Védőfelszerelések és -anyagok kiválósági központja (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Az alábbi link segítségével megoszthatja a cikk teljes szöveges változatát barátaival és kollégáival.tudj meg többet.
A közegészségügyi ügynökségek azt javasolják a közösségeknek, hogy használjanak maszkokat a levegőben terjedő betegségek, például a COVID-19 terjedésének csökkentése érdekében.Ha a maszk nagy hatékonyságú szűrőként működik, a vírus terjedése csökken, ezért fontos a maszk részecskeszűrő hatékonyságának (PFE) értékelése.A kulcsrakész PFE-rendszer vásárlásával vagy akkreditált laboratórium igénybevételével járó magas költségek és hosszú átfutási idő azonban akadályozza a szűrőanyagok vizsgálatát.Egyértelműen szükség van egy „testreszabott” PFE vizsgálati rendszerre;az (orvosi) maszkok PFE-vizsgálatát előíró különféle szabványok (például ASTM International, NIOSH) azonban protokolljaik és irányelveik egyértelműségét tekintve nagyon eltérőek.Itt egy „belső” PFE rendszer és módszer kifejlesztését ismertetjük a maszkok tesztelésére a jelenlegi orvosi maszkszabványok összefüggésében.Az ASTM nemzetközi szabványainak megfelelően a rendszer latex gömböket (0,1 µm névleges méretű) aeroszolokat használ, és lézeres részecskeanalizátort használ a részecskekoncentráció mérésére a maszk anyaga előtt és után.Végezzen PFE-méréseket különféle általános szöveteken és orvosi maszkokon.Az ebben a munkában leírt módszer megfelel a PFE tesztelés jelenlegi szabványainak, ugyanakkor rugalmasságot biztosít a változó igényekhez és szűrési feltételekhez való alkalmazkodáshoz.
A közegészségügyi ügynökségek azt javasolják, hogy a lakosság viseljen maszkot a COVID-19 és más cseppek és aeroszolok által terjedő betegségek terjedésének korlátozása érdekében.[1] A maszk viselésének követelménye hatékonyan csökkenti az átvitelt, [2] pedig azt jelzi, hogy a nem tesztelt közösségi maszkok hasznos szűrést biztosítanak.Valójában a modellezési tanulmányok kimutatták, hogy a COVID-19 átvitelének csökkenése szinte arányos a maszk hatékonyságának és az elfogadási aránynak a kombinált szorzatával, és ezek és más populációalapú intézkedések szinergikus hatást fejtenek ki a kórházi kezelések és a halálozások számának csökkentésében.[3]
Az egészségügyi és más frontvonalbeli dolgozók által igényelt tanúsított orvosi maszkok és légzőkészülékek száma drámaian megnőtt, ami kihívások elé állítja a meglévő gyártási és ellátási láncokat, és arra készteti az új gyártókat, hogy gyorsan teszteljenek és tanúsítsanak új anyagokat.Az olyan szervezetek, mint az ASTM International és a National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) szabványosított módszereket dolgoztak ki az orvosi maszkok tesztelésére;ezeknek a módszereknek a részletei azonban nagyon eltérőek, és minden szervezet saját teljesítménystandardokat állapított meg.
A részecskeszűrési hatékonyság (PFE) a maszk legfontosabb jellemzője, mivel összefügg a kis részecskék, például az aeroszolok kiszűrésére való képességével.Az orvosi maszkoknak meg kell felelniük a specifikus PFE-céloknak[4-6], hogy olyan szabályozó ügynökségek által tanúsíthassanak, mint az ASTM International vagy a NIOSH.A sebészeti maszkokat az ASTM, az N95 légzőkészülékeket pedig a NIOSH tanúsítja, de mindkét maszknak meg kell felelnie a meghatározott PFE határértékeknek.Például az N95 maszkoknak 95%-os szűrést kell elérniük a 0,075 µm átlagos átmérőjű sórészecskékből álló aeroszoloknál, míg az ASTM 2100 L3 sebészeti maszkoknak 98%-os szűrést kell elérniük a 0,1 µm átlagos átmérőjű latexgolyókból álló aeroszoloknál. .
Az első két lehetőség drága (>1000 USD tesztmintánként, a becslések szerint >150 000 USD meghatározott berendezések esetén), és a COVID-19 világjárvány idején késések lépnek fel a hosszú szállítási idők és az ellátási problémák miatt.A PFE-tesztelés magas költsége és a korlátozott hozzáférési jogok – a szabványosított teljesítményértékelésekre vonatkozó koherens útmutatás hiányával párosulva – arra késztette a kutatókat, hogy különféle testreszabott tesztelési rendszereket alkalmazzanak, amelyek gyakran a tanúsított orvosi maszkokra vonatkozó egy vagy több szabványon alapulnak.
A meglévő szakirodalomban található speciális maszkanyag-vizsgáló berendezések általában hasonlóak a fent említett NIOSH vagy ASTM F2100/F2299 szabványokhoz.A kutatóknak azonban lehetőségük van preferenciáik szerint megválasztani vagy megváltoztatni a tervezési vagy működési paramétereket.Például a minta felületi sebességében, a levegő/aeroszol áramlási sebességében, a minta méretében (területében) és az aeroszol részecske-összetételében bekövetkezett változásokat használták.Számos közelmúltbeli tanulmány testreszabott berendezéseket használt a maszkok anyagának értékelésére.Ezek a berendezések nátrium-klorid aeroszolokat használnak, és közel állnak a NIOSH szabványokhoz.Például Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) és Joo et al.(2021) Valamennyi megépített berendezés nátrium-klorid aeroszolt (különböző méretű) fog előállítani, amelyet elektromos töltéssel semlegesítenek, szűrt levegővel hígítanak és az anyagmintába küldik, ahol optikai részecskeméretező, kondenzált részecskék különböző Kombinált részecskekoncentráció mérések [9, 14-16] Konda et al.(2020) és Hao et al.(2020) Hasonló eszköz készült, de a töltéssemlegesítő nem volt benne.[8, 17] Ezekben a vizsgálatokban a levegő sebessége a mintában 1 és 90 l/min között változott (néha az áramlás/sebesség hatások kimutatása céljából);a felületi sebesség azonban 5,3 és 25 cm s-1 között volt.A minta mérete ≈3,4 és 59 cm2 között változik.
Éppen ellenkezőleg, kevés tanulmány készült a maszk anyagoknak az ASTM F2100/F2299 szabványhoz közel álló latex aeroszolt használó berendezésekkel történő értékeléséről.Például Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) és Lu et al.(2020) Készített egy polisztirol latex aeroszol előállítására szolgáló eszközt, amelyet hígítottak és anyagmintákhoz juttattak, ahol különböző részecskeanalizátorokat vagy pásztázó mobilitási részecskeméret-elemzőket használtak a részecskekoncentráció mérésére.[18-20] És Lu et al.Az aeroszolgenerátor után töltéssemlegesítőt használtak, a másik két tanulmány szerzői pedig nem.A mintában a levegő áramlási sebessége is kissé változott – de az F2299 szabvány határain belül – ≈7,3-ról 19 L min-1-re.A Bagheri és munkatársai által vizsgált légfelszíni sebesség.2, illetve 10 cm s–1 (a szabványos tartományon belül).És Lu és munkatársai, valamint Shakya és mtsai.[18-20] Ezenkívül a szerző és Shakya et al.különböző méretű (azaz összességében 20 nm-től 2500 nm-ig) tesztelt latex gömbök.És Lu et al.Legalábbis néhány tesztjükben a megadott 100 nm-es (0,1 µm) részecskeméretet használják.
Ebben a munkában leírjuk azokat a kihívásokat, amelyekkel szembe kell néznünk egy olyan PFE eszköz létrehozása során, amely a lehető legnagyobb mértékben megfelel a meglévő ASTM F2100/F2299 szabványoknak.A fő népszerű szabványok (pl. NIOSH és ASTM F2100/F2299) közül az ASTM szabvány nagyobb rugalmasságot biztosít a paraméterek (például a levegő áramlási sebessége) tekintetében a nem orvosi maszkok PFE-jét befolyásoló szűrési teljesítmény vizsgálatához.Azonban, amint azt bemutattuk, ez a rugalmasság további bonyolultságot biztosít az ilyen berendezések tervezésében.
A vegyszereket a Sigma-Aldrich cégtől vásároltuk, és úgy használták fel, ahogy vannak.A sztirol monomert (≥ 99%) egy alumínium-oxid inhibitor eltávolítót tartalmazó üvegoszlopon tisztítják, amely a terc-butil-katekol eltávolítására szolgál.Az ionmentesített víz (≈0,037 µS cm–1) a Sartorius Arium víztisztító rendszeréből származik.
A 100% pamut sima szövésű (Muslin CT) 147 gm-2 névleges tömegű a Veratex Lining Ltd.-től (QC), a bambusz/spandex keverék pedig a D. Zinman Textiles, QC-től származik.A többi jelölt maszkanyag a helyi textilkereskedőktől (Fabricland) származik.Ezek az anyagok közé tartozik két különböző 100% pamut szövet (különböző nyomatokkal), egy pamut/spandex kötött szövet, két pamut/poliészter kötött szövet (egy „univerzális” és egy „pulóverszövet”) és egy nem szőtt pamut/polipropilén keverék. pamut ütőanyag.Az 1. táblázat összefoglalja az ismert szövettulajdonságokat.Az új berendezések összehasonlítása érdekében hitelesített orvosi maszkokat szereztek be a helyi kórházaktól, köztük ASTM 2100 2. szintű (L2) és 3. szintű (L3; Halyard) tanúsítvánnyal rendelkező orvosi maszkokat és N95 légzőkészülékeket (3M).
Minden vizsgálandó anyagból egy körülbelül 85 mm átmérőjű kör alakú mintát vágtunk;az anyagon nem történt további módosítás (például mosás).Szorítsa be a szövethurkot a PFE-eszköz mintatartójába a teszteléshez.A légárammal érintkező minta tényleges átmérője 73 mm, a fennmaradó anyagokat a minta szoros rögzítésére használják.Az összeszerelt maszknál az arcot érintő oldal távol van a mellékelt anyag aeroszoljától.
Monodiszperz anionos polisztirol latex gömbök szintézise emulziós polimerizációval.Az előző vizsgálatban leírt eljárás szerint a reakciót monomer éheztetéssel félszakaszos módban hajtottuk végre.[21, 22] Adjon ionmentesített vizet (160 ml) egy 250 ml-es háromnyakú gömblombikba, és helyezze keverő olajfürdőbe.A lombikot ezután nitrogénnel átöblítettük, és inhibitormentes sztirol monomert (2,1 ml) adtunk az átöblített, kevert lombikba.10 perc elteltével 70 °C-on adjunk hozzá 0,235 g nátrium-lauril-szulfátot 8 ml ionmentesített vízben oldva.További 5 perc elteltével hozzáadunk 0,5 g kálium-perszulfátot 2 ml ionmentesített vízben oldva.A következő 5 órában egy fecskendős pumpával lassan fecskendezzen be további inhibitormentes sztirolt (20 ml) a lombikba 66 µl/perc sebességgel.A sztirol infúzió befejezése után a reakció további 17 órán át folytatódott.Ezután a lombikot kinyitottuk és lehűtöttük a polimerizáció befejezéséhez.A szintetizált polisztirol latex emulziót SnakeSkin dialíziscsőben ionmentesített vízzel szemben dializáltuk (3500 Da molekulatömeg-határérték) öt napig, és az ionmentesített vizet minden nap cseréltük.Vegye ki az emulziót a dializáló csőből, és felhasználásig tárolja hűtőszekrényben 4°C-on.
A dinamikus fényszórást (DLS) Brookhaven 90Plus analizátorral végeztük, a lézer hullámhossza 659 nm, a detektor szöge 90° volt.Az adatok elemzéséhez használja a beépített részecskemegoldó szoftvert (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation).A latex szuszpenziót ionmentesített vízzel addig hígítjuk, amíg a részecskeszám körülbelül 500 ezer count/s (kcps) lesz.A részecskeméretet 125 ± 3 nm-nek határoztuk meg, és a közölt polidiszperzitás 0,289 ± 0,006 volt.
ZetaPlus zéta potenciál analizátort (Brookhaven Instruments Corp.) használtunk a zéta potenciál mért értékének meghatározásához a fázisanalízis fényszórási módban.A mintát úgy állítottuk elő, hogy latex alikvot részét 5 × 10-3 m-es NaCl-oldathoz adtuk, majd a latexszuszpenziót ismét úgy hígítottuk, hogy körülbelül 500 kcps-os részecskeszámot érjünk el.Öt ismételt mérést végeztünk (mindegyik 30 lefutásból állt), ami -55,1 ± 2,8 mV zéta potenciálértéket eredményezett, ahol a hiba az öt ismétlés átlagértékének szórását jelenti.Ezek a mérések azt mutatják, hogy a részecskék negatív töltésűek, és stabil szuszpenziót képeznek.A DLS és a zéta potenciális adatok az S2 és S3 támogató információs táblázatokban találhatók.
A berendezést az ASTM International szabványoknak megfelelően építettük meg az alábbiakban és az 1. ábrán látható módon. Az egysugaras Blaustein porlasztómodul (BLAM; CHTech) aeroszolgenerátor latexgolyókat tartalmazó aeroszolok előállítására szolgál.A szűrt levegőáram (amelyet a GE Healthcare Whatman 0,3 µm-es HEPA-CAP és 0,2 µm-es POLYCAP TF szűrőkön keresztül kapunk sorba) 20 psi (6,9 kPa) nyomáson lép be az aeroszolgenerátorba, és porlasztja az 5 mg-os L-1 egy részét. szuszpenzió A folyadékot fecskendős szivattyún (KD Scientific Model 100) fecskendezik be a berendezés latexgolyójába.Az aeroszolizált nedves részecskéket úgy szárítják, hogy az aeroszolgenerátorból kilépő levegőáramot egy csőszerű hőcserélőn vezetik át.A hőcserélő egy 5/8”-os rozsdamentes acél csőből áll, amely 8 láb hosszú fűtőtekerccsel van feltekercselve.A teljesítmény 216 W (BriskHeat).Az állítható tárcsa szerint a fűtés teljesítménye a készülék maximális értékének 40%-ára van állítva (≈86 W);ez 112 °C-os átlagos külső falhőmérsékletet eredményez (szórás ≈1 °C), amelyet egy felületre szerelt hőelem (Taylor USA) méréssel határoznak meg.A kiegészítő információk S4 ábrája összefoglalja a fűtés teljesítményét.
A szárított porlasztott részecskéket ezután nagyobb térfogatú szűrt levegővel keverjük össze, hogy 28,3 l/perc (azaz 1 köbláb/perc) légáramlási sebességet érjünk el.Ezt az értéket azért választottuk, mert ez a lézeres részecskeelemző műszer pontos áramlási sebessége mintavételezéssel a rendszer után.A latex részecskéket szállító légáramot két egyforma függőleges kamra (azaz sima falú rozsdamentes acélcsövek) egyikébe továbbítják: egy „ellenőrző” kamrába maszkanyag nélkül, vagy egy körkörösen kivágott „minta” kamrába, levehető A mintatartó a szöveten kívül van behelyezve.A két kamra belső átmérője 73 mm, ami megegyezik a mintatartó belső átmérőjével.A mintatartó hornyos gyűrűk és süllyesztett csavarok segítségével szorosan lezárja a maszk anyagát, majd a levehető tartót a mintakamra résébe helyezi, és gumi tömítésekkel és bilincsekkel szorosan lezárja a készülékben (S2 ábra, támogatási információk).
A légárammal érintkező szövetminta átmérője 73 mm (terület = 41,9 cm2);a vizsgálat során a mintakamrában lezárják.A „kontroll” vagy „minta” kamrából kilépő légáram egy lézeres részecskeanalizátorba (LASAIR III 110 részecskemérő rendszer) kerül a latex részecskék számának és koncentrációjának mérésére.A részecskeanalizátor meghatározza a részecskekoncentráció alsó és felső határát, 2 × 10-4 és ≈34 részecske köblábonként (7 és ≈950 000 részecske köblábonként).A latex részecskekoncentráció mérésénél a részecskekoncentrációt egy „dobozban” adjuk meg, amelynek alsó és felső határa 0,10–0,15 µm, ami megfelel az aeroszolban lévő szingulett latex részecskék hozzávetőleges méretének.Azonban más tartályméretek is használhatók, és több tároló is kiértékelhető egyidejűleg, legfeljebb 5 µm szemcsemérettel.
A berendezés egyéb berendezéseket is tartalmaz, például a kamra és a részecskeanalizátor tiszta, szűrt levegővel történő átöblítésére szolgáló berendezést, valamint a szükséges szelepeket és műszereket (1. ábra).A teljes csővezeték- és műszerdiagramok az S1 ábrán és az S1 táblázatban láthatók a támogató információk között.
A kísérlet során a latex szuszpenziót ≈60-100 µL min-1 áramlási sebességgel fecskendezték be az aeroszolgenerátorba, hogy fenntartsák a stabil részecskekibocsátást, körülbelül 14-25 részecske köbcentiméterenként (400 000 köbcentiméterenként) 700 000 részecske).láb) egy 0,10–0,15 µm méretű kukában.Erre az áramlási sebességtartományra azért van szükség, mert a latex részecskék koncentrációjában az aeroszolgenerátor után megfigyelt változások következnek be, ami az aeroszolgenerátor folyadékcsapdája által felfogott latex szuszpenzió mennyiségében bekövetkezett változásoknak tulajdonítható.
Egy adott szövetminta PFE-jének mérése érdekében a latex részecske aeroszolt először a vezérlőszobán keresztül vezetik át, majd a részecskeanalizátorba irányítják.Folyamatosan mérje meg három részecske koncentrációját gyors egymásutánban, mindegyik egy percig tart.A részecskeanalizátor jelenti a részecskék időbeli átlagos koncentrációját az analízis során, azaz a részecskék átlagos koncentrációját a minta egy percében (28,3 L).A stabil részecskeszám és gázáramlási sebesség megállapítása érdekében végzett alapmérések elvégzése után az aeroszolt a mintakamrába juttatják.Amikor a rendszer eléri az egyensúlyt (általában 60-90 másodperc), gyors egymásutánban újabb három egymást követő egyperces mérést végeznek.Ezek a mintamérések a szövetmintán áthaladó részecskék koncentrációját jelentik.Ezt követően, az aeroszol áramlását a vezérlőterembe visszaosztva, további három részecskekoncentráció mérést végeztünk a vezérlőteremből annak igazolására, hogy a felső részecskekoncentráció nem változott lényegesen a teljes mintaértékelési folyamat során.Mivel a két kamra kialakítása azonos – kivéve, hogy a mintakamrában elfér a mintatartó –, a kamrában az áramlási feltételek azonosnak tekinthetők, így a vezérlőkamrából és a mintakamrából távozó gáz részecskék koncentrációja össze lehet hasonlítani.
A részecskeelemző műszer élettartamának megőrzése és az aeroszol részecskék eltávolítása a rendszerben az egyes vizsgálatok között, minden mérés után HEPA-szűrős levegősugárral tisztítsa meg a részecskeanalizátort, és tisztítsa meg a mintakamrát a minták cseréje előtt.Kérjük, tekintse meg a támogatási információk S1 ábráját a PFE eszköz légöblítő rendszerének vázlatos diagramjához.
Ez a számítás egyetlen „ismételt” PFE mérést jelent egyetlen anyagmintára, és egyenértékű az ASTM F2299 PFE-számításával ((2) egyenlet).
A 2.1. pontban körvonalazott anyagokat latex aeroszolokkal támadták meg a 2.3. pontban leírt PFE berendezés segítségével, hogy meghatározzák a maszkanyagként való alkalmasságukat.A 2. ábra a részecskekoncentráció-analizátor által leolvasott értékeket mutatja, és a pulóverszövetek és vattaanyagok PFE-értékeit egyidejűleg mérik.Három mintaelemzést végeztünk összesen két anyagra és hat ismétlésre.Nyilvánvaló, hogy a három (világosabb színnel árnyékolt) mérésből álló halmaz első leolvasása általában eltér a másik két leolvasástól.Például az első leolvasás több mint 5%-kal tér el a másik két leolvasás átlagától a 2. ábra 12-15 hármasában.Ez a megfigyelés a részecskeanalizátoron átáramló aeroszoltartalmú levegő egyensúlyára vonatkozik.Amint az Anyagok és Módszerek részben tárgyaltuk, az egyensúlyi értékeket (második és harmadik kontroll és mintaleolvasás) használtuk a PFE kiszámításához a 2. ábrán sötétkék és piros árnyalatokban.Összességében a három ismétlés átlagos PFE-értéke 78% ± 2% a pulóverszövet és 74% ± 2% a pamut vattaanyag esetében.
A rendszer teljesítményének összehasonlítása érdekében az ASTM 2100 tanúsítvánnyal rendelkező orvosi maszkokat (L2, L3) és a NIOSH légzőkészülékeket (N95) is értékelték.Az ASTM F2100 szabvány a 2. és 3. szintű maszkok 0,1 µm-es részecskeszűrési hatékonyságát ≥ 95%-ban, illetve ≥ 98%-ban határozza meg.[5] Hasonlóképpen, a NIOSH-tanúsítvánnyal rendelkező N95 légzőkészülékeknek ≥95%-os szűrési hatékonyságot kell mutatniuk a 0,075 µm átlagos átmérőjű porlasztott NaCl nanorészecskék esetében.[24] Rengasamy et al.A jelentések szerint a hasonló N95 maszkok PFE értéke 99,84–99,98%, [25] Zangmeister et al.A jelentések szerint az N95-ösök minimális szűrési hatékonysága meghaladja a 99,9%-ot [14], míg Joo et al.A jelentések szerint a 3M N95 maszkok a PFE 99%-át (300 nm-es részecskék) termelték [16] és Hao et al.A jelentett N95 PFE (300 nm-es részecskék) 94,4%.[17] A Shakya és munkatársai által kifogásolt két N95 maszk esetében.0,1 µm-es latex golyókkal a PFE nagyjából 80% és 100% közé esett.[19] Amikor Lu et al.Az N95 maszkok értékeléséhez azonos méretű latex golyókat használva az átlagos PFE 93,8% volt.[20] Az ebben a munkában ismertetett berendezéssel kapott eredmények azt mutatják, hogy az N95 maszk PFE értéke 99,2 ± 0,1%, ami jó egyezést mutat a legtöbb korábbi vizsgálattal.
A sebészeti maszkokat is több tanulmányban tesztelték.Hao et al. sebészeti maszkjai.73,4%-os PFE-t (300 nm-es részecskék) mutatott [17], míg a három sebészeti maszk Drewnick és munkatársai által tesztelt.Az előállított PFE körülbelül 60%-tól majdnem 100%-ig terjed.[15] (Ez utóbbi maszk lehet hitelesített modell.) Zangmeister et al.A jelentések szerint a két tesztelt sebészeti maszk minimális szűrési hatékonysága csak valamivel magasabb, mint 30%, [14] sokkal alacsonyabb, mint a jelen tanulmányban tesztelt sebészeti maszkoké.Hasonlóképpen, a Joo és munkatársai által tesztelt „kék sebészeti maszk”.Bizonyítsuk be, hogy a PFE (300 nm-es részecskék) csak 22%.[16] Shakya et al.beszámolt arról, hogy a (0,1 µm-es latex részecskéket használó) sebészeti maszkok PFE-értéke nagyjából 60-80%-kal csökkent.[19] Azonos méretű latex golyókat használva Lu és munkatársai sebészeti maszkja átlagosan 80,2%-os PFE eredményt produkált.[20] Összehasonlításképpen, az L2 maszkunk PFE-je 94,2 ± 0,6%, az L3 maszk PFE-je pedig 94,9 ± 0,3%.Bár ezek a PFE-k a szakirodalomban sok PFE-t felülmúlnak, meg kell jegyeznünk, hogy a korábbi kutatásokban szinte semmilyen tanúsítási szint nem szerepel, sebészeti maszkjaink pedig 2-es és 3-as szintű minősítést kaptak.
Ugyanúgy, ahogy a 2. ábrán látható jelölt maszkanyagokat elemeztük, három tesztet végeztünk a másik hat anyagon, hogy meghatározzuk azok alkalmasságát a maszkban, és demonstráljuk a PFE eszköz működését.A 3. ábra az összes vizsgált anyag PFE-értékeit ábrázolja, és összehasonlítja azokat a tanúsított L3 és N95 maszkanyagok értékelésével kapott PFE-értékekkel.A munkához kiválasztott 11 maszk/maszkjelölt anyag közül a PFE-teljesítmény széles skálája jól látható, ≈10%-tól közel 100%-ig, összhangban más tanulmányokkal [8, 9, 15] és iparági leírásokkal. Nincs egyértelmű kapcsolat a PFE és a PFE között.Például a hasonló összetételű anyagok (két 100%-os pamutminta és pamutmuslin) nagyon eltérő PFE-értékeket mutatnak (14%, 54%, illetve 13%).De elengedhetetlen, hogy alacsony teljesítmény (például 100% pamut A; PFE ≈ 14%), közepes teljesítmény (például 70%/30% pamut/poliészter keverék; PFE ≈ 49%) és nagy teljesítmény (pl. pulóver Szövet; PFE ≈ 78%) Az anyag egyértelműen azonosítható a jelen munkában ismertetett PFE berendezéssel.Különösen a pulóverek és a pamut vattanyagok teljesítettek nagyon jól, a PFE-k 70%-tól 80%-ig terjedtek.Az ilyen nagy teljesítményű anyagok azonosíthatók és részletesebben elemezhetők, hogy megértsük azokat a jellemzőket, amelyek hozzájárulnak a magas szűrési teljesítményükhöz.Mindazonáltal szeretnénk emlékeztetni arra, hogy mivel a hasonló ipari leírású anyagok (pl. pamut anyagok) PFE-eredményei nagyon eltérőek, ezek az adatok nem jelzik, hogy mely anyagok széles körben használhatók textilmaszkokhoz, és nem kívánunk következtetni a tulajdonságokra. anyagkategóriák.A teljesítmény kapcsolat.Konkrét példákkal szemléltetjük a kalibrációt, megmutatjuk, hogy a mérés lefedi a lehetséges szűrési hatékonyság teljes tartományát, és megadjuk a mérési hiba nagyságát.
Ezeket a PFE eredményeket annak bizonyítására kaptuk, hogy berendezésünk széles mérési képességgel, alacsony hibával rendelkezik, és összehasonlítjuk a szakirodalmi adatokkal.Például Zangmeister et al.Számos szőtt pamutszövet (pl. „Cotton 1-11”) PFE-eredménye (89-812 szál hüvelykenként) szerepel.A 11 anyag közül 9-nél a „minimális szűrési hatékonyság” 0% és 25% között van;a másik két anyag PFE-je körülbelül 32%.[14] Hasonlóképpen Konda et al.Két pamutszövet (80 és 600 TPI; 153 és 152 gm-2) PFE adatait közöljük.A PFE 7% és 36% között, illetve 65% és 85% között mozog.Drewnick és munkatársai tanulmányában az egyrétegű pamutszöveteknél (pl. pamut, kötött pamut, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2) a PFE anyag tartománya körülbelül 10–30%.Joo és munkatársai tanulmányában a 100%-os pamut anyaguk PFE-értéke 8% (300 nm-es részecskék).Bagheri et al.0,3-0,5 µm-es polisztirol latex részecskéket használtak.Hat pamutanyag (120-200 TPI; 136-237 gm-2) PFE-értékét mérték, 0% és 20% között.[18] Ezért ezen anyagok többsége jól egyezik három pamutszövetünk PFE-eredményeivel (pl. Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A és B), és átlagos szűrési hatékonyságuk 13%, 14%, ill.54%.Ezek az eredmények azt mutatják, hogy nagy különbségek vannak a pamut anyagok között, és hogy a magas PFE-hez (pl. Konda et al. 600 TPI pamutja; a mi pamutunk B) anyagtulajdonságokat nem ismerünk.
Ezen összehasonlítások során elismerjük, hogy nehéz olyan, a szakirodalomban tesztelt anyagokat találni, amelyek azonos jellemzőkkel (pl. anyagösszetétel, szövés és kötés, TPI, tömeg stb.) rendelkeznek a jelen tanulmányban vizsgált anyagokkal, ill. ezért nem lehet közvetlenül összehasonlítani.Emellett a szerzők által használt eszközök különbségei és a szabványosítás hiánya nehezíti a jó összehasonlítást.Mindazonáltal világos, hogy a közönséges szövetek teljesítmény/teljesítmény viszonya nem teljesen ismert.Az anyagokat szabványos, rugalmas és megbízható berendezésekkel (például a jelen munkában ismertetett berendezésekkel) tovább tesztelik, hogy meghatározzák ezeket az összefüggéseket.
Bár az egyetlen ismétlés (0-4%) és a három párhuzamosan elemzett minták között teljes statisztikai hiba (0-5%) van, a jelen munkában javasolt berendezés hatékony eszköznek bizonyult különböző anyagok PFE-vizsgálatára.Közönséges szövetek minősített orvosi maszkokig.Érdemes megjegyezni, hogy a 3. ábrához vizsgált 11 anyag közül a σprop terjedési hiba meghaladja az egyetlen minta PFE-mérései közötti szórást, azaz 11 anyagból 9 anyag σsd értékét;ez a két kivétel nagyon magas PFE érték esetén fordul elő (pl. L2 és L3 maszk).Bár a Rengasamy et al.Megmutatva, hogy az ismételt minták között kicsi a különbség (azaz öt ismétlés <0,29%), [25] olyan magas ismert szűrési tulajdonságú anyagokat vizsgáltak, amelyeket kifejezetten maszkgyártásra terveztek: maga az anyag lehet egységesebb, és a teszt is. a PFE tartomány területe konzisztensebb lehet.Összességében a mi berendezéseinkkel kapott eredmények összhangban vannak a PFE adatokkal és más kutatók tanúsítási szabványaival.
Bár a PFE fontos mutató a maszk teljesítményének mérésére, ezen a ponton emlékeztetnünk kell az olvasókat arra, hogy a jövőbeni maszkanyagok átfogó elemzéséhez más tényezőket is figyelembe kell venni, azaz az anyag áteresztőképességét (vagyis nyomásesés vagy nyomáskülönbség-teszt segítségével). ).Az ASTM F2100 és F3502 szabványok tartalmazzák.Az elfogadható légáteresztő képesség elengedhetetlen a viselő kényelméhez és a maszk szélének légzés közbeni szivárgásának megakadályozásához.Mivel sok elterjedt anyag PFE és légáteresztő képessége általában fordítottan arányos, a nyomásesés mérését a PFE méréssel együtt kell elvégezni a maszkanyag teljesítményének teljesebb értékelése érdekében.
Javasoljuk, hogy az ASTM F2299 szerinti PFE-berendezések megépítésére vonatkozó irányelvek elengedhetetlenek a szabványok folyamatos javításához, a kutatólaboratóriumok között összehasonlítható kutatási adatok előállításához és az aeroszolszűrés javításához.Csak a NIOSH (vagy F3502) szabványra hagyatkozzon, amely egyetlen eszközt ír elő (TSI 8130A), és korlátozza a kutatókat abban, hogy kulcsrakész eszközöket (például TSI-rendszereket) vásároljanak.A szabványosított rendszerekre, például a TSI 8130A-ra való hagyatkozás fontos a jelenlegi szabványos tanúsítás szempontjából, de korlátozza a maszkok, légzőkészülékek és egyéb aeroszolszűrős technológiák fejlesztését, amelyek ellentétesek a kutatás előrehaladásával.Érdemes megjegyezni, hogy a NIOSH szabványt a légzőkészülékek tesztelésének módszereként fejlesztették ki olyan zord körülmények között, amikor erre a felszerelésre van szükség, de ezzel szemben a sebészeti maszkokat ASTM F2100/F2299 módszerekkel tesztelik.A közösségi maszkok formája és stílusa inkább a sebészeti maszkokra hasonlít, ami nem jelenti azt, hogy kiváló szűrési hatékonysággal rendelkeznek, mint az N95.Ha a sebészeti maszkokat továbbra is az ASTM F2100/F2299 szerint értékelik, a közönséges szöveteket az ASTM F2100/F2299-hez közelebbi módszerrel kell elemezni.Ezenkívül az ASTM F2299 további rugalmasságot tesz lehetővé a különböző paraméterek tekintetében (például a levegő áramlási sebessége és a felületi sebesség a szűrési hatékonysági vizsgálatok során), ami megközelítőleg kiváló szabványt jelenthet a kutatási környezetben.
Feladás időpontja: 2021. augusztus 30