Centrum excelence pro ochranné prostředky a materiály (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Pomocí níže uvedeného odkazu můžete sdílet plnou textovou verzi tohoto článku se svými přáteli a kolegy.dozvědět se více.
Agentury veřejného zdraví doporučují, aby komunity používaly masky ke snížení šíření nemocí přenášených vzduchem, jako je COVID-19.Když maska funguje jako vysoce účinný filtr, šíření viru se sníží, takže je důležité vyhodnotit účinnost filtrace částic (PFE) masky.Vysoké náklady a dlouhé dodací lhůty spojené s nákupem PFE systému na klíč nebo najmutím akreditované laboratoře však brání testování filtračních materiálů.Zcela jasně existuje potřeba „přizpůsobeného“ testovacího systému PFE;nicméně různé normy, které předepisují testování PFE (lékařských) masek (například ASTM International, NIOSH), se značně liší v jasnosti svých protokolů a pokynů.Zde je popsán vývoj „interního“ systému PFE a metody testování masek v kontextu současných standardů lékařských masek.Podle mezinárodních standardů ASTM systém používá aerosoly latexových kuliček (nominální velikost 0,1 µm) a používá laserový analyzátor částic k měření koncentrace částic před a za materiálem masky.Provádějte měření PFE na různých běžných tkaninách a lékařských maskách.Metoda popsaná v této práci splňuje současné standardy testování PFE a zároveň poskytuje flexibilitu pro přizpůsobení se měnícím se potřebám a podmínkám filtrování.
Agentury veřejného zdraví doporučují, aby běžná populace nosila roušky, aby se omezilo šíření COVID-19 a dalších kapénkových a aerosolových nemocí.[1] Požadavek nosit masky je účinný při snižování přenosu a [2] naznačuje, že netestované komunitní masky poskytují užitečné filtrování.Modelové studie ve skutečnosti ukázaly, že snížení přenosu COVID-19 je téměř úměrné kombinovanému produktu účinnosti masky a míry přijetí, a tato a další populační opatření mají synergický efekt při snižování počtu hospitalizací a úmrtí.[3]
Počet certifikovaných lékařských masek a respirátorů, které potřebují zdravotníci a další pracovníci v první linii, se dramaticky zvýšil, což představuje výzvu pro stávající výrobní a dodavatelské řetězce a nové výrobce přimělo rychle testovat a certifikovat nové materiály.Organizace jako ASTM International a National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) vyvinuly standardizované metody pro testování lékařských masek;podrobnosti těchto metod se však značně liší a každá organizace si stanovila své vlastní výkonnostní standardy.
Účinnost filtrace částic (PFE) je nejdůležitější charakteristikou masky, protože souvisí s její schopností filtrovat malé částice, jako jsou aerosoly.Lékařské masky musí splňovat specifické cíle PFE[4-6], aby mohly být certifikovány regulačními agenturami, jako je ASTM International nebo NIOSH.Chirurgické masky jsou certifikovány ASTM a respirátory N95 jsou certifikovány NIOSH, ale obě masky musí splňovat specifické hraniční hodnoty PFE.Například masky N95 musí dosáhnout 95% filtrace pro aerosoly složené z částic soli s průměrným průměrem 0,075 µm, zatímco chirurgické masky ASTM 2100 L3 musí dosáhnout 98% filtrace pro aerosoly složené z latexových kuliček s průměrným průměrem 0,1 µm Filtr .
První dvě možnosti jsou drahé (> 1 000 $ za testovací vzorek, odhadem > 150 000 $ za specifikované zařízení) a během pandemie COVID-19 dochází ke zpožděním kvůli dlouhým dodacím lhůtám a problémům s dodávkami.Vysoké náklady na testování PFE a omezená přístupová práva – v kombinaci s nedostatkem koherentních pokynů pro standardizované hodnocení výkonu – vedly výzkumníky k použití různých přizpůsobených testovacích systémů, které jsou často založeny na jednom nebo více standardech pro certifikované lékařské masky.
Speciální zařízení pro testování materiálu masky, které se nachází v existující literatuře, je obvykle podobné výše uvedeným normám NIOSH nebo ASTM F2100/F2299.Výzkumníci však mají možnost zvolit nebo změnit design nebo provozní parametry podle svých preferencí.Byly použity například změny v povrchové rychlosti vzorku, průtokové rychlosti vzduchu/aerosol, velikosti vzorku (plochy) a složení aerosolových částic.Mnoho nedávných studií používá k hodnocení materiálů masek přizpůsobené vybavení.Tato zařízení používají aerosoly chloridu sodného a jsou blízko standardům NIOSH.Například Rogak a kol.(2020), Zangmeister a kol.(2020), Drunic a kol.(2020) a Joo a kol.(2021) Všechna zkonstruovaná zařízení budou produkovat aerosol chloridu sodného (různé velikosti), který je neutralizován elektrickým nábojem, ředěn filtrovaným vzduchem a posílán do vzorku materiálu, kde je použit optický třídič částic, kondenzované částice různé Kombinované měření koncentrace částic [9, 14-16] Konda a kol.(2020) a Hao a kol.(2020) Podobné zařízení bylo postaveno, ale neutralizátor náboje nebyl součástí dodávky.[8, 17] V těchto studiích se rychlost vzduchu ve vzorku pohybovala mezi 1 a 90 L min-1 (někdy za účelem detekce účinků proudění/rychlosti);povrchová rychlost však byla mezi 5,3 a 25 cm s-1.Zdá se, že velikost vzorku kolísá mezi ≈3,4 a 59 cm2.
Naopak existuje jen málo studií o hodnocení materiálů masek prostřednictvím zařízení využívajících latexový aerosol, které se blíží standardu ASTM F2100/F2299.Například Bagheri et al.(2021), Shakya a kol.(2016) a Lu a kol.(2020) Zkonstruoval zařízení na výrobu polystyrenového latexového aerosolu, který byl naředěn a odeslán do vzorků materiálu, kde byly k měření koncentrace částic použity různé analyzátory částic nebo skenovací analyzátory velikosti pohyblivosti.[18-20] A Lu a kol.Za jejich generátorem aerosolu byl použit neutralizátor náboje a autoři dalších dvou studií to neudělali.Průtok vzduchu ve vzorku se také mírně změnil – ale v mezích normy F2299 – z ≈7,3 na 19 L min-1.Povrchová rychlost vzduchu studovaná Bagheri et al.je 2 a 10 cm s–1 (ve standardním rozsahu).A Lu a kol. a Shakya a kol.[18-20] Kromě toho autor a Shakya et al.testovaly latexové kuličky různých velikostí (tj. celkově 20 nm až 2500 nm).A Lu a spol.Alespoň v některých svých testech používají specifikovanou velikost částic 100 nm (0,1 µm).
V této práci popisujeme výzvy, kterým čelíme při vytváření zařízení PFE, které co nejvíce vyhovuje stávajícím normám ASTM F2100/F2299.Mezi hlavními populárními standardy (tj. NIOSH a ASTM F2100/F2299) poskytuje standard ASTM větší flexibilitu v parametrech (jako je průtok vzduchu) pro studium filtračního výkonu, který může ovlivnit PFE v nelékařských maskách.Jak jsme však ukázali, tato flexibilita poskytuje další úroveň složitosti při navrhování takového zařízení.
Chemikálie byly zakoupeny od Sigma-Aldrich a použity tak, jak jsou.Monomer styrenu (≥99 %) se čistí přes skleněnou kolonu obsahující odstraňovač inhibitoru oxidu hlinitého, který je určen k odstranění terc-butylkatecholu.Deionizovaná voda (≈0,037 µS cm–1) pochází ze systému čištění vody Sartorius Arium.
100% bavlněná plátnová vazba (Muslin CT) s nominální hmotností 147 gm-2 pochází od Veratex Lining Ltd., QC a směs bambus/spandex pochází od D. Zinman Textiles, QC.Další kandidátské materiály na masky pocházejí od místních prodejců látek (Fabricland).Tyto materiály zahrnují dvě různé tkané látky ze 100% bavlny (s různými potisky), jednu pleteninu bavlna/spandex, dvě pleteniny bavlna/polyester (jedna „univerzální“ a jedna „svetrová látka“) a netkanou směs bavlny/polypropylenu bavlněný potahový materiál.Tabulka 1 ukazuje souhrn známých vlastností tkaniny.Za účelem srovnání nového vybavení byly získány certifikované lékařské masky z místních nemocnic, včetně lékařských masek certifikovaných podle ASTM 2100 Level 2 (L2) a Level 3 (L3; Halyard) a respirátorů N95 (3M).
Z každého testovaného materiálu byl vyříznut kruhový vzorek o průměru přibližně 85 mm;nebyly provedeny žádné další úpravy materiálu (například praní).Upněte tkaninovou smyčku do držáku vzorku zařízení PFE pro testování.Skutečný průměr vzorku v kontaktu s proudem vzduchu je 73 mm a zbývající materiály slouží k těsné fixaci vzorku.U sestavené masky je strana, která se dotýká obličeje, odvrácena od aerosolu dodávaného materiálu.
Syntéza monodisperzních aniontových polystyrenových latexových kuliček emulzní polymerací.Podle postupu popsaného v předchozí studii byla reakce prováděna v semidávkovém režimu s hladověním monomerů.[21, 22] Přidejte deionizovanou vodu (160 ml) do 250 ml tříhrdlé baňky s kulatým dnem a umístěte ji do míchané olejové lázně.Baňka byla poté propláchnuta dusíkem a do propláchnuté míchané baňky byl přidán monomer styrenu bez inhibitoru (2,1 ml).Po 10 minutách při 70 °C se přidá laurylsulfát sodný (0,235 g) rozpuštěný v deionizované vodě (8 ml).Po dalších 5 minutách byl přidán persíran draselný (0,5 g) rozpuštěný v deionizované vodě (2 ml).Během následujících 5 hodin použijte injekční pumpu k pomalému vstřikování dalšího styrenu bez inhibitorů (20 ml) do baňky rychlostí 66 µl min-1.Po dokončení infuze styrenu reakce probíhala dalších 17 hodin.Poté byla baňka otevřena a ochlazena pro ukončení polymerace.Syntetizovaná polystyrenová latexová emulze byla dialyzována proti deionizované vodě v dialyzační zkumavce SnakeSkin (mezní hodnota molekulové hmotnosti 3500 Da) po dobu pěti dnů a deionizovaná voda byla každý den vyměňována.Vyjměte emulzi z dialyzační zkumavky a uchovávejte ji v chladničce při teplotě 4 °C až do použití.
Dynamický rozptyl světla (DLS) byl proveden na analyzátoru Brookhaven 90Plus, vlnová délka laseru byla 659 nm a úhel detektoru byl 90°.K analýze dat použijte vestavěný software pro řešení částic (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation).Latexová suspenze se ředí deionizovanou vodou, dokud počet částic není přibližně 500 tisíc impulzů za sekundu (kcps).Velikost částic byla stanovena na 125 ± 3 nm a uváděná polydisperzita byla 0,289 ± 0,006.
Analyzátor zeta potenciálu ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.) byl použit k získání naměřené hodnoty zeta potenciálu v režimu fázové analýzy rozptylu světla.Vzorek byl připraven přidáním alikvotu latexu do 5 x 10-3 m roztoku NaCl a opětovným zředěním latexové suspenze, aby bylo dosaženo počtu částic přibližně 500 kcps.Bylo provedeno pět opakovaných měření (každé sestávalo z 30 běhů), což vedlo k hodnotě zeta potenciálu -55,1 ± 2,8 mV, kde chyba představuje standardní odchylku průměrné hodnoty pěti opakování.Tato měření ukazují, že částice jsou záporně nabité a tvoří stabilní suspenzi.Údaje DLS a zeta potenciálu lze nalézt v podpůrných informačních tabulkách S2 a S3.
Zařízení jsme postavili v souladu s normami ASTM International, jak je popsáno níže a znázorněno na obrázku 1. K výrobě aerosolů obsahujících latexové kuličky se používá jednoproudový generátor aerosolu Blaustein atomization module (BLAM; CHTech).Proud filtrovaného vzduchu (získaný sériově zapojenými filtry GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP a 0,2 µm POLYCAP TF) vstupuje do generátoru aerosolu pod tlakem 20 psi (6,9 kPa) a atomizuje část 5 mg L-1 suspenze Kapalina se vstřikuje do latexové koule zařízení pomocí injekční pumpy (KD Scientific Model 100).Aerosolizované vlhké částice se suší průchodem proudu vzduchu opouštějícího generátor aerosolu trubkovým výměníkem tepla.Výměník tepla se skládá z 5/8” trubky z nerezové oceli navinuté s 8 stop dlouhou topnou spirálou.Výkon je 216 W (BriskHeat).Výkon ohřívače je dle jeho nastavitelného voliče nastaven na 40 % maximální hodnoty zařízení (≈86 W);to vytváří průměrnou teplotu vnější stěny 112 °C (směrodatná odchylka ≈1 °C), která je určena měřením na povrchu namontovaným termočlánkem (Taylor USA).Obrázek S4 v podpůrných informacích shrnuje výkon ohřívače.
Vysušené atomizované částice jsou poté smíchány s větším objemem filtrovaného vzduchu, aby se dosáhlo celkového průtoku vzduchu 28,3 l min-1 (tj. 1 kubická stopa za minutu).Tato hodnota byla zvolena, protože se jedná o přesný průtok přístroje laserového analyzátoru částic, který odebírá vzorky za systémem.Proud vzduchu nesoucí latexové částice je posílán do jedné ze dvou identických vertikálních komor (tj. trubek z nerezové oceli s hladkými stěnami): „kontrolní“ komora bez materiálu masky nebo kruhově řezaná komora „vzorek“ – použití odnímatelná Držák vzorku je vložen mimo látku.Vnitřní průměr obou komor je 73 mm, což odpovídá vnitřnímu průměru držáku vzorku.Držák vzorku používá drážkované kroužky a zapuštěné šrouby k těsnému utěsnění materiálu masky a poté vložte odnímatelnou konzolu do mezery v komůrce na vzorky a pevně ji uzavřete v zařízení pomocí pryžových těsnění a svorek (obrázek S2, informace o podpoře).
Průměr vzorku tkaniny v kontaktu s proudem vzduchu je 73 mm (plocha = 41,9 cm2);je během testu utěsněna v komoře pro vzorky.Proud vzduchu opouštějící „kontrolní“ nebo „vzorkovou“ komoru je převeden do laserového analyzátoru částic (systém pro měření částic LASAIR III 110) k měření počtu a koncentrace latexových částic.Analyzátor částic specifikuje spodní a horní limit koncentrace částic, v tomto pořadí 2 × 10-4 a ≈ 34 částic na krychlovou stopu (7 a ≈ 950 000 částic na krychlovou stopu).Pro měření koncentrace latexových částic se koncentrace částic uvádí v „krabičce“ se spodním a horním limitem 0,10–0,15 µm, což odpovídá přibližné velikosti singletových latexových částic v aerosolu.Lze však použít i jiné velikosti zásobníků a současně lze vyhodnocovat více zásobníků s maximální velikostí částic 5 um.
Součástí vybavení je také další vybavení, jako je zařízení pro proplach komory a analyzátoru částic čistým filtrovaným vzduchem, jakož i potřebné ventily a nástroje (obrázek 1).Kompletní schémata potrubí a přístrojového vybavení jsou zobrazena na obrázku S1 a tabulce S1 v podpůrných informacích.
Během experimentu byla latexová suspenze vstřikována do generátoru aerosolu při průtoku ≈60 až 100 µL min-1, aby se udržoval stabilní výstup částic, přibližně 14-25 částic na centimetr krychlový (400 000 na centimetr krychlový) 700 000 částic).Nohy) v nádobě o velikosti 0,10–0,15 µm.Tento rozsah průtoku je vyžadován kvůli pozorovaným změnám v koncentraci latexových částic po proudu od generátoru aerosolu, které lze přičíst změnám v množství latexové suspenze zachycené lapačem kapaliny generátoru aerosolu.
Aby bylo možné změřit PFE daného vzorku tkaniny, aerosol s latexovými částicemi je nejprve přenesen přes kontrolní místnost a poté nasměrován do analyzátoru částic.Nepřetržitě měřte koncentraci tří částic v rychlém sledu, každá trvá jednu minutu.Analyzátor částic udává časovou průměrnou koncentraci částic během analýzy, tj. průměrnou koncentraci částic za jednu minutu (28,3 l) vzorku.Po provedení těchto základních měření pro stanovení stabilního počtu částic a průtoku plynu se aerosol přenese do komory pro vzorky.Jakmile systém dosáhne rovnováhy (obvykle 60-90 sekund), provedou se v rychlém sledu další tři po sobě jdoucí jednominutová měření.Tato měření vzorku představují koncentraci částic procházejících vzorkem tkaniny.Následně, rozdělením proudu aerosolu zpět do velínu, byla z velínu provedena další tři měření koncentrace částic, aby se ověřilo, že předřazená koncentrace částic se v průběhu celého procesu vyhodnocování vzorků podstatně nezměnila.Vzhledem k tomu, že konstrukce obou komor je stejná – kromě toho, že do komory na vzorek lze umístit držák vzorku – lze podmínky proudění v komoře považovat za stejné, takže koncentrace částic v plynu opouštějícím kontrolní komoru a komoru vzorku lze srovnávat.
Aby se zachovala životnost přístroje analyzátoru částic a odstranily se aerosolové částice ze systému mezi každým testem, použijte k čištění analyzátoru částic po každém měření proud vzduchu s filtrem HEPA a před výměnou vzorků vyčistěte komoru pro vzorky.Schematický diagram systému proplachování vzduchu na zařízení PFE najdete na obrázku S1 v podpůrných informacích.
Tento výpočet představuje jediné „opakované“ měření PFE pro jeden vzorek materiálu a je ekvivalentní výpočtu PFE v ASTM F2299 (rovnice (2)).
Materiály uvedené v § 2.1 byly vystaveny latexovým aerosolům pomocí zařízení PFE popsaného v § 2.3, aby se určila jejich vhodnost jako materiály masek.Obrázek 2 ukazuje hodnoty získané z analyzátoru koncentrace částic a současně jsou měřeny hodnoty PFE svetrů a materiálů vatelínu.Byly provedeny tři analýzy vzorků pro celkem dva materiály a šest opakování.Je zřejmé, že první odečet v sadě tří odečtů (stínovaných světlejší barvou) se obvykle liší od ostatních dvou odečtů.Například první odečet se liší od průměru dalších dvou odečtů v 12-15 trojicích na obrázku 2 o více než 5 %.Toto pozorování souvisí s rovnováhou vzduchu obsahujícího aerosol proudícího analyzátorem částic.Jak je diskutováno v části Materiály a metody, rovnovážné hodnoty (druhá a třetí kontrola a odečet vzorků) byly použity k výpočtu PFE v tmavě modrých a červených odstínech na obrázku 2, v tomto pořadí.Celkově je průměrná hodnota PFE ze tří replikátů 78 % ± 2 % pro svetr a 74 % ± 2 % pro materiál bavlněného vatelínu.
Pro srovnání výkonu systému byly také hodnoceny lékařské masky s certifikací ASTM 2100 (L2, L3) a respirátory NIOSH (N95).Norma ASTM F2100 nastavuje účinnost filtrace submikronových částic 0,1 µm u masek úrovně 2 a úrovně 3 na ≥ 95 % a ≥ 98 %.[5] Podobně respirátory N95 s certifikací NIOSH musí vykazovat účinnost filtrace ≥95 % pro atomizované nanočástice NaCl s průměrným průměrem 0,075 µm.[24] Rengasamy a kol.Podle zpráv podobné masky N95 vykazují hodnotu PFE 99,84 %–99,98 %, [25] Zangmeister et al.Podle zpráv jejich N95 produkuje minimální účinnost filtrace vyšší než 99,9 %, [14] zatímco Joo et al.Podle zpráv masky 3M N95 produkovaly 99 % PFE (částice 300 nm), [16] a Hao et al.Uváděný N95 PFE (300 nm částice) je 94,4 %.[17] U dvou masek N95 napadených Shakyou et al.s 0,1 µm latexovými kuličkami klesl PFE zhruba mezi 80 % a 100 %.[19] Když Lu a spol.Při použití latexových kuliček stejné velikosti k vyhodnocení masek N95 je průměrná hodnota PFE uváděna jako 93,8 %.[20] Výsledky získané pomocí zařízení popsaného v této práci ukazují, že PFE masky N95 je 99,2 ± 0,1 %, což je v dobré shodě s většinou předchozích studií.
Chirurgické masky byly také testovány v několika studiích.Chirurgické masky Hao et al.vykázaly PFE (částice 300 nm) 73,4 %, [17] zatímco tři chirurgické masky testované Drewnickem et al.Produkovaný PFE se pohybuje od přibližně 60 % do téměř 100 %.[15] (Druhá maska může být certifikovaným modelem.) Nicméně Zangmeister et al.Podle zpráv je minimální filtrační účinnost dvou testovaných chirurgických masek jen mírně vyšší než 30 %, [14] mnohem nižší než u chirurgických masek testovaných v této studii.Podobně „modrá chirurgická maska“ testovaná Joo et al.Dokažte, že PFE (částice 300 nm) je pouze 22 %.[16] Shakya a kol.uvedli, že PFE chirurgických masek (s použitím 0,1 µm latexových částic) se snížilo zhruba o 60-80 %.[19] Při použití latexových kuliček stejné velikosti poskytla chirurgická maska Lu et al. průměrný výsledek PFE 80,2 %.[20] Pro srovnání, PFE naší masky L2 je 94,2 ± 0,6 % a PFE masky L3 je 94,9 ± 0,3 %.Přestože tyto PFE předčí mnoho PFE v literatuře, musíme poznamenat, že v předchozím výzkumu není zmíněna téměř žádná certifikační úroveň a naše chirurgické masky získaly certifikaci úrovně 2 a úrovně 3.
Stejným způsobem, jakým byly analyzovány kandidátní materiály masky na obrázku 2, byly provedeny tři testy na dalších šesti materiálech, aby se určila jejich vhodnost v masce a demonstrovala činnost zařízení PFE.Obrázek 3 zobrazuje hodnoty PFE všech testovaných materiálů a porovnává je s hodnotami PFE získanými vyhodnocením certifikovaných materiálů masek L3 a N95.Z 11 masek/kandidátských materiálů na masky vybraných pro tuto práci lze jasně vidět široký rozsah výkonu PFE, který se pohybuje od ≈10 % do téměř 100 %, což je v souladu s jinými studiemi [8, 9, 15] a průmyslovými deskriptory. Mezi PFE a PFE není jasný vztah.Například materiály s podobným složením (dva vzorky 100% bavlny a bavlněný mušelín) vykazují velmi odlišné hodnoty PFE (14 %, 54 % a 13 %).Je však nezbytné, aby nízký výkon (například 100 % bavlna A; PFE ≈ 14 %), střední výkon (například směs 70 %/30 % bavlna/polyester; PFE ≈ 49 %) a vysoký výkon (např. svetrová tkanina; PFE ≈ 78 %) Tkaninu lze jasně identifikovat pomocí zařízení PFE popsaného v této práci.Velmi dobře si vedly zejména svetrové látky a bavlněné vatelínové materiály, přičemž PFE se pohybovaly od 70 % do 80 %.Tyto vysoce výkonné materiály mohou být identifikovány a analyzovány podrobněji, aby bylo možné pochopit vlastnosti, které přispívají k jejich vysokému filtračnímu výkonu.Chceme však připomenout, že protože výsledky PFE materiálů s podobnými průmyslovými popisy (tj. bavlněné materiály) jsou velmi odlišné, tato data nenaznačují, které materiály jsou široce použitelné pro látkové masky, a nemáme v úmyslu vyvozovat vlastnosti- kategorie materiálu.Výkonnostní vztah.Uvádíme konkrétní příklady pro demonstraci kalibrace, ukazujeme, že měření pokrývá celý rozsah možné účinnosti filtrace a udáváme velikost chyby měření.
Tyto výsledky PFE jsme získali, abychom prokázali, že naše zařízení má širokou škálu možností měření, nízkou chybovost a srovnání s údaji získanými v literatuře.Například Zangmeister et al.Jsou uvedeny výsledky PFE pro několik tkaných bavlněných tkanin (např. „Bavlna 1-11″) (89 až 812 vláken na palec).U 9 z 11 materiálů se „minimální účinnost filtrace“ pohybuje od 0 % do 25 %;PFE ostatních dvou materiálů je asi 32 %.[14] Podobně Konda et al.Jsou uvedeny údaje o PFE dvou bavlněných tkanin (80 a 600 TPI; 153 a 152 gm-2).PFE se pohybuje od 7 % do 36 % a 65 % až 85 %.Ve studii Drewnicka et al. je u jednovrstvých bavlněných tkanin (tj. bavlna, bavlněný úplet, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2) rozsah materiálu PFE asi 10 % až 30 %.Ve studii Joo et al., jejich 100% bavlněný materiál má PFE 8% (300 nm částice).Bagheri a kol.použité polystyrenové latexové částice o velikosti 0,3 až 0,5 µm.Byl měřen PFE šesti bavlněných materiálů (120-200 TPI; 136-237 gm-2) v rozmezí od 0 % do 20 %.[18] Proto je většina těchto materiálů v dobré shodě s výsledky PFE našich tří bavlněných tkanin (tj. Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A a B) a jejich průměrná filtrační účinnost je 13 %, 14 %, resp.54 %.Tyto výsledky naznačují, že mezi bavlněnými materiály jsou velké rozdíly a že materiálové vlastnosti, které vedou k vysokému PFE (tj. bavlna Konda et al. 600 TPI; naše bavlna B), jsou špatně pochopeny.
Při těchto srovnáních připouštíme, že je obtížné najít materiály testované v literatuře, které mají stejné vlastnosti (tj. složení materiálu, tkaní a pletení, TPI, hmotnost atd.) jako materiály testované v této studii, a nelze tedy přímo porovnávat.Rozdíly v nástrojích, které autoři používají, a nedostatečná standardizace navíc ztěžují dobré srovnání.Nicméně je jasné, že vztah výkon/výkon u běžných tkanin není dobře pochopen.Materiály budou dále testovány se standardizovaným, flexibilním a spolehlivým zařízením (jako je zařízení popsané v této práci), aby se tyto vztahy určily.
Přestože existuje celková statistická chyba (0–5 %) mezi jedním opakováním (0–4 %) a vzorky analyzovanými ve třech vyhotoveních, zařízení navržené v této práci se ukázalo jako účinný nástroj pro testování PFE různých materiálů.Obyčejné látky až po certifikované lékařské masky.Stojí za zmínku, že mezi 11 materiály testovanými pro obrázek 3 chyba šíření σprop překračuje standardní odchylku mezi měřeními PFE jednoho vzorku, tj. σsd 9 z 11 materiálů;tyto dvě výjimky se vyskytují při velmi vysoké hodnotě PFE (tj. maska L2 a L3).Ačkoli výsledky prezentované Rengasamy et al.Ukázali, že rozdíl mezi opakovanými vzorky je malý (tj. pět opakování <0,29 %), [25] studovali materiály s vysokými známými filtračními vlastnostmi navrženými speciálně pro výrobu masek: samotný materiál může být jednotnější a test je také oblast rozsahu PFE může být konzistentnější.Celkově jsou výsledky získané pomocí našeho zařízení v souladu s údaji PFE a certifikačními standardy získanými jinými výzkumnými pracovníky.
Přestože je PFE důležitým ukazatelem pro měření výkonu masky, na tomto místě musíme čtenářům připomenout, že komplexní analýza budoucích materiálů masky musí vzít v úvahu další faktory, tedy propustnost materiálu (tj. prostřednictvím poklesu tlaku nebo testu diferenciálního tlaku). ).Existují předpisy v ASTM F2100 a F3502.Přijatelná prodyšnost je nezbytná pro pohodlí nositele a zabránění úniku okraje masky během dýchání.Vzhledem k tomu, že PFE a propustnost vzduchu u mnoha běžných materiálů jsou obvykle nepřímo úměrné, mělo by být měření tlakové ztráty prováděno společně s měřením PFE, aby se lépe vyhodnotil výkon materiálu masky.
Doporučujeme, aby pokyny pro konstrukci zařízení PFE v souladu s ASTM F2299 byly zásadní pro neustálé zlepšování standardů, vytváření výzkumných dat, která lze porovnávat mezi výzkumnými laboratořemi, a pro zlepšení filtrace aerosolu.Spolehněte se pouze na standard NIOSH (nebo F3502), který specifikuje jediné zařízení (TSI 8130A) a omezuje výzkumníky v nákupu zařízení na klíč (například systémů TSI).Spoléhání se na standardizované systémy, jako je TSI 8130A, je důležité pro současnou standardní certifikaci, ale omezuje to vývoj masek, respirátorů a dalších technologií filtrace aerosolu, které jsou v rozporu s pokrokem výzkumu.Stojí za zmínku, že norma NIOSH byla vyvinuta jako metoda pro testování respirátorů v drsných podmínkách očekávaných, když je toto vybavení potřeba, ale na rozdíl od toho jsou chirurgické masky testovány metodami ASTM F2100/F2299.Tvar a styl komunitních masek připomínají spíše chirurgické masky, což neznamená, že mají vynikající účinnost filtrace jako N95.Pokud jsou chirurgické masky stále hodnoceny v souladu s ASTM F2100/F2299, měly by být běžné tkaniny analyzovány metodou blíže ASTM F2100/F2299.ASTM F2299 navíc umožňuje další flexibilitu v různých parametrech (jako je rychlost proudění vzduchu a povrchová rychlost ve studiích účinnosti filtrace), což z něj může učinit přibližný nadstandardní standard ve výzkumném prostředí.
Čas odeslání: 30. srpna 2021