Centrul de excelență pentru echipamente și materiale de protecție (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Canada
Utilizați linkul de mai jos pentru a partaja versiunea text integrală a acestui articol prietenilor și colegilor dvs.Aflați mai multe.
Agențiile de sănătate publică recomandă comunităților să folosească măști pentru a reduce răspândirea bolilor transmise prin aer, cum ar fi COVID-19.Când masca acționează ca un filtru de înaltă eficiență, răspândirea virusului va fi redusă, așa că este important să se evalueze eficiența de filtrare a particulelor (PFE) a măștii.Cu toate acestea, costurile ridicate și termenele lungi de livrare asociate achiziționării unui sistem PFE la cheie sau angajării unui laborator acreditat împiedică testarea materialelor de filtrare.Există în mod clar necesitatea unui sistem de testare PFE „personalizat”;cu toate acestea, diferitele standarde care prescriu testarea PFE a măștilor (medicale) (de exemplu, ASTM International, NIOSH) variază foarte mult în ceea ce privește claritatea protocoalelor și ghidurilor lor.Aici este descrisă dezvoltarea unui sistem PFE „intern” și a unei metode de testare a măștilor în contextul standardelor actuale ale măștilor medicale.Conform standardelor internaționale ASTM, sistemul utilizează aerosoli cu sfere de latex (dimensiune nominală de 0,1 µm) și utilizează un analizor de particule laser pentru a măsura concentrația de particule în amonte și în aval de materialul măștii.Efectuați măsurători PFE pe diverse țesături comune și măști medicale.Metoda descrisă în această lucrare îndeplinește standardele actuale de testare PFE, oferind în același timp flexibilitate pentru a se adapta nevoilor în schimbare și condițiilor de filtrare.
Agențiile de sănătate publică recomandă populației generale să poarte măști pentru a limita răspândirea COVID-19 și a altor boli transmise de picături și aerosoli.[1] Cerința de a purta măști este eficientă în reducerea transmiterii și [2] indică faptul că măștile comunitare netestate oferă o filtrare utilă.De fapt, studiile de modelare au arătat că reducerea transmiterii COVID-19 este aproape proporțională cu produsul combinat al eficacității măștii și al ratei de adoptare, iar acestea și alte măsuri bazate pe populație au un efect sinergic în reducerea spitalizărilor și a deceselor.[3]
Numărul de măști medicale și de aparate respiratorii certificate necesare de către lucrătorii din domeniul sănătății și alți lucrători din prima linie a crescut dramatic, punând provocări pentru lanțurile de producție și aprovizionare existente și determinând noii producători să testeze și să certifice rapid noi materiale.Organizații precum ASTM International și Institutul Național de Securitate și Sănătate Ocupațională (NIOSH) au dezvoltat metode standardizate pentru testarea măștilor medicale;cu toate acestea, detaliile acestor metode variază foarte mult și fiecare organizație și-a stabilit propriile standarde de performanță.
Eficiența de filtrare a particulelor (PFE) este cea mai importantă caracteristică a unei măști, deoarece este legată de capacitatea sa de a filtra particulele mici, cum ar fi aerosolii.Măștile medicale trebuie să îndeplinească obiective specifice PFE[4-6] pentru a fi certificate de agenții de reglementare precum ASTM International sau NIOSH.Măștile chirurgicale sunt certificate de ASTM, iar aparatele respiratorii N95 sunt certificate de NIOSH, dar ambele măști trebuie să treacă de valorile limită specifice PFE.De exemplu, măștile N95 trebuie să atingă o filtrare de 95% pentru aerosolii formați din particule de sare cu un diametru mediu de numărare de 0,075 µm, în timp ce măștile chirurgicale ASTM 2100 L3 trebuie să atingă o filtrare de 98% pentru aerosolii formați din bile de latex cu un diametru mediu de 0,1 µm Filtru .
Primele două opțiuni sunt costisitoare (>1.000 USD per eșantion de testare, estimat la > 150.000 USD pentru echipamentul specificat), iar în timpul pandemiei de COVID-19, există întârzieri din cauza timpilor lungi de livrare și a problemelor de aprovizionare.Costul ridicat al testării PFE și drepturile de acces limitate – combinate cu lipsa de îndrumări coerente privind evaluările standardizate de performanță – i-au determinat pe cercetători să folosească o varietate de sisteme de testare personalizate, care se bazează adesea pe unul sau mai multe standarde pentru măștile medicale certificate.
Echipamentul special de testare a materialelor măștilor găsite în literatura existentă este de obicei similar cu standardele NIOSH sau ASTM F2100/F2299 menționate mai sus.Totuși, cercetătorii au posibilitatea de a alege sau modifica parametrii de proiectare sau de funcționare în funcție de preferințele lor.De exemplu, s-au folosit modificări ale vitezei de suprafață a probei, debitului de aer/aerosol, mărimii probei (aria) și compoziției particulelor de aerosoli.Multe studii recente au folosit echipamente personalizate pentru a evalua materialele pentru măști.Aceste echipamente folosesc aerosoli de clorură de sodiu și sunt apropiate de standardele NIOSH.De exemplu, Rogak și colab.(2020), Zangmeister și colab.(2020), Drunic și colab.(2020) și Joo și colab.(2021) Toate echipamentele construite vor produce aerosol de clorură de sodiu (diferite dimensiuni), care este neutralizat de sarcină electrică, diluat cu aer filtrat și trimis la proba de material, unde granulometrul optic, particulele condensate de diferite Măsurare combinată a concentrației de particule [9, 14-16] Konda şi colab.(2020) și Hao și colab.(2020) A fost construit un dispozitiv similar, dar neutralizatorul de încărcare nu a fost inclus.[8, 17] În aceste studii, viteza aerului din eșantion a variat între 1 și 90 L min-1 (uneori pentru a detecta efectele debit/viteză);cu toate acestea, viteza de suprafață a fost între 5,3 și 25 cm s-1 între.Mărimea eșantionului pare să varieze între ≈3,4 și 59 cm2.
Dimpotrivă, există puține studii privind evaluarea materialelor măștilor prin echipamente care utilizează aerosoli de latex, care se apropie de standardul ASTM F2100/F2299.De exemplu, Bagheri et al.(2021), Shakya și colab.(2016) și Lu și colab.(2020) A construit un dispozitiv pentru a produce aerosoli de latex de polistiren, care a fost diluat și trimis la probe de material, unde au fost utilizate diferite analizoare de particule sau analizoare de dimensiunea particulelor cu mobilitate de scanare pentru a măsura concentrația particulelor.[18-20] Și Lu și colab.Un neutralizator de sarcină a fost folosit în aval de generatorul lor de aerosoli, iar autorii celorlalte două studii nu au făcut-o.Debitul de aer din probă s-a modificat ușor, dar în limitele standardului F2299, de la ≈7,3 la 19 L min-1.Viteza suprafeței aerului studiată de Bagheri și colab.este de 2, respectiv 10 cm s–1 (în intervalul standard).Și Lu și colab., și Shakya și colab.[18-20] În plus, autorul și Shakya și colab.sfere de latex testate de diferite dimensiuni (adică, în general, 20 nm până la 2500 nm).Și Lu și colab.Cel puțin în unele dintre testele lor, ei folosesc dimensiunea specificată a particulei de 100 nm (0,1 µm).
În această lucrare, descriem provocările cu care ne confruntăm în crearea unui dispozitiv PFE care se conformează cât mai mult posibil cu standardele existente ASTM F2100/F2299.Printre principalele standarde populare (adică NIOSH și ASTM F2100/F2299), standardul ASTM oferă o mai mare flexibilitate în parametri (cum ar fi debitul de aer) pentru a studia performanța de filtrare care poate afecta PFE în măștile non-medicale.Totuși, așa cum am demonstrat, această flexibilitate oferă un nivel suplimentar de complexitate în proiectarea unor astfel de echipamente.
Substanțele chimice au fost achiziționate de la Sigma-Aldrich și utilizate ca atare.Monomerul de stiren (≥99%) este purificat printr-o coloană de sticlă care conține un agent de îndepărtare a inhibitorului de alumină, care este conceput pentru a elimina terț-butilcatecolul.Apa deionizată (≈0,037 µS cm–1) provine din sistemul de purificare a apei Sartorius Arium.
Țesătură simplă 100% bumbac (Muslin CT) cu o greutate nominală de 147 gm-2 provine de la Veratex Lining Ltd., QC, iar amestecul de bambus/spandex provine de la D. Zinman Textiles, QC.Alte materiale de măști candidate provin de la comercianții locali de țesături (Fabricland).Aceste materiale includ două țesături diferite 100% bumbac (cu imprimeuri diferite), o țesătură tricotată din bumbac/spandex, două țesături tricotate din bumbac/poliester (una „universală” și una „țesătură de pulover”) și un amestec nețesut de bumbac/polipropilenă. material de vatelina de bumbac.Tabelul 1 prezintă un rezumat al proprietăților cunoscute ale țesăturii.Pentru a evalua noul echipament, au fost obținute măști medicale certificate de la spitalele locale, inclusiv măști medicale certificate ASTM 2100 Nivel 2 (L2) și Nivel 3 (L3; Halyard) și aparate respiratorii N95 (3M).
O probă circulară de aproximativ 85 mm diametru a fost tăiată din fiecare material de testat;nu s-au făcut alte modificări ale materialului (de exemplu, spălare).Fixați bucla de material în suportul de probă al dispozitivului PFE pentru testare.Diametrul real al probei în contact cu fluxul de aer este de 73 mm, iar materialele rămase sunt folosite pentru fixarea strânsă a probei.Pentru masca asamblată, partea care atinge fața este departe de aerosolul materialului furnizat.
Sinteza sferelor de latex de polistiren anionic monodispers prin polimerizare în emulsie.Conform procedurii descrise în studiul anterior, reacția a fost efectuată într-un mod semi-batch de inaniție de monomeri.[21, 22] Adăugați apă deionizată (160 ml) într-un balon cu fund rotund cu trei gâturi de 250 ml și puneți-l într-o baie de ulei cu agitare.Balonul a fost apoi purjat cu azot şi a fost adăugat monomer de stiren fără inhibitor (2,1 ml) în balonul purjat, agitat.După 10 minute la 70 °C, se adaugă laurii sulfat de sodiu (0,235 g) dizolvat în apă deionizată (8 ml).După alte 5 minute, s-a adăugat persulfat de potasiu (0,5 g) dizolvat în apă deionizată (2 mL).În următoarele 5 ore, utilizați o pompă cu seringă pentru a injecta lent stiren suplimentar fără inhibitori (20 ml) în balon la o viteză de 66 µL min-1.După ce infuzia de stiren a fost finalizată, reacția a continuat încă 17 ore.Apoi balonul a fost deschis și răcit pentru a termina polimerizarea.Emulsia de latex de polistiren sintetizat a fost dializată împotriva apei deionizate într-un tub de dializă SnakeSkin (limită de greutate moleculară 3500 Da) timp de cinci zile, iar apa deionizată a fost înlocuită în fiecare zi.Scoateți emulsia din tubul de dializă și păstrați-o la frigider la 4°C până la utilizare.
Difuzarea dinamică a luminii (DLS) a fost efectuată cu analizorul Brookhaven 90Plus, lungimea de undă a laserului a fost de 659 nm și unghiul detectorului a fost de 90°.Utilizați software-ul încorporat pentru soluții de particule (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) pentru a analiza datele.Suspensia de latex este diluată cu apă deionizată până când numărul de particule este de aproximativ 500 de mii de numărări pe secundă (kcps).Mărimea particulelor a fost determinată a fi 125 ± 3 nm, iar polidispersitatea raportată a fost 0,289 ± 0,006.
Un analizor de potențial zeta ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.) a fost utilizat pentru a obține valoarea măsurată a potențialului zeta în modul de împrăștiere a luminii de analiză de fază.Proba a fost preparată prin adăugarea unei alicote de latex la o soluție de NaCI 5 x 10-3m și diluând din nou suspensia de latex pentru a obține un număr de particule de aproximativ 500 kcps.Au fost efectuate cinci măsurători repetate (fiecare constând din 30 de rulări), rezultând o valoare potențial zeta de -55,1 ± 2,8 mV, unde eroarea reprezintă abaterea standard a valorii medii a celor cinci repetări.Aceste măsurători indică faptul că particulele sunt încărcate negativ și formează o suspensie stabilă.Datele DLS și potențialul zeta pot fi găsite în tabelele de informații de sprijin S2 și S3.
Am construit echipamentul în conformitate cu standardele ASTM Internaționale, așa cum este descris mai jos și prezentat în Figura 1. Generatorul de aerosoli cu modul de atomizare Blaustein cu un jet (BLAM; CHTech) este utilizat pentru a produce aerosoli care conțin bile de latex.Fluxul de aer filtrat (obținut prin filtrele GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP și 0,2 µm POLYCAP TF în serie) intră în generatorul de aerosoli la o presiune de 20 psi (6,9 kPa) și atomizează o porțiune din 5 mg L-1. suspensie Lichidul este injectat în bila de latex a echipamentului printr-o pompă cu seringă (KD Scientific Model 100).Particulele umede aerosolizate sunt uscate prin trecerea curentului de aer care părăsește generatorul de aerosoli printr-un schimbător de căldură tubular.Schimbătorul de căldură constă dintr-un tub din oțel inoxidabil de 5/8” înfășurat cu o bobină de încălzire lungă de 8 picioare.Ieșirea este de 216 W (BriskHeat).Conform cadranului său reglabil, puterea de încălzire este setată la 40% din valoarea maximă a dispozitivului (≈86 W);aceasta produce o temperatură medie a peretelui exterior de 112 °C (abatere standard ≈1 °C), care este determinată de o măsurătoare cu termocuplu montat pe suprafață (Taylor USA).Figura S4 din informațiile suport rezumă performanța încălzitorului.
Particulele atomizate uscate sunt apoi amestecate cu un volum mai mare de aer filtrat pentru a obține un debit total de aer de 28,3 L min-1 (adică 1 picior cub pe minut).Această valoare a fost aleasă deoarece este debitul precis al instrumentului de analiză de particule laser prelevat în aval de sistem.Fluxul de aer care transportă particulele de latex este trimis într-una dintre cele două camere verticale identice (adică tuburi din oțel inoxidabil cu pereți netezi): o cameră „de control” fără material de mască sau o cameră „probă” tăiată circular, detașabilă pentru utilizare Suportul de probă este introdus în afara materialului.Diametrul interior al celor două camere este de 73 mm, ceea ce se potrivește cu diametrul interior al suportului de probă.Suportul de probă folosește inele canelate și șuruburi încastrate pentru a sigila strâns materialul măștii, apoi introduceți suportul detașabil în golul camerei de probă și etanșați-l strâns în dispozitiv cu garnituri de cauciuc și cleme (Figura S2, informații de sprijin).
Diametrul probei de material în contact cu fluxul de aer este de 73 mm (aria = 41,9 cm2);este sigilat în camera probei în timpul testului.Fluxul de aer care iese din camera de „control” sau „probă” este transferat la un analizor de particule laser (sistem de măsurare a particulelor LASAIR III 110) pentru a măsura numărul și concentrația particulelor de latex.Analizorul de particule specifică limitele inferioare și superioare ale concentrației de particule, respectiv 2 × 10-4 și ≈34 particule pe picior cub (7 și ≈950 000 particule pe picior cub).Pentru măsurarea concentrației de particule de latex, concentrația de particule este raportată într-o „cutie” cu o limită inferioară și o limită superioară de 0,10–0,15 µm, corespunzătoare mărimii aproximative a particulelor de latex singlet din aerosol.Cu toate acestea, pot fi utilizate și alte dimensiuni de recipient și pot fi evaluate mai multe recipiente în același timp, cu o dimensiune maximă a particulelor de 5 µm.
Echipamentul include și alte echipamente, cum ar fi echipamente pentru spălarea camerei și analizorul de particule cu aer curat filtrat, precum și supape și instrumente necesare (Figura 1).Diagramele complete de conducte și instrumente sunt prezentate în Figura S1 și Tabelul S1 al informațiilor de susținere.
În timpul experimentului, suspensia de latex a fost injectată în generatorul de aerosoli la un debit de ≈60 până la 100 µL min-1 pentru a menține o ieșire stabilă de particule, aproximativ 14-25 particule pe centimetru cub (400 000 pe centimetru cub) 700 000 de particule).Picioare) într-un recipient cu o dimensiune de 0,10–0,15 µm.Acest interval de debit este necesar din cauza modificărilor observate în concentrația particulelor de latex în aval de generatorul de aerosoli, care pot fi atribuite modificărilor cantității de suspensie de latex capturată de capcana de lichid a generatorului de aerosoli.
Pentru a măsura PFE a unei anumite probe de țesătură, aerosolul de particule de latex este mai întâi transferat prin camera de control și apoi direcționat către analizorul de particule.Măsurați continuu concentrația a trei particule în succesiune rapidă, fiecare durând un minut.Analizorul de particule raportează concentrația medie de timp a particulelor în timpul analizei, adică concentrația medie de particule într-un minut (28,3 L) de probă.După efectuarea acestor măsurători de bază pentru a stabili un număr stabil de particule și un debit de gaz, aerosolul este transferat în camera de probă.Odată ce sistemul ajunge la echilibru (de obicei 60-90 de secunde), alte trei măsurători consecutive de un minut sunt luate în succesiune rapidă.Aceste măsurători ale probei reprezintă concentrația de particule care trec prin proba de țesătură.Ulterior, prin divizarea fluxului de aerosoli înapoi în camera de control, alte trei măsurători ale concentrației de particule au fost luate din camera de control pentru a verifica dacă concentrația de particule din amonte nu s-a schimbat substanțial pe parcursul întregului proces de evaluare a probei.Deoarece designul celor două camere este același - cu excepția faptului că camera de probă poate găzdui suportul de probă - condițiile de curgere din cameră pot fi considerate aceleași, astfel încât concentrația de particule din gazul care părăsește camera de control și camera de probă. poate fi comparat.
Pentru a menține durata de viață a instrumentului analizor de particule și pentru a elimina particulele de aerosoli din sistem între fiecare test, utilizați un jet de aer filtrat HEPA pentru a curăța analizorul de particule după fiecare măsurătoare și curățați camera de probă înainte de a schimba probe.Vă rugăm să consultați Figura S1 din informațiile de suport pentru o diagramă schematică a sistemului de spălare cu aer de pe dispozitivul PFE.
Acest calcul reprezintă o singură măsurătoare PFE „repetată” pentru o singură probă de material și este echivalent cu calculul PFE din ASTM F2299 (Ecuația (2)).
Materialele prezentate în §2.1 au fost provocate cu aerosoli de latex folosind echipamentul PFE descris în §2.3 pentru a determina adecvarea lor ca materiale de mască.Figura 2 arată citirile obținute de la analizorul de concentrație de particule, iar valorile PFE ale țesăturilor de pulover și ale materialelor de vată sunt măsurate în același timp.Au fost efectuate trei analize de probe pentru un total de două materiale și șase repetări.Evident, prima citire dintr-un set de trei citiri (umbrite cu o culoare mai deschisă) este de obicei diferită de celelalte două citiri.De exemplu, prima citire diferă de media celorlalte două citiri din cele 12-15 triple din Figura 2 cu mai mult de 5%.Această observație este legată de echilibrul aerului care conține aerosoli care curge prin analizorul de particule.După cum s-a discutat în Materiale și metode, citirile de echilibru (al doilea și al treilea control și citiri ale eșantionului) au fost utilizate pentru a calcula PFE în nuanțe de albastru închis și, respectiv, roșu în Figura 2.În general, valoarea medie a PFE a celor trei replici este de 78% ± 2% pentru țesătura de pulover și de 74% ± 2% pentru materialul din bumbac.
Pentru a evalua performanța sistemului, au fost evaluate, de asemenea, măști medicale certificate ASTM 2100 (L2, L3) și aparate respiratorii NIOSH (N95).Standardul ASTM F2100 stabilește eficiența de filtrare a particulelor sub-micron a particulelor de 0,1 µm de măști de nivel 2 și de nivel 3 să fie ≥ 95% și, respectiv, ≥ 98%.[5] În mod similar, aparatele respiratorii N95 certificate de NIOSH trebuie să prezinte o eficiență de filtrare ≥95% pentru nanoparticulele de NaCl atomizate cu un diametru mediu de 0,075 µm.[24] Rengasamy și colab.Conform rapoartelor, măștile N95 similare arată o valoare PFE de 99,84%–99,98%, [25] Zangmeister și colab.Potrivit rapoartelor, N95 lor produce o eficiență minimă de filtrare mai mare de 99,9%, [14] în timp ce Joo și colab.Conform rapoartelor, măștile 3M N95 au produs 99% din PFE (particule de 300 nm), [16] și Hao și colab.PFE N95 raportat (particule de 300 nm) este de 94,4%.[17] Pentru cele două măști N95 contestate de Shakya și colab.cu bile de latex de 0,1 µm, PFE a scăzut aproximativ între 80% și 100%.[19] Când Lu și colab.Folosind bile de latex de aceeași dimensiune pentru a evalua măștile N95, PFE medie este raportată a fi de 93,8%.[20] Rezultatele obținute folosind echipamentul descris în această lucrare arată că PFE-ul măștii N95 este de 99,2 ± 0,1%, ceea ce este în acord cu majoritatea studiilor anterioare.
Măștile chirurgicale au fost, de asemenea, testate în mai multe studii.Măștile chirurgicale ale lui Hao și colab.au arătat un PFE (particule de 300 nm) de 73,4%, [17] în timp ce cele trei măști chirurgicale testate de Drewnick și colab.PFE produs variază de la aproximativ 60% până la aproape 100%.[15] (Aceasta din urmă mască poate fi un model certificat.) Cu toate acestea, Zangmeister et al.Potrivit rapoartelor, eficiența minimă de filtrare a celor două măști chirurgicale testate este doar puțin mai mare de 30%, [14] mult mai mică decât măștile chirurgicale testate în acest studiu.În mod similar, „mască chirurgicală albastră” testată de Joo și colab.Demonstrați că PFE (particule de 300 nm) este de numai 22%.[16] Shakya și colab.a raportat că PFE al măștilor chirurgicale (folosind particule de latex de 0,1 µm) a scăzut cu aproximativ 60-80%.[19] Folosind bile de latex de aceeași dimensiune, masca chirurgicală a lui Lu și colab. a produs un rezultat mediu PFE de 80,2%.[20] În comparație, PFE al măștii noastre L2 este de 94,2 ± 0,6%, iar PFE al măștii L3 este de 94,9 ± 0,3%.Deși aceste PFE-uri depășesc multe PFE în literatură, trebuie să remarcăm că nu există aproape niciun nivel de certificare menționat în cercetările anterioare, iar măștile noastre chirurgicale au obținut certificare de nivel 2 și nivel 3.
În același mod în care au fost analizate materialele de mască candidate din Figura 2, au fost efectuate trei teste pe celelalte șase materiale pentru a determina adecvarea acestora în mască și pentru a demonstra funcționarea dispozitivului PFE.Figura 3 prezintă valorile PFE ale tuturor materialelor testate și le compară cu valorile PFE obținute prin evaluarea materialelor de mască certificate L3 și N95.Din cele 11 măști/materiale de măști candidate selectate pentru această lucrare, o gamă largă de performanțe PFE poate fi văzută în mod clar, variind de la ≈10% până la aproape 100%, în concordanță cu alte studii [8, 9, 15] și descriptori din industrie. Nu există o relație clară între PFE și PFE.De exemplu, materialele cu compoziție similară (două mostre de bumbac 100% și muselină de bumbac) prezintă valori PFE foarte diferite (14%, 54% și, respectiv, 13%).Dar este esențial ca performanță scăzută (de exemplu, 100% bumbac A; PFE ≈ 14%), performanță medie (de exemplu, amestec 70%/30% bumbac/poliester; PFE ≈ 49%) și performanță ridicată (de exemplu, Țesătură de pulover; PFE ≈ 78%) Țesătura poate fi identificată clar folosind echipamentul PFE descris în această lucrare.În special țesăturile de pulover și materialele din bumbac au avut rezultate foarte bune, cu PFE variind de la 70% la 80%.Astfel de materiale de înaltă performanță pot fi identificate și analizate mai detaliat pentru a înțelege caracteristicile care contribuie la performanța lor ridicată de filtrare.Cu toate acestea, dorim să reamintim că, deoarece rezultatele PFE ale materialelor cu descrieri similare ale industriei (adică materialele din bumbac) sunt foarte diferite, aceste date nu indică ce materiale sunt larg utile pentru măștile din pânză și nu intenționăm să deducem proprietățile- categorii materiale.Relația de performanță.Oferim exemple specifice pentru a demonstra calibrarea, pentru a arăta că măsurarea acoperă întreaga gamă de eficiență posibilă de filtrare și pentru a da dimensiunea erorii de măsurare.
Am obținut aceste rezultate PFE pentru a demonstra că echipamentul nostru are o gamă largă de capacități de măsurare, eroare redusă și comparate cu datele obținute în literatură.De exemplu, Zangmeister et al.Sunt raportate rezultatele PFE ale mai multor țesături din bumbac (de exemplu, „Bumbac 1-11″) (89 până la 812 fire pe inch).În 9 din cele 11 materiale, „eficiența minimă de filtrare” variază de la 0% la 25%;PFE-ul celorlalte două materiale este de aproximativ 32%.[14] În mod similar, Konda și colab.Sunt raportate datele PFE a două țesături de bumbac (80 și 600 TPI; 153 și 152 gm-2).PFE variază de la 7% la 36% și, respectiv, de la 65% la 85%.În studiul lui Drewnick și colab., în țesăturile de bumbac cu un singur strat (adică bumbac, tricot de bumbac, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), gama de material PFE este de aproximativ 10% până la 30%.În studiul lui Joo și colab., materialul lor 100% bumbac are un PFE de 8% (particule de 300 nm).Bagheri et al.au folosit particule de latex de polistiren de 0,3 până la 0,5 µm.S-a măsurat PFE a șase materiale de bumbac (120-200 TPI; 136-237 gm-2), variind de la 0% la 20%.[18] Prin urmare, majoritatea acestor materiale sunt în acord cu rezultatele PFE ale celor trei țesături din bumbac (adică Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A și B), iar eficiența lor medie de filtrare este de 13%, 14% și respectiv.54%.Aceste rezultate indică faptul că există diferențe mari între materialele din bumbac și că proprietățile materialului care conduc la un PFE ridicat (adică bumbacul Konda și colab. 600 TPI; bumbacul nostru B) sunt puțin înțelese.
Atunci când facem aceste comparații, admitem că este dificil să găsim materiale testate în literatură care să aibă aceleași caracteristici (adică, compoziția materialului, țesut și tricotat, TPI, greutate etc.) cu materialele testate în acest studiu și prin urmare nu pot fi comparate direct.În plus, diferențele dintre instrumentele folosite de autori și lipsa standardizării fac dificilă realizarea unor comparații bune.Cu toate acestea, este clar că relația performanță/performanță a țesăturilor obișnuite nu este bine înțeleasă.Materialele vor fi testate în continuare cu echipamente standardizate, flexibile și fiabile (cum ar fi echipamentele descrise în această lucrare) pentru a determina aceste relații.
Deși există o eroare statistică totală (0-5%) între o singură replicare (0-4%) și probele analizate în trei exemplare, echipamentul propus în această lucrare s-a dovedit a fi un instrument eficient pentru testarea PFE a diferitelor materiale.Țesături obișnuite până la măști medicale certificabile.Este de remarcat faptul că dintre cele 11 materiale testate pentru Figura 3, eroarea de propagare σprop depășește abaterea standard dintre măsurătorile PFE ale unei singure probe, adică σsd a 9 din 11 materiale;aceste două excepții apar în valoarea PFE foarte mare (adică masca L2 și L3).Deși rezultatele prezentate de Rengasamy și colab.Arătând că diferența dintre probele repetate este mică (adică, cinci repetări <0,29%), [25] au studiat materiale cu proprietăți de filtrare cunoscute înalte concepute special pentru fabricarea măștilor: materialul în sine poate fi mai uniform, iar testul este, de asemenea, Acest lucru zona din gama PFE poate fi mai consistentă.În general, rezultatele obținute folosind echipamentele noastre sunt în concordanță cu datele PFE și standardele de certificare obținute de alți cercetători.
Deși PFE este un indicator important pentru măsurarea performanței unei măști, în acest moment trebuie să reamintim cititorilor că o analiză cuprinzătoare a materialelor viitoare ale măștii trebuie să ia în considerare alți factori, adică permeabilitatea materialului (adică prin căderea de presiune sau testul de presiune diferențială). ).Există reglementări în ASTM F2100 și F3502.Respirabilitatea acceptabilă este esențială pentru confortul purtătorului și pentru prevenirea scurgerii marginii măștii în timpul respirației.Deoarece PFE și permeabilitatea la aer a multor materiale comune sunt de obicei invers proporționale, măsurarea căderii de presiune ar trebui efectuată împreună cu măsurarea PFE pentru a evalua mai complet performanța materialului măștii.
Vă recomandăm ca liniile directoare pentru construirea echipamentelor PFE în conformitate cu ASTM F2299 să fie esențiale pentru îmbunătățirea continuă a standardelor, generarea de date de cercetare care pot fi comparate între laboratoarele de cercetare și îmbunătățirea filtrării cu aerosoli.Bazați-vă doar pe standardul NIOSH (sau F3502), care specifică un singur dispozitiv (TSI 8130A) și restricționează cercetătorii să achiziționeze dispozitive la cheie (de exemplu, sisteme TSI).Încrederea pe sisteme standardizate precum TSI 8130A este importantă pentru certificarea standard actuală, dar limitează dezvoltarea măștilor, a aparatelor respiratorii și a altor tehnologii de filtrare cu aerosoli care contravin progresului cercetării.Este de remarcat faptul că standardul NIOSH a fost dezvoltat ca metodă de testare a aparatelor respiratorii în condițiile dure de așteptat atunci când acest echipament este necesar, dar, în contrast, măștile chirurgicale sunt testate prin metodele ASTM F2100/F2299.Forma și stilul măștilor comunitare seamănă mai mult cu măștile chirurgicale, ceea ce nu înseamnă că au o performanță excelentă a eficienței de filtrare precum N95.Dacă măștile chirurgicale sunt încă evaluate în conformitate cu ASTM F2100/F2299, țesăturile obișnuite trebuie analizate folosind o metodă mai apropiată de ASTM F2100/F2299.În plus, ASTM F2299 permite o flexibilitate suplimentară în diferiți parametri (cum ar fi debitul de aer și viteza de suprafață în studiile de eficiență a filtrării), ceea ce îl poate face un standard aproximativ superior într-un mediu de cercetare.
Ora postării: 30-aug-2021