Центр передового досвіду захисного обладнання та матеріалів (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Canada
Скористайтеся посиланням нижче, щоб поділитися повною текстовою версією цієї статті зі своїми друзями та колегами.вивчайте більше.
Органи охорони здоров’я рекомендують громадам використовувати маски, щоб зменшити поширення повітряно-крапельних захворювань, таких як COVID-19.Коли маска діє як високоефективний фільтр, поширення вірусу буде зменшено, тому важливо оцінити ефективність фільтрації частинок (PFE) маски.Однак висока вартість і тривалий час, пов’язані з придбанням системи PFE під ключ або наймом акредитованої лабораторії, перешкоджають тестуванню фільтруючих матеріалів.Очевидно, що існує потреба в «налаштованій» тестовій системі PFE;однак різні стандарти, які передбачають випробування PFE (медичних) масок (наприклад, ASTM International, NIOSH), суттєво відрізняються за чіткістю своїх протоколів і вказівок.Тут описано розробку «внутрішньої» системи PFE та методу тестування масок у контексті поточних стандартів на медичні маски.Згідно з міжнародними стандартами ASTM, система використовує латексні сфери (номінальний розмір 0,1 мкм) аерозолі та використовує лазерний аналізатор частинок для вимірювання концентрації частинок до та після матеріалу маски.Виконайте вимірювання PFE на різних звичайних тканинах і медичних масках.Метод, описаний у цій роботі, відповідає поточним стандартам тестування PFE, забезпечуючи при цьому гнучкість для адаптації до мінливих потреб і умов фільтрації.
Органи охорони здоров’я рекомендують населенню в цілому носити маски, щоб обмежити поширення COVID-19 та інших захворювань, що передаються крапельним і аерозольним шляхом.[1] Вимога щодо носіння масок є ефективною для зменшення передачі, а [2] вказує на те, що неперевірені громадські маски забезпечують корисну фільтрацію.Насправді дослідження на моделях показали, що зниження передачі COVID-19 майже пропорційне сукупному продукту ефективності маски та рівня використання, і ці та інші популяційні заходи мають синергетичний ефект у зменшенні кількості госпіталізацій і смертей.[3]
Кількість сертифікованих медичних масок і респіраторів, необхідних медичним працівникам та іншим працівникам на першому місці, різко зросла, що створює проблеми для існуючого виробництва та ланцюгів постачання, а нові виробники змушують швидко тестувати та сертифікувати нові матеріали.Такі організації, як ASTM International і Національний інститут охорони праці (NIOSH), розробили стандартизовані методи тестування медичних масок;однак деталі цих методів дуже відрізняються, і кожна організація встановила власні стандарти ефективності.
Ефективність фільтрації частинок (PFE) є найважливішою характеристикою маски, оскільки вона пов’язана з її здатністю фільтрувати дрібні частинки, такі як аерозолі.Медичні маски мають відповідати певним цілям PFE[4-6], щоб отримати сертифікат регуляторних органів, таких як ASTM International або NIOSH.Хірургічні маски сертифіковані ASTM, а респіратори N95 сертифіковані NIOSH, але обидві маски повинні відповідати певним граничним значенням PFE.Наприклад, маски N95 повинні досягати 95% фільтрації для аерозолів, що складаються з частинок солі із середнім діаметром 0,075 мкм, тоді як хірургічні маски ASTM 2100 L3 повинні досягати 98% фільтрації для аерозолів, що складаються з латексних куль із середнім діаметром 0,1 мкм. Фільтр .
Перші два варіанти дорогі (>1000 доларів США за тестовий зразок, орієнтовно >150 000 доларів США за вказане обладнання), а під час пандемії COVID-19 можливі затримки через довгі терміни доставки та проблеми з постачанням.Висока вартість тестування PFE та обмежені права доступу — у поєднанні з відсутністю чітких вказівок щодо стандартизованої оцінки ефективності — спонукали дослідників до використання різноманітних індивідуальних систем тестування, які часто базуються на одному або кількох стандартах для сертифікованих медичних масок.
Спеціальне обладнання для тестування матеріалу маски, яке можна знайти в наявній літературі, зазвичай подібне до вищезгаданих стандартів NIOSH або ASTM F2100/F2299.Проте дослідники мають можливість вибирати або змінювати конструкцію чи робочі параметри відповідно до своїх уподобань.Наприклад, використовувалися зміни швидкості поверхні зразка, швидкості потоку повітря/аерозолю, розміру (площі) зразка та складу аерозольних частинок.У багатьох останніх дослідженнях використовувалося спеціальне обладнання для оцінки матеріалів масок.Це обладнання використовує аерозолі хлориду натрію та відповідає стандартам NIOSH.Наприклад, Rogak et al.(2020), Zangmeister та ін.(2020), Drunic et al.(2020) та Джу та ін.(2021) Все побудоване обладнання вироблятиме аерозоль хлориду натрію (різних розмірів), який нейтралізується електричним зарядом, розбавляється відфільтрованим повітрям і надсилається до зразка матеріалу, де оптичний розмірник частинок, конденсовані частинки різних комбінованих вимірювань концентрації частинок [9, 14-16] Конда та ін.(2020) та Хао та ін.(2020) Подібний пристрій було побудовано, але нейтралізатор заряду не був включений.[8, 17] У цих дослідженнях швидкість повітря в зразку коливалася від 1 до 90 л/хв (іноді для виявлення ефектів потоку/швидкості);однак поверхнева швидкість була між 5,3 і 25 см с-1.Здається, розмір вибірки коливається між ≈3,4 і 59 см2.
Навпаки, є кілька досліджень щодо оцінки матеріалів маски за допомогою обладнання з використанням латексного аерозолю, який близький до стандарту ASTM F2100/F2299.Наприклад, Bagheri et al.(2021), Shakya та ін.(2016) і Лу та ін.(2020) Сконструював пристрій для виробництва полістирольного латексного аерозолю, який розбавляли та відправляли до зразків матеріалу, де для вимірювання концентрації частинок використовували різні аналізатори частинок або скануючі аналізатори розміру частинок рухливості.[18-20] Лу та ін.Нейтралізатор заряду використовувався після аерозольного генератора, а автори двох інших досліджень цього не зробили.Швидкість повітряного потоку у зразку також дещо змінилася, але в межах стандарту F2299, від ≈7,3 до 19 л/хв.Швидкість повітря над поверхнею, вивчена Багері та ін.дорівнює 2 і 10 см с–1 (у межах стандартного діапазону) відповідно.І Lu et al., і Shakya et al.[18-20] Крім того, автор і Shakya et al.протестовані латексні сфери різного розміру (тобто загалом від 20 нм до 2500 нм).І Лу та ін.Принаймні в деяких своїх тестах вони використовують зазначений розмір частинок 100 нм (0,1 мкм).
У цій роботі ми описуємо проблеми, з якими ми стикаємося при створенні пристрою PFE, який максимально відповідає існуючим стандартам ASTM F2100/F2299.Серед основних популярних стандартів (тобто NIOSH і ASTM F2100/F2299) стандарт ASTM забезпечує більшу гнучкість у параметрах (таких як швидкість потоку повітря) для вивчення продуктивності фільтрації, яка може впливати на PFE у немедичних масках.Однак, як ми продемонстрували, ця гнучкість забезпечує додатковий рівень складності при проектуванні такого обладнання.
Хімічні речовини були придбані у Sigma-Aldrich і використані як є.Мономер стиролу (≥99%) очищають через скляну колонку, що містить засіб для видалення інгібітора оксиду алюмінію, який призначений для видалення трет-бутилкатехолу.Деіонізована вода (≈0,037 мкСм см–1) надходить із системи очищення води Sartorius Arium.
100% бавовна полотняного переплетення (Muslin CT) з номінальною вагою 147 г/м2 надходить від Veratex Lining Ltd., QC, а суміш бамбук/спандекс — від D. Zinman Textiles, QC.Інші матеріали для масок-кандидатів надходять від місцевих продавців тканин (Fabricland).Ці матеріали включають дві різні 100% бавовняні тканини (з різними принтами), одну трикотажну тканину бавовна/спандекс, дві трикотажні тканини бавовна/поліестер (одну «універсальну» та одну «светрову тканину») і неткану суміш бавовни та поліпропілену. бавовняний ватин.У таблиці 1 наведено зведення відомих властивостей тканини.Щоб перевірити нове обладнання, у місцевих лікарнях були отримані сертифіковані медичні маски, включно з сертифікованими медичними масками ASTM 2100 рівня 2 (L2) і рівнем 3 (L3; Halyard) і респіраторами N95 (3M).
Круглий зразок діаметром приблизно 85 мм був вирізаний з кожного матеріалу для випробування;жодних подальших змін до матеріалу не вносилось (наприклад, прання).Затисніть тканинну петлю в тримачі зразка пристрою PFE для тестування.Фактичний діаметр зразка, що контактує з потоком повітря, становить 73 мм, а решта матеріалів використовуються для щільної фіксації зразка.Для зібраної маски сторона, яка торкається обличчя, знаходиться подалі від аерозолю матеріалу, що постачається.
Синтез монодисперсних аніонних полістирольних латексних сфер методом емульсійної полімеризації.Відповідно до процедури, описаної в попередньому дослідженні, реакцію проводили в напівперіодичному режимі мономерного голодування.[21, 22] Додайте деіонізовану воду (160 мл) до тригорлої круглодонної колби об’ємом 250 мл і помістіть її на масляну баню для перемішування.Потім колбу продувають азотом і в продуту, перемішувану колбу додають мономер стиролу, що не містить інгібіторів (2,1 мл).Через 10 хвилин при 70 °C додайте лаурилсульфат натрію (0,235 г), розчинений у деіонізованій воді (8 мл).Ще через 5 хвилин додавали персульфат калію (0,5 г), розчинений у деіонізованій воді (2 мл).Протягом наступних 5 годин використовуйте шприцевий насос, щоб повільно ввести додаткову кількість стиролу без інгібіторів (20 мл) у колбу зі швидкістю 66 мкл/хв.Після завершення інфузії стиролу реакція тривала ще 17 годин.Потім колбу відкривали і охолоджували для завершення полімеризації.Синтезовану полістирольну латексну емульсію діалізували проти деіонізованої води в діалізній трубці SnakeSkin (відсікання молекулярної маси 3500 Да) протягом п’яти днів, і деіонізовану воду замінювали щодня.Вийміть емульсію з діалізної трубки та зберігайте її в холодильнику при 4°C до використання.
Динамічне розсіювання світла (DLS) проводили за допомогою аналізатора Brookhaven 90Plus, довжина хвилі лазера становила 659 нм, кут детектора становив 90°.Для аналізу даних використовуйте вбудоване програмне забезпечення для розчину частинок (версія 2.6; Brookhaven Instruments Corporation).Суспензію латексу розбавляють деіонізованою водою до тих пір, поки кількість частинок не досягне приблизно 500 тисяч відліків за секунду (kcps).Було визначено, що розмір частинок становив 125 ± 3 нм, а полідисперсність була 0,289 ± 0,006.
Аналізатор дзета-потенціалу ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.) використовувався для отримання виміряного значення дзета-потенціалу в режимі фазового аналізу розсіювання світла.Зразок був виготовлений шляхом додавання аліквоти латексу до 5 × 10-3m розчину NaCl і повторного розведення суспензії латексу для досягнення кількості частинок приблизно 500 kcps.Було проведено п’ять повторних вимірювань (кожне з яких складалося з 30 сеансів), що дало значення дзета-потенціалу -55,1 ± 2,8 мВ, де похибка являє собою стандартне відхилення середнього значення п’яти повторів.Ці вимірювання показують, що частинки негативно заряджені та утворюють стабільну суспензію.Дані DLS і дзета-потенціалу можна знайти в допоміжних інформаційних таблицях S2 і S3.
Ми створили обладнання відповідно до міжнародних стандартів ASTM, як описано нижче та показано на малюнку 1. Аерозольний генератор одноструминного модуля розпилення Blaustein (BLAM; CHTech) використовується для виробництва аерозолів, що містять латексні кульки.Відфільтрований потік повітря (отриманий через фільтри GE Healthcare Whatman 0,3 мкм HEPA-CAP і 0,2 мкм POLYCAP TF послідовно) надходить у генератор аерозолю під тиском 20 psi (6,9 кПа) і розпилює частину 5 мг L-1. суспензія Рідина вводиться в латексну кульку обладнання через шприцевий насос (KD Scientific Model 100).Аерозолізовані вологі частинки висушуються шляхом пропускання повітряного потоку, що виходить з аерозольного генератора, через трубчастий теплообмінник.Теплообмінник складається з труби з нержавіючої сталі 5/8 дюймів, намотаної на нагрівальний змійовик довжиною 8 футів.Потужність 216 Вт (BriskHeat).Відповідно до регульованого регулятора, потужність нагрівача встановлена на 40% від максимального значення пристрою (≈86 Вт);це дає середню температуру зовнішньої стінки 112 °C (стандартне відхилення ≈1 °C), яка визначається вимірюванням термопари, встановленої на поверхні (Taylor USA).Рисунок S4 у допоміжній інформації підсумовує продуктивність нагрівача.
Потім висушені розпилені частинки змішують із більшим об’ємом відфільтрованого повітря для досягнення загальної швидкості повітряного потоку 28,3 л/хв (тобто 1 кубічний фут на хвилину).Це значення було вибрано тому, що це точна швидкість потоку інструменту лазерного аналізатора частинок, який відбирає пробу за системою.Потік повітря, що переносить частинки латексу, направляється в одну з двох ідентичних вертикальних камер (тобто труби з нержавіючої сталі з гладкими стінками): «контрольну» камеру без матеріалу маски або камеру «зразка» з круглим вирізом — використовуйте знімний тримач зразка. вставляється ззовні тканини.Внутрішній діаметр двох камер становить 73 мм, що відповідає внутрішньому діаметру тримача зразка.Тримач зразка використовує рифлені кільця та болти з поглибленням, щоб щільно закріпити матеріал маски, а потім вставити знімний кронштейн у щілину камери зразка та щільно закріпити його в пристрої гумовими прокладками та затискачами (Малюнок S2, допоміжна інформація).
Діаметр зразка тканини, що контактує з потоком повітря, становить 73 мм (площа = 41,9 см2);він герметично закривається в камері для зразків під час випробування.Потік повітря, що виходить із «контрольної» або «зразкової» камери, передається до лазерного аналізатора часток (система вимірювання часток LASAIR III 110) для вимірювання кількості та концентрації частинок латексу.Аналізатор частинок визначає нижню та верхню межі концентрації частинок, відповідно 2 × 10-4 та ≈34 частинки на кубічний фут (7 та ≈950 000 частинок на кубічний фут).Для вимірювання концентрації частинок латексу концентрацію частинок вказують у «коробці» з нижньою межею та верхньою межею 0,10–0,15 мкм, що відповідає приблизному розміру синглетних частинок латексу в аерозолі.Однак можна використовувати інші розміри бункера, і одночасно можна оцінювати кілька бункерів з максимальним розміром частинок 5 мкм.
Обладнання також включає інше обладнання, таке як обладнання для промивання камери та аналізатора частинок чистим фільтрованим повітрям, а також необхідні клапани та інструменти (рис. 1).Повні схеми трубопроводів і контрольно-вимірювальних приладів показано на рисунку S1 і в таблиці S1 супровідної інформації.
Під час експерименту суспензію латексу вводили в генератор аерозолю зі швидкістю потоку ≈60–100 мкл/хв для підтримки стабільного виходу частинок, приблизно 14-25 частинок на кубічний сантиметр (400 000 на кубічний сантиметр) 700 000 частинок).футів) у відсік розміром 0,10–0,15 мкм.Цей діапазон швидкості потоку необхідний через спостережувані зміни в концентрації частинок латексу після аерозольного генератора, які можуть бути пов’язані зі змінами в кількості латексної суспензії, захопленої рідинною пасткою аерозольного генератора.
Щоб виміряти PFE даного зразка тканини, латексний аерозоль спочатку передається через контрольну кімнату, а потім направляється до аналізатора частинок.Безперервно вимірюйте концентрацію трьох частинок у швидкій послідовності, кожна з яких триває одну хвилину.Аналізатор частинок повідомляє середню концентрацію частинок під час аналізу, тобто середню концентрацію частинок за одну хвилину (28,3 л) зразка.Після проведення цих базових вимірювань для встановлення стабільної кількості частинок і швидкості потоку газу аерозоль переноситься в камеру для зразків.Коли система досягає рівноваги (зазвичай через 60-90 секунд), у швидкій послідовності виконуються ще три однохвилинних вимірювання.Ці вимірювання зразка представляють концентрацію частинок, що проходять через зразок тканини.Згодом, розділивши потік аерозолю назад до контрольної кімнати, було проведено ще три вимірювання концентрації частинок у контрольній кімнаті, щоб переконатися, що концентрація частинок вище за течією не змінилася суттєво протягом усього процесу оцінки зразка.Оскільки конструкція обох камер однакова, за винятком того, що камера для зразків може вмістити тримач зразків, умови потоку в камері можна вважати однаковими, тому концентрація частинок у газі, що виходить із контрольної камери та камери для зразків, можна порівняти.
Щоб продовжити термін служби аналізатора частинок і видалити аерозольні частинки в системі між кожним тестуванням, використовуйте повітряний струмінь з фільтром HEPA для очищення аналізатора частинок після кожного вимірювання та очистіть камеру для зразків перед заміною зразків.Зверніться до рисунка S1 в інформації про підтримку, щоб отримати схематичну схему системи продувки повітрям на пристрої PFE.
Цей розрахунок являє собою одне «повторне» вимірювання PFE для одного зразка матеріалу та еквівалентний розрахунку PFE в ASTM F2299 (рівняння (2)).
Матеріали, зазначені в §2.1, були протестовані латексними аерозолями з використанням обладнання PFE, описаного в §2.3, щоб визначити їх придатність як матеріалів маски.На малюнку 2 показані показання, отримані від аналізатора концентрації частинок, і одночасно виміряні значення PFE для светрних тканин і ватину.Було проведено три аналізи зразків загалом для двох матеріалів і шість повторів.Очевидно, що перше показання в наборі з трьох показань (заштрихованих більш світлим кольором) зазвичай відрізняється від двох інших показань.Наприклад, перше показання відрізняється від середнього двох інших показань у 12-15 трійках на малюнку 2 більш ніж на 5%.Це спостереження пов’язане з балансом повітря, що містить аерозоль, що проходить через аналізатор часток.Як обговорювалося в матеріалах і методах, показання рівноваги (другий і третій контроль і показання зразка) використовувалися для розрахунку PFE у темно-синьому та червоному відтінках на малюнку 2 відповідно.Загалом, середнє значення PFE трьох повторів становить 78% ± 2% для светрної тканини та 74% ± 2% для бавовняного ватину.
Для порівняння продуктивності системи також були оцінені медичні маски (L2, L3) і респіратори NIOSH (N95), сертифіковані ASTM 2100.Стандарт ASTM F2100 встановлює ефективність фільтрації субмікронних часток розміром 0,1 мкм масок рівня 2 і рівня 3 ≥ 95% і ≥ 98% відповідно.[5] Подібним чином сертифіковані NIOSH респіратори N95 повинні демонструвати ефективність фільтрації ≥95% для розпилених наночастинок NaCl із середнім діаметром 0,075 мкм.[24] Ренгазамі та ін.Згідно з повідомленнями, подібні маски N95 показують значення PFE 99,84%–99,98%, [25] Zangmeister et al.Згідно з повідомленнями, їх N95 забезпечує мінімальну ефективність фільтрації понад 99,9%, [14] тоді як Joo et al.Згідно з повідомленнями, маски 3M N95 виробляли 99% PFE (частинки 300 нм), [16] і Hao et al.Повідомлений PFE N95 (частинки 300 нм) становить 94,4%.[17] Для двох масок N95, оскаржених Shakya et al.з латексними кульками 0,1 мкм PFE впав приблизно між 80% і 100%.[19] Коли Лу та ін.Використовуючи латексні кульки однакового розміру для оцінки масок N95, повідомляється, що середній PFE становить 93,8%.[20] Результати, отримані з використанням обладнання, описаного в цій роботі, показують, що PFE маски N95 становить 99,2 ± 0,1%, що добре узгоджується з більшістю попередніх досліджень.
Хірургічні маски також були протестовані в кількох дослідженнях.Хірургічні маски Хао та ін.показали PFE (частинки 300 нм) 73,4%, [17] тоді як три хірургічні маски, протестовані Drewnick та ін.Вироблений PFE коливається від приблизно 60% до майже 100%.[15] (Остання маска може бути сертифікованою моделлю.) Однак Zangmeister et al.Згідно з повідомленнями, мінімальна ефективність фільтрації двох випробуваних хірургічних масок лише трохи перевищує 30%, [14] набагато нижча, ніж у хірургічних масок, випробуваних у цьому дослідженні.Подібним чином «блакитна хірургічна маска», випробувана Джу та ін.Доведіть, що PFE (частинки 300 нм) становить лише 22%.[16] Shakya та ін.повідомили, що PFE хірургічних масок (з використанням частинок латексу 0,1 мкм) знизився приблизно на 60-80%.[19] Використовуючи латексні кульки такого ж розміру, хірургічна маска Лу та ін. дала середній результат PFE 80,2%.[20] Для порівняння, PFE нашої маски L2 становить 94,2 ± 0,6%, а PFE маски L3 становить 94,9 ± 0,3%.Хоча ці PFE перевершують багато PFE в літературі, ми повинні зазначити, що в попередньому дослідженні майже немає жодного рівня сертифікації, а наші хірургічні маски отримали сертифікацію рівня 2 і рівня 3.
Подібно до аналізу матеріалів-кандидатів маски на малюнку 2, було проведено три тести на інших шести матеріалах, щоб визначити їх придатність для використання в масці та продемонструвати роботу пристрою PFE.На малюнку 3 представлено значення PFE для всіх протестованих матеріалів і порівняно їх зі значеннями PFE, отриманими шляхом оцінки сертифікованих матеріалів масок L3 і N95.З 11 масок/матеріалів-кандидатів, відібраних для цієї роботи, можна чітко побачити широкий діапазон ефективності PFE, коливаючись від ≈10% до майже 100%, відповідно до інших досліджень [8, 9, 15] і галузевих дескрипторів Чіткого зв’язку між PFE та PFE немає.Наприклад, матеріали зі схожим складом (два зразки 100% бавовни і бавовняний муслін) демонструють дуже різні значення PFE (14%, 54% і 13% відповідно).Але важливо, щоб низька продуктивність (наприклад, 100% бавовна A; PFE ≈ 14%), середня продуктивність (наприклад, суміш 70%/30% бавовна/поліестер; PFE ≈ 49%) і висока продуктивність (наприклад, Тканина светра; PFE ≈ 78%) Тканина може бути чітко ідентифікована за допомогою обладнання PFE, описаного в цій роботі.Особливо добре показали себе светри та бавовняні ватинові матеріали, з PFE у діапазоні від 70% до 80%.Такі високоефективні матеріали можна ідентифікувати та проаналізувати більш детально, щоб зрозуміти характеристики, які сприяють їхній високій ефективності фільтрації.Однак ми хочемо нагадати, що оскільки результати PFE матеріалів із схожими галузевими описами (наприклад, бавовняних матеріалів) дуже відрізняються, ці дані не вказують на те, які матеріали широко застосовуються для тканинних масок, і ми не маємо наміру робити висновок про властивості- матеріальні категорії.Співвідношення ефективності.Ми надаємо конкретні приклади для демонстрації калібрування, показуємо, що вимірювання охоплює весь діапазон можливої ефективності фільтрації, і вказуємо величину похибки вимірювання.
Ми отримали ці результати PFE, щоб довести, що наше обладнання має широкий діапазон вимірювальних можливостей, низьку похибку та порівняно з даними, отриманими в літературі.Наприклад, Zangmeister et al.Повідомляється про результати PFE для кількох бавовняних тканин (наприклад, «Cotton 1-11») (від 89 до 812 ниток на дюйм).У 9 з 11 матеріалів «мінімальна ефективність фільтрації» коливається від 0% до 25%;PFE двох інших матеріалів становить приблизно 32%.[14] Подібним чином Konda et al.Наведено дані PFE двох бавовняних тканин (80 і 600 TPI; 153 і 152 г/м2).PFE коливається від 7% до 36% і 65% до 85% відповідно.У дослідженні Drewnick та ін. в одношарових бавовняних тканинах (тобто бавовна, бавовняний трикотаж, молетон; 139–265 TPI; 80–140 г/м2) діапазон матеріалу PFE становить від 10% до 30%.У дослідженні Джу та ін. їхній 100% бавовняний матеріал має PFE 8% (частинки 300 нм).Багері та ін.використовували частинки полістирольного латексу розміром від 0,3 до 0,5 мкм.Було виміряно PFE шести бавовняних матеріалів (120-200 TPI; 136-237 г/м2) у діапазоні від 0% до 20%.[18] Таким чином, більшість цих матеріалів добре узгоджується з результатами PFE наших трьох бавовняних тканин (тобто Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A і B), а їхня середня ефективність фільтрації становить 13%, 14% і відповідно.54%.Ці результати вказують на те, що існують великі відмінності між бавовняними матеріалами та що властивості матеріалу, які призводять до високого PFE (тобто бавовна 600 TPI Конди та ін.; наша бавовна B), погано вивчені.
Проводячи ці порівняння, ми визнаємо, що важко знайти матеріали, перевірені в літературі, які мають однакові характеристики (наприклад, склад матеріалу, ткацтво та в’язання, TPI, вага тощо) з матеріалами, протестованими в цьому дослідженні, і тому не можна прямо порівнювати.Крім того, відмінності в інструментах, які використовували автори, і відсутність стандартизації ускладнюють хороші порівняння.Тим не менш, зрозуміло, що зв'язок продуктивність/продуктивність звичайних тканин недостатньо зрозумілий.Матеріали будуть додатково перевірені стандартизованим, гнучким і надійним обладнанням (наприклад, обладнанням, описаним у цій роботі), щоб визначити ці співвідношення.
Хоча існує загальна статистична похибка (0-5%) між одноразовою повторністю (0-4%) і зразками, проаналізованими в трьох повторах, обладнання, запропоноване в цій роботі, виявилося ефективним інструментом для тестування PFE різних матеріалів.Звичайні тканини для сертифікованих медичних масок.Варто зазначити, що серед 11 матеріалів, перевірених на малюнку 3, помилка поширення σprop перевищує стандартне відхилення між вимірюваннями PFE одного зразка, тобто σsd 9 з 11 матеріалів;ці два винятки трапляються з дуже високим значенням PFE (тобто маска L2 і L3).Хоча результати, представлені Rengasamy et al.Показавши, що різниця між повторюваними зразками невелика (тобто п’ять повторень <0,29%) [25], вони вивчили матеріали з високими відомими властивостями фільтрації, розроблені спеціально для виготовлення масок: сам матеріал може бути більш однорідним, і тест також є таким. область діапазону PFE може бути більш послідовною.Загалом результати, отримані за допомогою нашого обладнання, узгоджуються з даними PFE та стандартами сертифікації, отриманими іншими дослідниками.
Незважаючи на те, що PFE є важливим показником для вимірювання ефективності маски, на цьому етапі ми повинні нагадати читачам, що комплексний аналіз майбутніх матеріалів маски повинен враховувати інші фактори, наприклад, проникність матеріалу (тобто через падіння тиску або випробування диференціальним тиском). ).Є правила в ASTM F2100 і F3502.Прийнятна повітропроникність є важливою для комфорту користувача та запобігання витіканню краю маски під час дихання.Оскільки PFE та повітропроникність багатьох звичайних матеріалів зазвичай обернено пропорційні, вимірювання падіння тиску слід виконувати разом із вимірюванням PFE, щоб більш повно оцінити характеристики матеріалу маски.
Ми рекомендуємо, щоб інструкції щодо конструювання обладнання PFE відповідно до ASTM F2299 були важливими для постійного вдосконалення стандартів, отримання дослідницьких даних, які можна порівнювати між дослідницькими лабораторіями, і покращення фільтрації аерозолів.Покладайтеся лише на стандарт NIOSH (або F3502), який визначає один пристрій (TSI 8130A) і забороняє дослідникам купувати готові пристрої (наприклад, системи TSI).Довіра до стандартизованих систем, таких як TSI 8130A, важлива для поточної стандартної сертифікації, але це обмежує розробку масок, респіраторів та інших технологій фільтрації аерозолів, які суперечать прогресу досліджень.Варто зазначити, що стандарт NIOSH був розроблений як метод тестування респіраторів у суворих умовах, коли це обладнання потрібне, але, навпаки, хірургічні маски тестуються за методами ASTM F2100/F2299.Форма та стиль громадських масок більше схожі на хірургічні маски, що не означає, що вони мають чудову ефективність фільтрації, як N95.Якщо хірургічні маски все ще оцінюються відповідно до ASTM F2100/F2299, звичайні тканини слід аналізувати за методом, ближчим до ASTM F2100/F2299.Крім того, ASTM F2299 забезпечує додаткову гнучкість у різних параметрах (таких як швидкість повітряного потоку та поверхнева швидкість у дослідженнях ефективності фільтрації), що може зробити його приблизно кращим стандартом у дослідницькому середовищі.
Час публікації: 30 серпня 2021 р