm latekskuulidega langes PFE ligikaudu 80% ja 100% vahel.[19] Kui Lu et al.Kasutades N95 maskide hindamiseks sama suurusega latekskuule, on keskmine PFE 93,8%.[20] Käesolevas töös kirjeldatud seadmete abil saadud tulemused näitavad, et N95 maski PFE on 99,2 ± 0,1%, mis on hästi kooskõlas enamiku varasemate uuringutega.
Mitmetes uuringutes on testitud ka kirurgilisi maske.Hao jt kirurgilised maskid.näitas PFE (300 nm osakesed) 73,4%, [17] samas kui kolm kirurgilist maski, mida testisid Drewnick et al.Toodetud PFE on ligikaudu 60% kuni peaaegu 100%.[15] (Viimane mask võib olla sertifitseeritud mudel.) Samas Zangmeister et al.Aruannete kohaselt on kahe testitud kirurgilise maski minimaalne filtreerimise efektiivsus vaid veidi kõrgem kui 30%, [14] palju madalam kui selles uuringus testitud kirurgilistel maskidel.Samamoodi on Joo jt testitud "sinine kirurgiline mask".Tõesta, et PFE (300 nm osakesed) on ainult 22%.[16] Shakya et al.teatas, et kirurgiliste maskide PFE (kasutades 0,1 µm lateksiosakesi) vähenes ligikaudu 60–80%.[19] Kasutades sama suurusega latekskuule, andis Lu jt kirurgiline mask keskmiseks PFE tulemuseks 80,2%.[20] Võrdluseks, meie L2 maski PFE on 94,2 ± 0,6% ja L3 maski PFE on 94,9 ± 0,3%.Kuigi need PFE-d ületavad kirjanduses paljusid PFE-sid, peame märkima, et eelmises uuringus mainitud sertifitseerimise taset peaaegu pole ning meie kirurgilised maskid on saanud 2. ja 3. taseme sertifikaadi.
Samamoodi, nagu analüüsiti joonisel 2 kujutatud kandidaatmaski materjale, viidi läbi kolm testi ülejäänud kuue materjaliga, et teha kindlaks nende sobivus maskis ja demonstreerida PFE-seadme tööd.Joonisel 3 on kujutatud kõigi testitud materjalide PFE väärtused ja võrreldakse neid PFE väärtustega, mis on saadud sertifitseeritud L3 ja N95 maskimaterjalide hindamisel.Selle töö jaoks valitud 11 maski / maskikandidaatide materjalist on selgelt näha PFE jõudluse lai valik vahemikus ≈10% kuni peaaegu 100%, mis on kooskõlas teiste uuringute [8, 9, 15] ja tööstuse kirjeldustega. PFE ja PFE vahel puudub selge seos.Näiteks sarnase koostisega materjalidel (kaks 100% puuvillast proovi ja puuvillane musliin) on PFE väärtused väga erinevad (vastavalt 14%, 54% ja 13%).Kuid on oluline, et madal jõudlus (näiteks 100% puuvill A; PFE ≈ 14%), keskmine jõudlus (näiteks 70%/30% puuvilla/polüestri segu; PFE ≈ 49%) ja kõrge jõudlus (näiteks kampsun Kangas; PFE ≈ 78%) Kangast saab selgelt tuvastada, kasutades selles töös kirjeldatud PFE seadmeid.Eriti hästi toimisid kampsunite kangad ja puuvillased vatiinmaterjalid, mille PFE-de osakaal on 70–80%.Selliseid suure jõudlusega materjale saab tuvastada ja üksikasjalikumalt analüüsida, et mõista omadusi, mis aitavad kaasa nende kõrgele filtreerimisvõimele.Siiski tahame meelde tuletada, et kuna sarnase tööstusharu kirjeldusega materjalide (st puuvillased materjalid) PFE tulemused on väga erinevad, ei näita need andmed, millised materjalid on riidest maskide jaoks laialdaselt kasulikud, ja me ei kavatse järeldada nende omadusi. materjalikategooriad.Esinemissuhe.Toome konkreetsed näited kalibreerimise demonstreerimiseks, näitame, et mõõtmine hõlmab kogu võimaliku filtreerimise efektiivsuse vahemikku ja anname mõõtmisvea suuruse.
Saime need PFE tulemused tõestamaks, et meie seadmetel on lai valik mõõtmisvõimalusi, madal viga ja võrrelda neid kirjanduses saadud andmetega.Näiteks Zangmeister et al.Esitatakse mitme puuvillase riide (nt puuvillane 1-11) PFE tulemused (89 kuni 812 niiti tolli kohta).11 materjalist 9 puhul on minimaalne filtreerimise efektiivsus vahemikus 0% kuni 25%;kahe ülejäänud materjali PFE on umbes 32%.[14] Samamoodi on Konda jt.Esitatakse kahe puuvillase kanga (80 ja 600 TPI; 153 ja 152 gm-2) PFE andmed.PFE on vastavalt 7% kuni 36% ja 65% kuni 85%.Drewnicki jt uuringus on ühekihiliste puuvillaste kangaste puhul (st puuvill, puuvillane kudum, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2) materjali PFE vahemik umbes 10% kuni 30%.Joo jt uuringus on nende 100% puuvillase materjali PFE 8% (300 nm osakesed).Bagheri et al.kasutatud polüstüreenlateksi osakesi suurusega 0,3–0,5 µm.Mõõdeti kuue puuvillase materjali (120-200 TPI; 136-237 gm-2) PFE, mis jäi vahemikku 0% kuni 20%.[18] Seetõttu on enamik neist materjalidest hästi kooskõlas meie kolme puuvillase kanga (st Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A ja B) PFE tulemustega ning nende keskmine filtreerimise efektiivsus on vastavalt 13%, 14% ja.54%.Need tulemused näitavad, et puuvillamaterjalide vahel on suuri erinevusi ja materjali omadused, mis toovad kaasa kõrge PFE (st Konda jt 600 TPI puuvill; meie puuvill B), on halvasti mõistetavad.
Neid võrdlusi tehes tunnistame, et kirjandusest on raske leida materjale, millel on samad omadused (st materjali koostis, kudumine ja kudumine, TPI, kaal jne) käesolevas uuringus testitud materjalidega ning seetõttu ei saa neid otseselt võrrelda.Lisaks raskendavad heade võrdluste tegemist autorite kasutatavate instrumentide erinevused ja standardimise puudumine.Sellegipoolest on selge, et tavaliste kangaste jõudluse ja toimivuse suhet ei mõisteta hästi.Nende seoste kindlakstegemiseks testitakse materjale täiendavalt standardsete, paindlike ja töökindlate seadmetega (näiteks käesolevas töös kirjeldatud seadmed).
Kuigi ühe korduse (0-4%) ja kolmes korduses analüüsitud proovide vahel on kogu statistiline viga (0-5%), osutus selles töös pakutud seadmed tõhusaks vahendiks erinevate materjalide PFE testimisel.Tavalistest kangastest kuni sertifitseeritud meditsiiniliste maskideni.Väärib märkimist, et joonise 3 jaoks testitud 11 materjali hulgas ületab levimisviga σprop ühe proovi PFE mõõtmiste vahelist standardhälvet, st 9 materjali 11-st σsd;need kaks erandit esinevad väga kõrge PFE väärtuse korral (st L2 ja L3 mask).Kuigi Rengasamy et al.Näidates, et korduvate proovide erinevus on väike (st viis kordust <0,29%), [25] uurisid nad kõrgete teadaolevate filtreerimisomadustega materjale, mis on loodud spetsiaalselt maskide tootmiseks: materjal ise võib olla ühtlasem ja test on ka See. PFE vahemikus võib olla ühtlasem.Üldiselt on meie seadmetega saadud tulemused kooskõlas teiste teadlaste saadud PFE andmete ja sertifitseerimisstandarditega.
Kuigi PFE on maski jõudluse mõõtmiseks oluline näitaja, peame siinkohal lugejatele meelde tuletama, et tulevaste maskide materjalide põhjalik analüüs peab võtma arvesse muid tegureid, st materjali läbilaskvust (st läbi rõhulanguse või diferentsiaalrõhu testi ).ASTM F2100 ja F3502 eeskirjad on olemas.Vastuvõetav hingavus on oluline kandja mugavuse tagamiseks ja maski serva lekkimise vältimiseks hingamise ajal.Kuna paljude tavaliste materjalide PFE ja õhu läbilaskvus on tavaliselt pöördvõrdelised, tuleks maski materjali toimivuse täielikumaks hindamiseks läbi viia rõhulanguse mõõtmine koos PFE mõõtmisega.
Soovitame, et juhised PFE-seadmete ehitamiseks vastavalt standardile ASTM F2299 oleksid olulised standardite pidevaks täiustamiseks, uurimislaborite vahel võrreldavate uurimisandmete genereerimiseks ja aerosooli filtreerimise tõhustamiseks.Toetuge ainult NIOSH (või F3502) standardile, mis määrab kindlaks ühe seadme (TSI 8130A) ja piirab teadlastel ostmast võtmed kätte seadmeid (näiteks TSI süsteemid).Toetumine standardsüsteemidele, nagu TSI 8130A, on praeguse standardse sertifitseerimise jaoks oluline, kuid see piirab maskide, respiraatorite ja muude aerosoolfiltratsioonitehnoloogiate väljatöötamist, mis on vastuolus teadustöö edenemisega.Väärib märkimist, et NIOSH-standard töötati välja respiraatorite testimise meetodina karmides tingimustes, kui seda seadet vajatakse, kuid seevastu testitakse kirurgilisi maske ASTM F2100/F2299 meetoditega.Kogukonnamaskide kuju ja stiil sarnanevad pigem kirurgiliste maskidega, mis ei tähenda, et neil oleks suurepärane filtreerimise tõhusus nagu N95.Kui kirurgilisi maske hinnatakse endiselt vastavalt standardile ASTM F2100/F2299, tuleks tavalisi kangaid analüüsida ASTM F2100/F2299-le lähedasema meetodi abil.Lisaks võimaldab ASTM F2299 täiendavat paindlikkust erinevates parameetrites (nagu õhuvoolu kiirus ja pinnakiirus filtreerimise efektiivsuse uuringutes), mis võib muuta selle uurimiskeskkonnas ligilähedaselt paremaks standardiks.
Postitusaeg: 30. august 2021