Sentrum van Uitnemendheid vir Beskermende Toerusting en Materiale (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Gebruik die skakel hieronder om die volledige teks weergawe van hierdie artikel met jou vriende en kollegas te deel.leer meer.
Openbare gesondheidsagentskappe beveel aan dat gemeenskappe maskers gebruik om die verspreiding van lugsiektes soos COVID-19 te verminder.Wanneer die masker as 'n hoë-doeltreffendheid filter optree, sal die verspreiding van die virus verminder word, daarom is dit belangrik om die partikelfiltreringsdoeltreffendheid (PFE) van die masker te evalueer.Die hoë koste en lang deurlooptye verbonde aan die aankoop van 'n sleutel-PFE-stelsel of die huur van 'n geakkrediteerde laboratorium belemmer egter die toetsing van filtermateriaal.Daar is duidelik 'n behoefte aan 'n "pasgemaakte" PFE-toetsstelsel;die verskillende standaarde wat PFE-toetsing van (mediese) maskers voorskryf (byvoorbeeld ASTM International, NIOSH) verskil egter baie in die duidelikheid van hul protokolle en riglyne.Hier word die ontwikkeling van 'n "interne" PFE-stelsel en metode vir die toets van maskers in die konteks van huidige mediese maskerstandaarde beskryf.Volgens ASTM internasionale standaarde gebruik die stelsel latexsfere (0.1 µm nominale grootte) aërosols en gebruik 'n laserdeeltjie-ontleder om die deeltjiekonsentrasie stroomop en stroomaf van die maskermateriaal te meet.Doen PFE-metings op verskeie algemene materiaal en mediese maskers.Die metode wat in hierdie werk beskryf word, voldoen aan die huidige standaarde van PFE-toetsing, terwyl dit buigsaamheid bied om aan te pas by veranderende behoeftes en filtertoestande.
Openbare gesondheidsagentskappe beveel aan dat die algemene bevolking maskers dra om die verspreiding van COVID-19 en ander druppel- en aërosolgedraagde siektes te beperk.[1] Die vereiste om maskers te dra is effektief om oordrag te verminder, en [2] dui aan dat ongetoetste gemeenskapsmaskers nuttige filtrasie bied.Trouens, modelleringstudies het getoon dat die vermindering in COVID-19-oordrag amper eweredig is aan die gekombineerde produk van maskerdoeltreffendheid en aannemingskoers, en hierdie en ander bevolkingsgebaseerde maatreëls het 'n sinergistiese effek om hospitalisasies en sterftes te verminder.[3]
Die aantal gesertifiseerde mediese maskers en asemhalingsmaskers wat deur gesondheidsorg en ander frontlinie-werkers benodig word, het dramaties toegeneem, wat uitdagings aan bestaande vervaardiging- en voorsieningskettings stel, en veroorsaak dat nuwe vervaardigers vinnig nuwe materiale toets en sertifiseer.Organisasies soos ASTM International en die Nasionale Instituut vir Beroepsveiligheid en Gesondheid (NIOSH) het gestandaardiseerde metodes ontwikkel om mediese maskers te toets;die besonderhede van hierdie metodes verskil egter baie, en elke organisasie het sy eie prestasiestandaarde daargestel.
Deeltjiefiltreerdoeltreffendheid (PFE) is die belangrikste eienskap van 'n masker omdat dit verband hou met sy vermoë om klein deeltjies soos aërosols te filtreer.Mediese maskers moet aan spesifieke PFE-teikens[4-6] voldoen om deur regulatoriese agentskappe soos ASTM International of NIOSH gesertifiseer te word.Chirurgiese maskers is gesertifiseer deur ASTM, en N95-asemhalingsmaskers is gesertifiseer deur NIOSH, maar albei maskers moet spesifieke PFE-afsnywaardes slaag.Byvoorbeeld, N95-maskers moet 95% filtrasie bereik vir aërosols wat uit soutdeeltjies saamgestel is met 'n telling gemiddelde deursnee van 0.075 µm, terwyl ASTM 2100 L3 chirurgiese maskers 98% filtrasie moet bereik vir aërosols wat saamgestel is uit latexballetjies met 'n gemiddelde deursnee van 0.1 µm. .
Die eerste twee opsies is duur (>$1,000 per toetsmonster, na raming >$150,000 vir gespesifiseerde toerusting), en tydens die COVID-19-pandemie is daar vertragings as gevolg van lang afleweringstye en voorsieningsprobleme.Die hoë koste van PFE-toetsing en beperkte toegangsregte - gekombineer met 'n gebrek aan samehangende leiding oor gestandaardiseerde prestasie-evaluasies - het daartoe gelei dat navorsers 'n verskeidenheid pasgemaakte toetsstelsels gebruik, wat dikwels op een of meer standaarde vir gesertifiseerde mediese maskers gebaseer is.
Die spesiale toetstoerusting vir maskermateriaal wat in die bestaande literatuur gevind word, is gewoonlik soortgelyk aan die bogenoemde NIOSH- of ASTM F2100/F2299-standaarde.Navorsers het egter die geleentheid om die ontwerp- of bedryfsparameters te kies of te verander volgens hul voorkeure.Byvoorbeeld, veranderinge in monster oppervlak snelheid, lug/aërosol vloeitempo, monster grootte (area) en aërosol deeltjie samestelling is gebruik.Baie onlangse studies het pasgemaakte toerusting gebruik om maskermateriaal te evalueer.Hierdie toerusting gebruik natriumchloried-aërosols en is naby aan NIOSH-standaarde.Byvoorbeeld, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) en Joo et al.(2021) Alle gekonstrueerde toerusting sal natriumchloried-aërosol (verskeie groottes) produseer wat deur elektriese lading geneutraliseer word, met gefiltreerde lug verdun word en na die materiaalmonster gestuur word, waar optiese deeltjiegrootter, gekondenseerde deeltjies van verskillende Gekombineerde deeltjiekonsentrasiemeting [9, 14-16] Konda et al.(2020) en Hao et al.(2020) 'n Soortgelyke toestel is gebou, maar die lading neutraliseerder is nie ingesluit nie.[8, 17] In hierdie studies het die lugsnelheid in die monster gewissel tussen 1 en 90 L min-1 (soms om vloei/snelheid-effekte op te spoor);die oppervlaksnelheid was egter tussen 5,3 en 25 cm s-1 tussen.Die monstergrootte blyk te wissel tussen ≈3.4 en 59 cm2.
Inteendeel, daar is min studies oor die evaluering van maskermateriaal deur toerusting wat latex-aërosol gebruik, wat naby die ASTM F2100/F2299-standaard is.Byvoorbeeld, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) en Lu et al.(2020) Het 'n toestel gebou om polistireenlatex-aërosol te vervaardig, wat verdun en na materiaalmonsters gestuur is, waar verskeie deeltjieontleders of skandeermobiliteitdeeltjiegrootte-ontleders gebruik is om deeltjiekonsentrasie te meet.[18-20] En Lu et al.'n Ladingsneutralisator is stroomaf van hul aërosolgenerator gebruik, en die skrywers van die ander twee studies het nie.Die lugvloeitempo in die monster het ook effens verander—maar binne die grense van die F2299-standaard—van ≈7.3 tot 19 L min-1.Die lugoppervlaksnelheid bestudeer deur Bagheri et al.is onderskeidelik 2 en 10 cm s–1 (binne die standaardreeks).En Lu et al., en Shakya et al.[18-20] Daarbenewens het die skrywer en Shakya et al.getoetste latexsfere van verskillende groottes (dws in die algemeen, 20 nm tot 2500 nm).En Lu et al.Ten minste in sommige van hul toetse gebruik hulle die gespesifiseerde 100 nm (0,1 µm) deeltjiegrootte.
In hierdie werk beskryf ons die uitdagings wat ons in die gesig staar om 'n PFE-toestel te skep wat soveel as moontlik aan die bestaande ASTM F2100/F2299-standaarde voldoen.Onder die belangrikste gewilde standaarde (bv. NIOSH en ASTM F2100/F2299), bied die ASTM-standaard groter buigsaamheid in parameters (soos lugvloeitempo) om die filterprestasie wat PFE in nie-mediese maskers kan beïnvloed, te bestudeer.Soos ons egter getoon het, bied hierdie buigsaamheid 'n bykomende vlak van kompleksiteit in die ontwerp van sulke toerusting.
Die chemikalieë is by Sigma-Aldrich aangekoop en gebruik soos dit is.Styreenmonomeer (≥99%) word gesuiwer deur 'n glaskolom wat 'n alumina-inhibeerderverwyderaar bevat, wat ontwerp is om tert-butielkatekol te verwyder.Gedeïoniseerde water (≈0.037 µS cm–1) kom van die Sartorius Arium-watersuiweringstelsel.
100% katoen plain weef (Muslin CT) met 'n nominale gewig van 147 gm-2 kom van Veratex Lining Ltd., QC, en die bamboes/spandex-mengsel kom van D. Zinman Textiles, QC.Ander kandidaatmaskermateriaal kom van plaaslike stofkleinhandelaars (Fabricland).Hierdie materiale sluit in twee verskillende 100% katoen geweefde stowwe (met verskillende afdrukke), een katoen/spandex gebreide materiaal, twee katoen/polyester gebreide stowwe (een "universele" en een "truistof") en A nie-geweefde katoen/polipropileen gemeng katoen kolfmateriaal.Tabel 1 toon 'n opsomming van bekende materiaal eienskappe.Om die nuwe toerusting te meet, is gesertifiseerde mediese maskers van plaaslike hospitale verkry, insluitend ASTM 2100 Vlak 2 (L2) en Vlak 3 (L3; Halyard) gesertifiseerde mediese maskers en N95-asemhalingsmaskers (3M).
'n Sirkelvormige monster van ongeveer 85 mm deursnee is gesny uit elke materiaal wat getoets moes word;geen verdere veranderinge is aan die materiaal gemaak nie (byvoorbeeld wasgoed).Klem die stoflus in die monsterhouer van die PFE-toestel vas vir toetsing.Die werklike deursnee van die monster in kontak met die lugvloei is 73 mm, en die oorblywende materiaal word gebruik om die monster styf vas te maak.Vir die saamgestelde masker is die kant wat aan die gesig raak weg van die aerosol van die verskafde materiaal.
Sintese van monodisperse anioniese polistireenlatexsfere deur emulsiepolimerisasie.Volgens die prosedure wat in die vorige studie beskryf is, is die reaksie uitgevoer in 'n semi-batch-modus van monomeerhonger.[21, 22] Voeg gedeïoniseerde water (160 ml) by 'n 250 ml drienek-rondbodemfles en plaas dit in 'n roerende oliebad.Die fles is dan met stikstof gespoel en inhibeerdervrye stireenmonomeer (2.1 ml) is by die gesuiwerde, geroerde fles gevoeg.Na 10 minute by 70 °C, voeg natriumlaurielsulfaat (0,235 g) opgelos in gedeïoniseerde water (8 ml) by.Na nog 5 minute is kaliumpersulfaat (0,5 g) opgelos in gedeïoniseerde water (2 ml) bygevoeg.Gebruik 'n spuitpomp oor die volgende 5 uur om bykomende inhibeerdervrye stireen (20 ml) stadig in die fles te spuit teen 'n dosis van 66 µL min-1.Nadat die stireeninfusie voltooi is, het die reaksie vir nog 17 uur voortgegaan.Toe is die fles oopgemaak en afgekoel om die polimerisasie te beëindig.Die gesintetiseerde polistireenlatex-emulsie is vir vyf dae teen gedeïoniseerde water in 'n SnakeSkin-dialisebuis (3500 Da molekulêre gewig afsny) gedialiseer, en die gedeïoniseerde water is elke dag vervang.Verwyder die emulsie uit die dialisebuis en bêre dit in 'n yskas by 4°C tot gebruik.
Dinamiese ligverstrooiing (DLS) is uitgevoer met Brookhaven 90Plus-ontleder, die lasergolflengte was 659 nm, en die detektorhoek was 90°.Gebruik die ingeboude deeltjieoplossingsagteware (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) om die data te ontleed.Die latekssuspensie word verdun met gedeïoniseerde water totdat die deeltjietelling ongeveer 500 duisend tellings per sekonde (kcps) is.Die deeltjiegrootte is bepaal as 125 ± 3 nm, en die gerapporteerde polidispersiteit was 0.289 ± 0.006.
'n ZetaPlus zeta potensiaal ontleder (Brookhaven Instruments Corp.) is gebruik om die gemete waarde van die zeta potensiaal in die fase-analise ligverstrooiingsmodus te verkry.Die monster is voorberei deur 'n aliquot latex by 'n 5 × 10-3m NaCl oplossing te voeg en die latexsuspensie weer te verdun om 'n deeltjietelling van ongeveer 500 kcps te bereik.Vyf herhaalde metings (elk bestaande uit 30 lopies) is uitgevoer, wat gelei het tot 'n zeta potensiaalwaarde van -55.1 ± 2.8 mV, waar die fout die standaardafwyking van die gemiddelde waarde van die vyf herhalings verteenwoordig.Hierdie metings dui aan dat die deeltjies negatief gelaai is en 'n stabiele suspensie vorm.DLS en zeta potensiële data kan gevind word in die ondersteunende inligting tabelle S2 en S3.
Ons het die toerusting in ooreenstemming met ASTM Internasionale standaarde gebou, soos hieronder beskryf en in Figuur 1 getoon. Die enkelstraal Blaustein atomiseringsmodule (BLAM; CHTech) aërosolgenerator word gebruik om aërosols te vervaardig wat latexballe bevat.Die gefiltreerde lugstroom (verkry deur die GE Healthcare Whatman 0.3 µm HEPA-CAP en 0.2 µm POLYCAP TF filters in serie) gaan die aërosolgenerator binne teen 'n druk van 20 psi (6.9 kPa) en atomiseer 'n gedeelte van die 5 mg L-1 suspensie Die vloeistof word deur 'n spuitpomp (KD Scientific Model 100) in die latexbal van die toerusting ingespuit.Die aërosolgemaakte nat deeltjies word gedroog deur die lugstroom wat die aërosolgenerator verlaat deur 'n buisvormige hitteruiler te laat beweeg.Die hitteruiler bestaan uit 'n 5/8" vlekvrye staal buis wat met 'n 8 voet lange verwarmingsspoel gewikkel is.Die uitset is 216 W (BriskHeat).Volgens sy verstelbare draaiknop is die verwarmer se uitset gestel op 40% van die maksimum waarde van die toestel (≈86 W);dit lewer 'n gemiddelde buitemuurtemperatuur van 112 °C (standaardafwyking ≈1 °C), wat bepaal word deur 'n oppervlak-gemonteerde termokoppel (Taylor USA) meting.Figuur S4 in die ondersteunende inligting som die verwarmerprestasie op.
Die gedroogde vernevelde deeltjies word dan met 'n groter volume gefiltreerde lug gemeng om 'n totale lugvloeitempo van 28,3 L min-1 (dit wil sê 1 kubieke voet per minuut) te bereik.Hierdie waarde is gekies omdat dit die akkurate vloeitempo is van die laserpartikelontlederinstrument wat stroomaf van die sisteem geneem word.Die lugstroom wat die latexdeeltjies dra, word na een van twee identiese vertikale kamers gestuur (dws gladwandige vlekvrye staalbuise): 'n "kontrole" kamer sonder maskermateriaal, of 'n sirkelvormige gesnyde "monster" kamer - gebruik afneembaar Die monsterhouer word buite die stof ingesit.Die binnedeursnee van die twee kamers is 73 mm, wat ooreenstem met die binnedeursnee van die monsterhouer.Die monsterhouer gebruik gegroefde ringe en ingeboude boute om die maskermateriaal styf te verseël, en plaas dan die afneembare bracket in die gaping van die monsterkamer, en verseël dit styf in die toestel met rubberpakkings en -klemme (Figuur S2, ondersteuningsinligting).
Die deursnee van die stofmonster in kontak met die lugvloei is 73 mm (oppervlakte = 41,9 cm2);dit word tydens die toets in die monsterkamer verseël.Die lugvloei wat die "kontrole" of "monster" kamer verlaat, word oorgedra na 'n laser deeltjie ontleder (deeltjie meting stelsel LASAIR III 110) om die aantal en konsentrasie van latex deeltjies te meet.Die deeltjieontleder spesifiseer die onderste en boonste grense van deeltjiekonsentrasie, onderskeidelik 2 × 10-4 en ≈34 deeltjies per kubieke voet (7 en ≈950 000 deeltjies per kubieke voet).Vir die meting van latexpartikelkonsentrasie word die partikelkonsentrasie in 'n "boks" gerapporteer met 'n onderste limiet en 'n boonste limiet van 0.10–0.15 µm, wat ooreenstem met die benaderde grootte van singlet lateksdeeltjies in die aërosol.Ander bakgroottes kan egter gebruik word, en veelvuldige houers kan terselfdertyd geëvalueer word, met 'n maksimum deeltjiegrootte van 5 µm.
Die toerusting sluit ook ander toerusting in, soos toerusting om die kamer en partikelontleder met skoon gefiltreerde lug te spoel, asook nodige kleppe en instrumente (Figuur 1).Die volledige pyp- en instrumentasiediagramme word in Figuur S1 en Tabel S1 van die ondersteunende inligting getoon.
Tydens die eksperiment is die latekssuspensie in die aërosolgenerator ingespuit teen 'n vloeitempo van ≈60 tot 100 µL min-1 om 'n stabiele deeltjie-uitset te handhaaf, ongeveer 14-25 deeltjies per kubieke sentimeter (400 000-per kubieke sentimeter) 700 000 deeltjies).Voete) in 'n bak met 'n grootte van 0,10–0,15 µm.Hierdie vloeitempo-reeks is nodig as gevolg van die waargenome veranderinge in die konsentrasie van latexdeeltjies stroomaf van die aerosolgenerator, wat toegeskryf kan word aan veranderinge in die hoeveelheid latexsuspensie wat deur die vloeistofvanger van die aerosolgenerator vasgevang word.
Om die PFE van 'n gegewe stofmonster te meet, word die latexdeeltjie-aërosol eers deur die beheerkamer oorgedra en dan na die deeltjie-ontleder gerig.Meet voortdurend die konsentrasie van drie deeltjies vinnig agtereenvolgens, wat elkeen een minuut duur.Die deeltjieontleder rapporteer die tydgemiddelde konsentrasie van deeltjies tydens die analise, dit wil sê die gemiddelde konsentrasie deeltjies in een minuut (28.3 L) van die monster.Nadat hierdie basislynmetings geneem is om 'n stabiele deeltjietelling en gasvloeitempo vas te stel, word die aerosol na die monsterkamer oorgeplaas.Sodra die stelsel ewewig bereik (gewoonlik 60-90 sekondes), word nog drie opeenvolgende een-minuut metings vinnig agtereenvolgens geneem.Hierdie monstermetings verteenwoordig die konsentrasie van deeltjies wat deur die stofmonster gaan.Vervolgens, deur die aërosolvloei terug na die kontrolekamer te verdeel, is nog drie deeltjiekonsentrasiemetings vanaf die kontrolekamer geneem om te verifieer dat die stroomopdeeltjiekonsentrasie nie wesenlik verander het tydens die hele monster-evalueringsproses nie.Aangesien die ontwerp van die twee kamers dieselfde is - behalwe dat die monsterkamer die monsterhouer kan akkommodeer - kan die vloeitoestande in die kamer dieselfde beskou word, dus die konsentrasie van deeltjies in die gas wat die kontrolekamer en die monsterkamer verlaat vergelyk kan word.
Om die lewensduur van die deeltjie-ontlederinstrument te handhaaf en die aërosoldeeltjies in die stelsel tussen elke toets te verwyder, gebruik 'n HEPA-gefiltreerde lugstraal om die deeltjie-ontleder skoon te maak na elke meting, en maak die monsterkamer skoon voordat monsters verander word.Verwys asseblief na Figuur S1 in die ondersteuningsinligting vir 'n skematiese diagram van die lugspoelstelsel op die PFE-toestel.
Hierdie berekening verteenwoordig 'n enkele "herhaalde" PFE-meting vir 'n enkele materiaalmonster en is gelykstaande aan die PFE-berekening in ASTM F2299 (Vergelyking (2)).
Die materiale wat in §2.1 uiteengesit is, is uitgedaag met latex-aërosols met behulp van die PFE-toerusting wat in §2.3 beskryf word om hul geskiktheid as maskermateriaal te bepaal.Figuur 2 toon die lesings wat van die deeltjiekonsentrasie-ontleder verkry is, en die PFE-waardes van truistowwe en kolfmateriaal word terselfdertyd gemeet.Drie monsterontledings is uitgevoer vir 'n totaal van twee materiale en ses herhalings.Dit is duidelik dat die eerste lesing in 'n stel van drie lesings (geskakeer met 'n ligter kleur) gewoonlik verskil van die ander twee lesings.Die eerste lesing verskil byvoorbeeld met meer as 5% van die gemiddeld van die ander twee lesings in die 12-15 trippels in Figuur 2.Hierdie waarneming hou verband met die balans van aërosol-bevattende lug wat deur die deeltjie-ontleder vloei.Soos bespreek in Materiale en Metodes, is die ewewiglesings (tweede en derde kontrole en steekproeflesings) gebruik om die PFE in onderskeidelik donkerblou en rooi skakerings in Figuur 2 te bereken.Oor die algemeen is die gemiddelde PFE-waarde van die drie herhalings 78% ± 2% vir truistof en 74% ± 2% vir katoenkolfmateriaal.
Om die werkverrigting van die stelsel te meet, is ASTM 2100-gesertifiseerde mediese maskers (L2, L3) en NIOSH-asemhalingsmaskers (N95) ook geëvalueer.Die ASTM F2100 standaard stel die sub-mikron deeltjie filtrasie doeltreffendheid van 0.1 µm deeltjies van vlak 2 en vlak 3 maskers op onderskeidelik ≥ 95% en ≥ 98%.[5] Net so moet NIOSH-gesertifiseerde N95-asemhalingstoestelle 'n filtrasiedoeltreffendheid van ≥95% toon vir geatomiseerde NaCl-nanopartikels met 'n gemiddelde deursnee van 0,075 µm.[24] Rengasamy et al.Volgens berigte toon soortgelyke N95-maskers 'n PFE-waarde van 99.84%–99.98%, [25] Zangmeister et al.Volgens berigte lewer hul N95 'n minimum filtrasiedoeltreffendheid van meer as 99,9%, [14] terwyl Joo et al.Volgens verslae het 3M N95-maskers 99% van PFE (300 nm-deeltjies) geproduseer, [16] en Hao et al.Die gerapporteerde N95 PFE (300 nm deeltjies) is 94,4%.[17] Vir die twee N95-maskers wat deur Shakya et al.met 0.1 µm latexballetjies het die PFE rofweg tussen 80% en 100% gedaal.[19] Toe Lu et al.Deur latexballe van dieselfde grootte te gebruik om N95-maskers te evalueer, is die gemiddelde PFE na berig 93,8%.[20] Die resultate wat verkry is met die toerusting wat in hierdie werk beskryf word, toon dat die PFE van die N95-masker 99.2 ± 0.1% is, wat in goeie ooreenstemming is met die meeste vorige studies.
Chirurgiese maskers is ook in verskeie studies getoets.Die chirurgiese maskers van Hao et al.het 'n PFE (300 nm-deeltjies) van 73.4% getoon, [17] terwyl die drie chirurgiese maskers wat deur Drewnick et al.Die PFE geproduseer wissel van ongeveer 60% tot byna 100%.[15] (Laasgenoemde masker kan 'n gesertifiseerde model wees.) Zangmeister et al.Volgens berigte is die minimum filtrasiedoeltreffendheid van die twee chirurgiese maskers wat getoets is net effens hoër as 30%, [14] baie laer as die chirurgiese maskers wat in hierdie studie getoets is.Net so het die "blou chirurgiese masker" wat deur Joo et al.Bewys dat PFE (300 nm deeltjies) slegs 22% is.[16] Shakya et al.berig dat die PFE van chirurgiese maskers (met 0.1 µm latexdeeltjies) rofweg met 60-80% afgeneem het.[19] Deur gebruik te maak van latexballetjies van dieselfde grootte, het Lu et al. se chirurgiese masker 'n gemiddelde PFE-resultaat van 80,2% opgelewer.[20] In vergelyking is die PFE van ons L2-masker 94.2 ± 0.6%, en die PFE van die L3-masker is 94.9 ± 0.3%.Alhoewel hierdie PFE's baie PFE's in die literatuur oortref, moet ons daarop let dat daar byna geen sertifiseringsvlak in die vorige navorsing genoem is nie, en ons chirurgiese maskers het vlak 2- en vlak 3-sertifisering behaal.
Op dieselfde manier as wat die kandidaatmaskermateriaal in Figuur 2 ontleed is, is drie toetse op die ander ses materiale uitgevoer om hul geskiktheid in die masker te bepaal en die werking van die PFE-toestel te demonstreer.Figuur 3 skets die PFE-waardes van alle getoetste materiale en vergelyk dit met die PFE-waardes wat verkry is deur gesertifiseerde L3- en N95-maskermateriaal te evalueer.Uit die 11 maskers/kandidaatmaskermateriaal wat vir hierdie werk gekies is, kan 'n wye reeks PFE-prestasie duidelik gesien word, wat wissel van ≈10% tot byna 100%, in ooreenstemming met ander studies, [8, 9, 15] en industriebeskrywings Daar is geen duidelike verband tussen PFE en PFE nie.Byvoorbeeld, materiale met soortgelyke samestelling (twee 100% katoenmonsters en katoenmoeslyn) vertoon baie verskillende PFE-waardes (14%, 54% en 13% onderskeidelik).Maar dit is noodsaaklik dat lae werkverrigting (byvoorbeeld 100% katoen A; PFE ≈ 14%), medium werkverrigting (byvoorbeeld, 70%/30% katoen/polyester-mengsel; PFE ≈ 49%) en hoë werkverrigting (byvoorbeeld, trui Stof; PFE ≈ 78%) Die stof kan duidelik uitgeken word met die PFE-toerusting wat in hierdie werk beskryf word.Veral truistowwe en katoenkolfmateriaal het baie goed gevaar, met PFE's wat gewissel het van 70% tot 80%.Sulke hoëprestasie-materiale kan in meer besonderhede geïdentifiseer en ontleed word om die eienskappe te verstaan wat bydra tot hul hoë filtrasieprestasie.Ons wil egter daaraan herinner dat omdat die PFE-resultate van materiale met soortgelyke industriebeskrywings (dws katoenmateriale) baie verskil, hierdie data nie aandui watter materiale wyd bruikbaar is vir lapmaskers nie, en ons is nie van plan om die eienskappe af te lei nie- materiaal kategorieë.Die prestasieverhouding.Ons verskaf spesifieke voorbeelde om kalibrasie te demonstreer, wys dat die meting die hele reeks moontlike filtrasiedoeltreffendheid dek, en gee die grootte van die metingsfout.
Ons het hierdie PFE-resultate verkry om te bewys dat ons toerusting 'n wye reeks meetvermoëns het, lae foute het en vergelyk word met data wat in die literatuur verkry is.Byvoorbeeld, Zangmeister et al.Die PFE-resultate van verskeie geweefde katoenstowwe (bv. “Cotton 1-11″) (89 tot 812 drade per duim) word gerapporteer.In 9 van die 11 materiale wissel die "minimum filtrasiedoeltreffendheid" van 0% tot 25%;die PFE van die ander twee materiale is ongeveer 32%.[14] Net so het Konda et al.Die PFE-data van twee katoenstowwe (80 en 600 TPI; 153 en 152 gm-2) word gerapporteer.Die PFE wissel onderskeidelik van 7% tot 36% en 65% tot 85%.In die studie van Drewnick et al., in enkellaag katoenstowwe (dws katoen, gebreide katoen, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), is die omvang van materiaal PFE ongeveer 10% tot 30%.In die studie van Joo et al., het hul 100% katoenmateriaal 'n PFE van 8% (300 nm deeltjies).Bagheri et al.gebruik polistireen latex deeltjies van 0,3 tot 0,5 µm.Die PFE van ses katoenmateriale (120-200 TPI; 136-237 gm-2) is gemeet, wat wissel van 0% tot 20%.[18] Daarom stem die meeste van hierdie materiale goed ooreen met die PFE-resultate van ons drie katoenstowwe (dws Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A en B), en hul gemiddelde filtrasiedoeltreffendheid is 13%, 14% en onderskeidelik.54%.Hierdie resultate dui aan dat daar groot verskille tussen katoenmateriale is en dat die materiaaleienskappe wat lei tot hoë PFE (dws Konda et al. se 600 TPI katoen; ons katoen B) swak verstaan word.
Wanneer ons hierdie vergelykings maak, erken ons wel dat dit moeilik is om materiale wat in die literatuur getoets is, te vind wat dieselfde eienskappe het (dws materiaalsamestelling, weef en brei, TPI, gewig, ens.) met die materiale wat in hierdie studie getoets is, en kan dus nie direk vergelyk word nie.Boonop maak die verskille in die instrumente wat die skrywers gebruik en die gebrek aan standaardisering dit moeilik om goeie vergelykings te tref.Dit is nietemin duidelik dat die prestasie/prestasie-verwantskap van gewone materiaal nie goed verstaan word nie.Die materiaal sal verder getoets word met gestandaardiseerde, buigsame en betroubare toerusting (soos die toerusting wat in hierdie werk beskryf word) om hierdie verwantskappe te bepaal.
Alhoewel daar 'n totale statistiese fout (0-5%) is tussen 'n enkele herhaling (0-4%) en die monsters wat in drievoud ontleed is, was die toerusting wat in hierdie werk voorgestel is, 'n doeltreffende hulpmiddel vir die toets van PFE van verskeie materiale.Gewone materiaal tot sertifiseerbare mediese maskers.Dit is opmerklik dat onder die 11 materiale wat vir Figuur 3 getoets is, die voortplantingsfout σprop die standaardafwyking tussen die PFE-metings van 'n enkele monster oorskry, dit wil sê die σsd van 9 uit 11 materiale;hierdie twee uitsonderings kom voor in 'n baie hoë PFE-waarde (dws L2- en L3-masker).Alhoewel die resultate wat deur Rengasamy et al.Hulle het getoon dat die verskil tussen herhaalde monsters klein is (dws vyf herhalings <0.29%), [25] en het materiaal bestudeer met hoë bekende filtreer-eienskappe wat spesifiek ontwerp is vir maskervervaardiging: die materiaal self kan meer eenvormig wees, en die toets is ook. area van die PFE-reeks kan meer konsekwent wees.Oor die algemeen stem die resultate wat met ons toerusting verkry is ooreen met die PFE-data en sertifiseringstandaarde wat deur ander navorsers verkry is.
Alhoewel PFE 'n belangrike aanwyser is om die werkverrigting van 'n masker te meet, moet ons lesers op hierdie punt herinner dat 'n omvattende ontleding van toekomstige maskermateriaal ander faktore moet oorweeg, dit wil sê materiaal deurlaatbaarheid (dit wil sê deur drukval of differensiële druktoets ).Daar is regulasies in ASTM F2100 en F3502.Aanvaarbare asemhaling is noodsaaklik vir die gerief van die draer en die voorkoming van lekkasie van die maskerrand tydens asemhaling.Aangesien die PFE en lugdeurlaatbaarheid van baie algemene materiale gewoonlik omgekeerd eweredig is, moet die drukvalmeting saam met die PFE-meting uitgevoer word om die werkverrigting van die maskermateriaal vollediger te evalueer.
Ons beveel aan dat riglyne vir die konstruksie van PFE-toerusting in ooreenstemming met ASTM F2299 noodsaaklik is vir voortdurende verbetering van standaarde, generering van navorsingsdata wat vergelyk kan word tussen navorsingslaboratoriums, en verbetering van aërosolfiltrasie.Maak net staat op die NIOSH (of F3502)-standaard, wat 'n enkele toestel (TSI 8130A) spesifiseer en navorsers beperk om sleuteltoestelle (byvoorbeeld TSI-stelsels) te koop.Afhanklikheid van gestandaardiseerde stelsels soos TSI 8130A is belangrik vir huidige standaardsertifisering, maar dit beperk die ontwikkeling van maskers, respirators en ander aërosolfiltrasietegnologieë wat teen navorsingsvordering in stryd is.Dit is opmerklik dat die NIOSH-standaard ontwikkel is as 'n metode vir die toets van respirators onder die moeilike toestande wat verwag word wanneer hierdie toerusting benodig word, maar in teenstelling hiermee word chirurgiese maskers getoets deur ASTM F2100/F2299-metodes.Die vorm en styl van gemeenskapsmaskers is meer soos chirurgiese maskers, wat nie beteken dat hulle uitstekende filtrasiedoeltreffendheid soos N95 het nie.As chirurgiese maskers steeds volgens ASTM F2100/F2299 geëvalueer word, moet gewone stowwe met 'n metode nader aan ASTM F2100/F2299 ontleed word.Daarbenewens maak ASTM F2299 voorsiening vir bykomende buigsaamheid in verskillende parameters (soos lugvloeitempo en oppervlaksnelheid in filtrasiedoeltreffendheidstudies), wat dit 'n benaderde voortreflike standaard in 'n navorsingsomgewing kan maak.
Postyd: 30 Augustus 2021