Цэнтр перадавога вопыту ахоўнага абсталявання і матэрыялаў (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Канада
Выкарыстоўвайце спасылку ніжэй, каб падзяліцца поўнай тэкставай версіяй гэтага артыкула з сябрамі і калегамі.даведацца больш.
Органы аховы здароўя рэкамендуюць суполкам выкарыстоўваць маскі, каб паменшыць распаўсюджванне паветрана-кропельных захворванняў, такіх як COVID-19.Калі маска дзейнічае як высокаэфектыўны фільтр, распаўсюджванне віруса зніжаецца, таму важна ацаніць эфектыўнасць фільтрацыі часціц (PFE) маскі.Аднак высокія выдаткі і працяглыя тэрміны, звязаныя з набыццём сістэмы PFE пад ключ або наймам акрэдытаванай лабараторыі, перашкаджаюць выпрабаванням фільтруючых матэрыялаў.Існуе відавочная патрэба ў «наладжанай» сістэме тэставання PFE;аднак розныя стандарты, якія прадпісваюць тэсціраванне PFE (медыцынскіх) масак (напрыклад, ASTM International, NIOSH), значна адрозніваюцца па яснасці сваіх пратаколаў і рэкамендацый.Тут апісваецца распрацоўка «ўнутранай» сістэмы PFE і метаду тэсціравання масак у кантэксце сучасных стандартаў медыцынскіх масак.У адпаведнасці з міжнароднымі стандартамі ASTM сістэма выкарыстоўвае латексныя сферы (намінальны памер 0,1 мкм) аэразолі і выкарыстоўвае лазерны аналізатар часціц для вымярэння канцэнтрацыі часціц перад і пасля матэрыялу маскі.Выканайце вымярэнні PFE на розных звычайных тканінах і медыцынскіх масках.Метад, апісаны ў гэтай працы, адпавядае сучасным стандартам тэсціравання PFE, адначасова забяспечваючы гібкасць адаптацыі да зменлівых патрэбаў і ўмоў фільтрацыі.
Органы аховы здароўя рэкамендуюць насельніцтву ў цэлым насіць маскі, каб абмежаваць распаўсюджванне COVID-19 і іншых хвароб, якія перадаюцца кропельным і аэразольным шляхам.[1] Патрабаванне насіць маскі эфектыўна зніжае заражэнне, і [2] паказвае, што неправераныя грамадскія маскі забяспечваюць карысную фільтрацыю.Фактычна, даследаванні мадэлявання паказалі, што зніжэнне перадачы COVID-19 амаль прапарцыйна сумарнаму прадукту эфектыўнасці маскі і хуткасці прыняцця, і гэтыя і іншыя папуляцыйныя меры аказваюць сінэргічны эфект у зніжэнні шпіталізацыі і смяротнасці.[3]
Колькасць сертыфікаваных медыцынскіх масак і рэспіратараў, неабходных медыцынскім і іншым работнікам на перадавой, рэзка ўзрасла, што стварае праблемы для існуючых вытворчасцей і ланцужкоў паставак і прымушае новых вытворцаў хутка тэставаць і сертыфікаваць новыя матэрыялы.Такія арганізацыі, як ASTM International і Нацыянальны інстытут аховы працы (NIOSH), распрацавалі стандартызаваныя метады тэсціравання медыцынскіх масак;аднак дэталі гэтых метадаў моцна адрозніваюцца, і кожная арганізацыя ўстанавіла свае ўласныя стандарты эфектыўнасці.
Эфектыўнасць фільтрацыі часціц (PFE) з'яўляецца найбольш важнай характарыстыкай маскі, таму што яна звязана з яе здольнасцю фільтраваць дробныя часціцы, такія як аэразолі.Медыцынскія маскі павінны адпавядаць пэўным мэтам PFE[4-6], каб быць сертыфікаванымі рэгулюючымі органамі, такімі як ASTM International або NIOSH.Хірургічныя маскі сертыфікаваны ASTM, а рэспіратары N95 сертыфікаваны NIOSH, але абедзве маскі павінны адпавядаць пэўным гранічным значэнням PFE.Напрыклад, маскі N95 павінны дасягаць 95% фільтрацыі для аэразоляў, якія складаюцца з часціц солі з сярэднім дыяметрам 0,075 мкм, у той час як хірургічныя маскі ASTM 2100 L3 павінны дасягаць 98% фільтрацыі для аэразоляў, якія складаюцца з латексных шарыкаў з сярэднім дыяметрам 0,1 мкм. Фільтр .
Першыя два варыянты дарагія (>1000 долараў за тэставы ўзор, паводле ацэнак, >150 000 долараў за вызначанае абсталяванне), а падчас пандэміі COVID-19 узнікаюць затрымкі з-за працяглых тэрмінаў дастаўкі і праблем з пастаўкамі.Высокі кошт тэсціравання PFE і абмежаваныя правы доступу ў спалучэнні з адсутнасцю ўзгодненых рэкамендацый па стандартызаванай ацэнцы эфектыўнасці прымусілі даследчыкаў выкарыстоўваць розныя індывідуальныя сістэмы тэсціравання, якія часта заснаваны на адным або некалькіх стандартах для сертыфікаваных медыцынскіх масак.
Спецыяльнае абсталяванне для тэсціравання матэрыялу маскі, якое можна знайсці ў існуючай літаратуры, звычайна падобна да вышэйзгаданых стандартаў NIOSH або ASTM F2100/F2299.Аднак у даследчыкаў ёсць магчымасць выбраць або змяніць канструкцыю або параметры працы ў адпаведнасці са сваімі перавагамі.Напрыклад, выкарыстоўваліся змены хуткасці паверхні ўзору, хуткасці патоку паветра/аэразоля, памеру (плошчы) узору і складу аэразольных часціц.У многіх нядаўніх даследаваннях для ацэнкі матэрыялаў маскі выкарыстоўвалася спецыяльнае абсталяванне.Гэта абсталяванне выкарыстоўвае аэразолі хларыду натрыю і блізкае да стандартаў NIOSH.Напрыклад, Rogak et al.(2020), Zangmeister і інш.(2020), Drunic et al.(2020) і Джу і інш.(2021) Усё пабудаванае абсталяванне будзе вырабляць аэразоль хларыду натрыю (розных памераў), які нейтралізуецца электрычным зарадам, разбаўляецца адфільтраваным паветрам і накіроўваецца да ўзору матэрыялу, дзе аптычны памерчык часціц, кандэнсаваныя часціцы розных памераў Камбінаванае вымярэнне канцэнтрацыі часціц [9, 14-16] Конда і інш.(2020) і Хао і інш.(2020) Аналагічная прылада была пабудавана, але нейтралізатар зарада не быў уключаны.[8, 17] У гэтых даследаваннях хуткасць паветра ва ўзоры вар'іравалася ад 1 да 90 л мін-1 (часам для выяўлення эфектаў патоку/хуткасці);аднак павярхоўная хуткасць была паміж 5,3 і 25 см/с.Памер выбаркі вар'іруецца паміж ≈3,4 і 59 см2.
Наадварот, існуе мала даследаванняў па ацэнцы матэрыялаў маскі з дапамогай абсталявання з выкарыстаннем латекснага аэразоля, які блізкі да стандарту ASTM F2100/F2299.Напрыклад, Багеры і інш.(2021), Shakya і інш.(2016) і Лу і інш.(2020) Сканструяваў прыладу для вытворчасці латекснага аэразоля з полістыролу, які разбаўлялі і адпраўлялі на ўзоры матэрыялаў, дзе для вымярэння канцэнтрацыі часціц выкарыстоўваліся розныя аналізатары часціц або сканіруючыя аналізатары памеру часціц мабільнасці.[18-20] І Лу і інш.Нейтралізатар зарада быў выкарыстаны пасля іх аэразольнага генератара, а аўтары двух іншых даследаванняў гэтага не зрабілі.Хуткасць паветранага патоку ва ўзоры таксама нязначна змянілася, але ў межах стандарту F2299, ад ≈7,3 да 19 л мін-1.Хуткасць паветранай паверхні, вывучаная Багеры і інш.складае 2 і 10 см с–1 (у межах стандартнага дыяпазону) адпаведна.І Лу і інш., і Шак'я і інш.[18-20] Акрамя таго, аўтар і Shakya et al.выпрабаваныя латексные сферы розных памераў (г.зн. у цэлым ад 20 нм да 2500 нм).І Лу і інш.Прынамсі, у некаторых сваіх тэстах яны выкарыстоўваюць зададзены памер часціц 100 нм (0,1 мкм).
У гэтай працы мы апісваем праблемы, з якімі мы сутыкаемся пры стварэнні прылады PFE, якое максімальна адпавядае існуючым стандартам ASTM F2100/F2299.Сярод асноўных папулярных стандартаў (напрыклад, NIOSH і ASTM F2100/F2299) стандарт ASTM забяспечвае большую гібкасць параметраў (напрыклад, хуткасці паветранага патоку) для вывучэння прадукцыйнасці фільтрацыі, якая можа паўплываць на PFE у немедыцынскіх масках.Аднак, як мы прадэманстравалі, гэтая гібкасць забяспечвае дадатковы ўзровень складанасці пры распрацоўцы такога абсталявання.
Хімічныя рэчывы былі набыты ў Sigma-Aldrich і выкарыстоўваліся як ёсць.Манамер стыролу (≥99%) чысцяць праз шкляную калонку, якая змяшчае сродак для выдалення інгібітараў аксіду алюмінію, які прызначаны для выдалення трэт-бутылкатэхіну.Дэіянізаваная вада (≈0,037 мкСм см–1) паступае з сістэмы ачысткі вады Sartorius Arium.
100% бавоўна простага перапляцення (Muslin CT) з намінальнай вагой 147 г/м2 паходзіць ад Veratex Lining Ltd., QC, а сумесь бамбука і спандэкса паходзіць ад D. Zinman Textiles, QC.Іншыя матэрыялы для масак-кандыдатаў пастаўляюцца ў мясцовых прадаўцоў тканін (Fabricland).Гэтыя матэрыялы ўключаюць у сябе дзве розныя 100% баваўняныя тканіны (з рознымі прынтамі), адну бавоўна/спандэкс трыкатажную тканіну, дзве бавоўна/поліэстэр трыкатажныя тканіны (адну «універсальную» і адну «швэдарную тканіну») і нятканую сумесь бавоўны і поліпрапілена баваўняны вацін матэрыял.Табліца 1 паказвае кароткі змест вядомых уласцівасцей тканіны.Для параўнання новага абсталявання ў мясцовых бальніцах былі атрыманы сертыфікаваныя медыцынскія маскі, у тым ліку сертыфікаваныя медыцынскія маскі ASTM 2100 узроўню 2 (L2) і 3 (L3; фал) і рэспіратары N95 (3M).
Круглы ўзор дыяметрам прыблізна 85 мм быў выразаны з кожнага матэрыялу для выпрабаванняў;больш ніякіх мадыфікацый матэрыялу (напрыклад, мыцця) не рабілася.Зацісніце тканкавую пятлю ў трымальніку ўзору прылады PFE для тэставання.Фактычны дыяметр ўзору, які кантактуе з патокам паветра, складае 73 мм, а астатнія матэрыялы выкарыстоўваюцца для шчыльнай фіксацыі ўзору.Для сабранай маскі бок, які датыкаецца з тварам, знаходзіцца далей ад аэразоля матэрыялу, які пастаўляецца.
Сінтэз монадысперсных аніённых полістырольных латексных сфер метадам эмульсійнай полімерызацыі.У адпаведнасці з працэдурай, апісанай у папярэднім даследаванні, рэакцыя праводзілася ў полусерийном рэжыме мономерного галадання.[21, 22] Дадайце дэіянізаваную ваду (160 мл) у трохгорлую круглодонную колбу аб'ёмам 250 мл і пастаўце яе на алейную лазню, якая змешваецца.Затым колбу прадзьмулі азотам і ў прадутую колбу пры мяшанні дадалі свабодны ад інгібітараў мономер стыролу (2,1 мл).Праз 10 хвілін пры 70 °C дадайце лаўрылсульфат натрыю (0,235 г), раствораны ў дэіянізаванай вадзе (8 мл).Яшчэ праз 5 хвілін дадаюць персульфат калію (0,5 г), раствораны ў дэіянізаванай вадзе (2 мл).На працягу наступных 5 гадзін выкарыстоўвайце шпрыц-помпу, каб павольна ўвесці ў колбу дадатковы стырол без інгібітараў (20 мл) з хуткасцю 66 мкл мін-1.Пасля завяршэння ўлівання стыролу рэакцыя працягвалася яшчэ 17 гадзін.Затым колбу адкрывалі і астуджалі для завяршэння полімерызацыі.Сінтэзаваная латексная эмульсія полістыролу падвяргалася дыялізу супраць дэіянізаванай вады ў трубцы для дыялізу SnakeSkin (гранічная малекулярная маса 3500 Да) на працягу пяці дзён, а дэіянізаваную ваду замянялі кожны дзень.Дастаньце эмульсію з дыялізнай трубкі і захоўвайце яе ў халадзільніку пры тэмпературы 4°C да выкарыстання.
Дынамічнае рассейванне святла (DLS) выконвалася з дапамогай аналізатара Brookhaven 90Plus, даўжыня хвалі лазера складала 659 нм, а кут дэтэктара - 90 °.Выкарыстоўвайце ўбудаванае праграмнае забеспячэнне для рашэння часціц (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) для аналізу даных.Суспензію латекса разводзяць дэіянізаванай вадой, пакуль колькасць часціц не складзе прыблізна 500 тысяч адлікаў у секунду (kcps).Памер часціц быў вызначаны як 125 ± 3 нм, а заяўленая полидисперсность была 0,289 ± 0,006.
Аналізатар дзета-патэнцыялу ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.) выкарыстоўваўся для атрымання вымеранага значэння дзета-патэнцыялу ў рэжыме фазавага аналізу рассейвання святла.Узор быў падрыхтаваны шляхам дадання аліквоты латекса да 5 × 10-3м раствора NaCl і паўторнага развядзення завісі латекса для дасягнення колькасці часціц прыкладна 500 кц/с.Былі праведзены пяць паўторных вымярэнняў (кожнае з якіх складалася з 30 прагонаў), якія далі значэнне дзета-патэнцыялу -55,1 ± 2,8 мВ, дзе памылка ўяўляе сабой стандартнае адхіленне сярэдняга значэння пяці паўтораў.Гэтыя вымярэнні паказваюць, што часціцы адмоўна зараджаныя і ўтвараюць стабільную завісь.Даныя DLS і дзета-патэнцыялу можна знайсці ў дапаможных інфармацыйных табліцах S2 і S3.
Мы стварылі абсталяванне ў адпаведнасці з міжнароднымі стандартамі ASTM, як апісана ніжэй і паказана на малюнку 1. Генератар аэразоля з аднаструменным модулем распылення Блаўштэйна (BLAM; CHTech) выкарыстоўваецца для вытворчасці аэразоляў, якія змяшчаюць латексныя шарыкі.Адфільтраваны паток паветра (атрыманы праз серыйныя фільтры GE Healthcare Whatman 0,3 мкм HEPA-CAP і 0,2 мкм POLYCAP TF) паступае ў генератар аэразоля пад ціскам 20 фунтаў на квадратны дюйм (6,9 кПа) і распыляе частку 5 мг L-1 завісь. Вадкасць упырскваецца ў латексный шар абсталявання праз шпрыцавы помпа (KD Scientific Model 100).Аэразольныя вільготныя часціцы сушаць, прапускаючы паток паветра, які выходзіць з генератара аэразоля, праз трубчасты цеплаабменнік.Цеплаабменнік складаецца з трубкі з нержавеючай сталі дыяметрам 5/8 цалі з награвальнай спіраллю даўжынёй 8 футаў.Выходная магутнасць - 216 Вт (BriskHeat).У адпаведнасці з рэгулюемым цыферблатам магутнасць награвальніка ўстаноўлена на 40% ад максімальнага значэння прылады (≈86 Вт);гэта дае сярэднюю тэмпературу вонкавай сценкі 112 °C (стандартнае адхіленне ≈1 °C), якая вызначаецца з дапамогай тэрмапары, усталяванай на паверхні (Taylor USA).Малюнак S4 у дапаможнай інфармацыі абагульняе характарыстыкі абагравальніка.
Затым высушаныя распыленыя часціцы змешваюць з вялікім аб'ёмам адфільтраванага паветра для дасягнення агульнай хуткасці паветранага патоку 28,3 л мін-1 (гэта значыць 1 кубічны фут у хвіліну).Гэта значэнне было выбрана таму, што гэта дакладная хуткасць патоку прыбора лазернага аналізатара часціц, які адбірае пробу пасля сістэмы.Паветраны струмень, які нясе часціцы латекса, накіроўваецца ў адну з дзвюх аднолькавых вертыкальных камер (напрыклад, гладкасценных труб з нержавеючай сталі): камеру «кантролю» без матэрыялу маскі або камеру «ўзору» з круглым выразам - выкарыстоўвайце здымны трымальнік узору устаўляецца звонку тканіны.Унутраны дыяметр дзвюх камер складае 73 мм, што адпавядае ўнутранаму дыяметру трымальніка ўзору.У трымальніку ўзору выкарыстоўваюцца кольцы з канаўкамі і балты з паглыбленнем для шчыльнай герметызацыі матэрыялу маскі, а затым устаўце здымны кранштэйн у шчыліну камеры для ўзору і шчыльна ўшчыльніце яго ў прыладзе з дапамогай гумовых пракладак і заціскаў (малюнак S2, дапаможная інфармацыя).
Дыяметр ўзору тканіны ў кантакце з патокам паветра складае 73 мм (плошча = 41,9 см2);падчас выпрабавання ён запячатаны ў камеры для ўзору.Паток паветра, які выходзіць з камеры «кантролю» або «пробы», перадаецца ў лазерны аналізатар часціц (сістэма вымярэння часціц LASAIR III 110) для вымярэння колькасці і канцэнтрацыі часціц латекса.Аналізатар часціц вызначае ніжнюю і верхнюю межы канцэнтрацыі часціц, адпаведна 2 × 10-4 і ≈34 часціц на кубічны фут (7 і ≈950 000 часціц на кубічны фут).Для вымярэння канцэнтрацыі часціц латекса канцэнтрацыя часціц паказваецца ў «поле» з ніжняй мяжой і верхняй мяжой 0,10–0,15 мкм, што адпавядае прыблізнаму памеру сінглетных часціц латекса ў аэразолі.Тым не менш, можна выкарыстоўваць іншыя памеры бункераў і адначасова можна ацэньваць некалькі бункераў з максімальным памерам часціц 5 мкм.
Абсталяванне таксама ўключае ў сябе іншае абсталяванне, такое як абсталяванне для прамывання камеры і аналізатара часціц чыстым адфільтраваным паветрам, а таксама неабходныя клапаны і інструменты (малюнак 1).Поўныя схемы трубаправодаў і прыбораў паказаны на малюнку S1 і ў табліцы S1 дапаможнай інфармацыі.
Падчас эксперыменту завісь латекса ўпырсквалася ў генератар аэразоля з хуткасцю патоку ад ≈60 да 100 мкл мін-1 для падтрымання стабільнага выхаду часціц, прыблізна 14-25 часціц на кубічны сантыметр (400 000 на кубічны сантыметр) 700 000 часціц).футаў) у кантэйнер памерам 0,10–0,15 мкм.Гэты дыяпазон хуткасці патоку неабходны з-за назіраных змяненняў у канцэнтрацыі часціц латекса пасля генератара аэразоляў, якія могуць быць звязаны са зменамі колькасці суспензіі латекса, якая захопліваецца вадкаснай пасткай генератара аэразоляў.
Каб вымераць PFE дадзенага ўзору тканіны, аэразоль часціц латекса спачатку перадаецца праз дыспетчарскую, а затым накіроўваецца ў аналізатар часціц.Пастаянна вымярайце канцэнтрацыю трох часціц у хуткай паслядоўнасці, кожная з якіх доўжыцца адну хвіліну.Аналізатар часціц паведамляе сярэднюю па часе канцэнтрацыю часціц падчас аналізу, гэта значыць сярэднюю канцэнтрацыю часціц за адну хвіліну (28,3 л) пробы.Пасля правядзення гэтых базавых вымярэнняў для ўстанаўлення стабільнай колькасці часціц і хуткасці патоку газу аэразоль пераносіцца ў камеру для ўзору.Як толькі сістэма дасягае раўнавагі (звычайна праз 60-90 секунд), у хуткай паслядоўнасці выконваюцца яшчэ тры паслядоўныя аднахвілінныя вымярэнні.Гэтыя вымярэнні ўзору ўяўляюць канцэнтрацыю часціц, якія праходзяць праз узор тканіны.Пасля, шляхам падзелу патоку аэразоля назад у дыспетчарскую, з дыспетчарскай былі зроблены яшчэ тры вымярэння канцэнтрацыі часціц, каб пераканацца, што канцэнтрацыя часціц уверсе не змянілася істотна на працягу ўсяго працэсу ацэнкі проб.Паколькі канструкцыя дзвюх камер аднолькавая - за выключэннем таго, што камера для ўзору можа змясціць трымальнік узору - умовы патоку ў камеры можна лічыць аднолькавымі, таму канцэнтрацыя часціц у газе, які выходзіць з камеры кіравання і камеры ўзору можна параўнаць.
Каб падоўжыць тэрмін службы аналізатара часціц і выдаліць аэразольныя часціцы ў сістэме паміж кожным выпрабаваннем, выкарыстоўвайце струмень паветра з фільтрам HEPA для ачысткі аналізатара часціц пасля кожнага вымярэння і ачысціце камеру для проб перад заменай проб.На малюнку S1 у інфармацыі аб падтрымцы прадстаўлена прынцыповая схема сістэмы прамывання паветрам на прыладзе PFE.
Гэты разлік уяўляе сабой адно «паўторнае» вымярэнне PFE для аднаго ўзору матэрыялу і эквівалентны разліку PFE ў ASTM F2299 (ураўненне (2)).
Матэрыялы, апісаныя ў §2.1, былі апрабаваны латекснымі аэразолямі з выкарыстаннем абсталявання PFE, апісанага ў §2.3, каб вызначыць іх прыдатнасць у якасці матэрыялаў маскі.На малюнку 2 паказаны паказанні, атрыманыя з аналізатара канцэнтрацыі часціц, і адначасова вымяраюцца значэнні PFE швэдарнай тканіны і ваціну.Тры аналізы ўзораў былі праведзены ў агульнай складанасці для двух матэрыялаў і шасці паўтораў.Відавочна, што першае чытанне ў наборы з трох чытанняў (зацененых больш светлым колерам) звычайна адрозніваецца ад двух іншых паказанняў.Напрыклад, першае паказанне адрозніваецца ад сярэдняга двух іншых паказанняў у 12-15 тройках на малюнку 2 больш чым на 5%.Гэта назіранне звязана з балансам паветра, якое змяшчае аэразоль, якое праходзіць праз аналізатар часціц.Як абмяркоўвалася ў раздзеле "Матэрыялы і метады", паказанні раўнавагі (другое і трэцяе паказанні кантролю і ўзору) выкарыстоўваліся для разліку PFE у цёмна-сінім і чырвоным адценнях на малюнку 2 адпаведна.У цэлым, сярэдняе значэнне PFE трох копій складае 78% ± 2% для швэдарнай тканіны і 74% ± 2% для баваўнянага ваціну.
Для параўнання прадукцыйнасці сістэмы таксама былі ацэнены медыцынскія маскі, сертыфікаваныя ASTM 2100 (L2, L3) і рэспіратары NIOSH (N95).Стандарт ASTM F2100 устанаўлівае эфектыўнасць фільтрацыі субмікронных часціц 0,1 мкм масак узроўняў 2 і 3 ≥ 95% і ≥ 98% адпаведна.[5] Аналагічным чынам сертыфікаваныя NIOSH рэспіратары N95 павінны паказваць эфектыўнасць фільтрацыі ≥95% для распыленых наначасціц NaCl з сярэднім дыяметрам 0,075 мкм.[24] Рэнгазамі і інш.Паводле паведамленняў, падобныя маскі N95 паказваюць значэнне PFE 99,84%–99,98% [25] Zangmeister et al.Паводле паведамленняў, іх N95 забяспечвае мінімальную эфектыўнасць фільтрацыі больш за 99,9% [14] , у той час як Джу і інш.Паводле паведамленняў, маскі 3M N95 выраблялі 99% PFE (часціцы 300 нм) [16], а Hao et al.Паведамляецца, што N95 PFE (часціцы 300 нм) складае 94,4%.[17] Для двух масак N95, аспрэчваных Shakya et al.з латекснымі шарыкамі 0,1 мкм PFE знізіўся прыкладна паміж 80% і 100%.[19] Калі Лу і інш.Выкарыстоўваючы латексныя шарыкі аднолькавага памеру для ацэнкі масак N95, паведамляецца, што сярэдні PFE складае 93,8%.[20] Вынікі, атрыманыя з выкарыстаннем абсталявання, апісанага ў гэтай працы, паказваюць, што PFE маскі N95 складае 99,2 ± 0,1%, што добра супадае з большасцю папярэдніх даследаванняў.
Хірургічныя маскі таксама былі пратэставаны ў некалькіх даследаваннях.Хірургічныя маскі Хао і інш.паказалі PFE (часціцы 300 нм) 73,4%, [17] у той час як тры хірургічныя маскі, пратэставаныя Drewnick et al.Выраблены PFE вагаецца ад прыблізна 60% да амаль 100%.[15] (Апошняя маска можа быць сертыфікаванай мадэллю.) Аднак Zangmeister et al.Згодна з паведамленнямі, мінімальная эфектыўнасць фільтрацыі дзвюх правераных хірургічных масак толькі крыху перавышае 30 % [14], што значна ніжэй, чым у хірургічных масак, пратэставаных у гэтым даследаванні.Аналагічным чынам «сіняя хірургічная маска», пратэставаная Джу і інш.Дакажыце, што PFE (часціцы 300 нм) складае ўсяго 22%.[16] Шак'я і інш.паведамілі, што PFE хірургічных масак (з выкарыстаннем часціц латекса памерам 0,1 мкм) знізілася прыкладна на 60-80%.[19] Выкарыстоўваючы латексныя шарыкі аднолькавага памеру, хірургічная маска Лу і інш. дала сярэдні вынік PFE 80,2%.[20] Для параўнання, PFE нашай маскі L2 складае 94,2 ± 0,6%, а PFE маскі L3 складае 94,9 ± 0,3%.Хоць гэтыя PFE пераўзыходзяць многія PFE ў літаратуры, мы павінны адзначыць, што ўзровень сертыфікацыі, згаданы ў папярэднім даследаванні, амаль адсутнічае, і нашы хірургічныя маскі атрымалі сертыфікаты ўзроўню 2 і 3.
Такім жа чынам, як былі прааналізаваны матэрыялы-кандыдаты маскі на малюнку 2, былі праведзены тры выпрабаванні астатніх шасці матэрыялаў, каб вызначыць іх прыдатнасць у масцы і прадэманстраваць працу прылады PFE.На малюнку 3 паказаны значэнні PFE для ўсіх правераных матэрыялаў і параўноўваюцца са значэннямі PFE, атрыманымі пры ацэнцы сертыфікаваных матэрыялаў маскі L3 і N95.З 11 масак/магчымых матэрыялаў для масак, выбраных для гэтай працы, можна выразна ўбачыць шырокі дыяпазон прадукцыйнасці PFE, які вар'іруецца ад ≈10% да амаль 100%, што адпавядае іншым даследаванням [8, 9, 15] і галіновым дэскрыптарам. Паміж PFE і PFE няма выразнай сувязі.Напрыклад, матэрыялы з падобным складам (два ўзору 100% бавоўны і баваўняны муслін) дэманструюць вельмі розныя значэнні PFE (14%, 54% і 13% адпаведна).Але вельмі важна, каб нізкая прадукцыйнасць (напрыклад, 100% бавоўна A; PFE ≈ 14%), сярэдняя прадукцыйнасць (напрыклад, 70%/30% сумесь бавоўны і поліэстэру; PFE ≈ 49%) і высокая прадукцыйнасць (напрыклад, швэдар Тканіна; PFE ≈ 78%) Тканіна можа быць выразна ідэнтыфікавана з дапамогай абсталявання PFE, апісанага ў гэтай працы.Асабліва добра паказалі сябе швэдарныя тканіны і баваўняныя ваціны, з PFE у дыяпазоне ад 70% да 80%.Такія высокаэфектыўныя матэрыялы можна вызначыць і прааналізаваць больш падрабязна, каб зразумець характарыстыкі, якія спрыяюць іх высокай прадукцыйнасці фільтрацыі.Аднак мы хочам нагадаць, што паколькі вынікі PFE матэрыялаў з аналагічнымі галіновымі апісаннямі (напрыклад, баваўняных матэрыялаў) моцна адрозніваюцца, гэтыя даныя не паказваюць, якія матэрыялы шырока выкарыстоўваюцца для тканкавых масак, і мы не збіраемся рабіць высновы аб уласцівасцях- матэрыяльныя катэгорыі.Адносіны прадукцыйнасці.Мы прадстаўляем канкрэтныя прыклады для дэманстрацыі каліброўкі, паказваем, што вымярэнне ахоплівае ўвесь дыяпазон магчымай эфектыўнасці фільтрацыі, і паказваем памер памылкі вымярэння.
Мы атрымалі гэтыя вынікі PFE, каб даказаць, што наша абсталяванне мае шырокі дыяпазон вымяральных магчымасцей, нізкую хібнасць і параўнанне з дадзенымі, атрыманымі ў літаратуры.Напрыклад, Zangmeister et al.Паведамляецца пра вынікі PFE для некалькіх тканых баваўняных тканін (напрыклад, "Бавоўна 1-11") (ад 89 да 812 нітак на цалю).У 9 з 11 матэрыялаў «мінімальная эфектыўнасць фільтрацыі» вагаецца ад 0% да 25%;PFE двух іншых матэрыялаў складае каля 32%.[14] Аналагічным чынам Конда і інш.Паведамляюцца дадзеныя PFE дзвюх баваўняных тканін (80 і 600 TPI; 153 і 152 г/м2).PFE вагаецца ад 7% да 36% і ад 65% да 85% адпаведна.У даследаванні Drewnick і інш., у аднаслаёвых баваўняных тканінах (напрыклад, бавоўна, баваўняны трыкатаж, молетон; 139–265 TPI; 80–140 г/м2), дыяпазон матэрыялу PFE складае ад 10% да 30%.У даследаванні Джу і інш., іх матэрыял з 100% бавоўны мае PFE 8% (часціцы 300 нм).Багеры і інш.выкарыстоўваюцца часціцы латекса полістыролу памерам ад 0,3 да 0,5 мкм.Было вымерана PFE шасці баваўняных матэрыялаў (120-200 TPI; 136-237 г/м2) у дыяпазоне ад 0% да 20%.[18] Такім чынам, большасць з гэтых матэрыялаў добра супадае з вынікамі PFE нашых трох баваўняных тканін (напрыклад, Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A і B), і іх сярэдняя эфектыўнасць фільтрацыі складае 13%, 14% і адпаведна.54%.Гэтыя вынікі паказваюць, што існуюць вялікія адрозненні паміж баваўнянымі матэрыяламі і што ўласцівасці матэрыялу, якія прыводзяць да высокага PFE (напрыклад, бавоўна 600 TPI Конды і інш.; наш бавоўна B), дрэнна вывучаны.
Робячы гэтыя параўнанні, мы прызнаем, што цяжка знайсці матэрыялы, правераныя ў літаратуры, якія маюць тыя ж характарыстыкі (напрыклад, склад матэрыялу, ткацтва і вязанне, TPI, вага і г.д.) з матэрыяламі, пратэставанымі ў гэтым даследаванні, і таму нельга наўпрост параўноўваць.Акрамя таго, адрозненні ў інструментах, якія выкарыстоўваюцца аўтарамі, і адсутнасць стандартызацыі ўскладняюць добрыя параўнанні.Тым не менш, відавочна, што сувязь прадукцыйнасць/прадукцыйнасць звычайных тканін недастаткова зразумелая.Матэрыялы будуць дадаткова правераны са стандартызаваным, гнуткім і надзейным абсталяваннем (напрыклад, абсталяваннем, апісаным у гэтай працы), каб вызначыць гэтыя адносіны.
Хоць існуе агульная статыстычная памылка (0-5%) паміж адной паўторнасцю (0-4%) і ўзорамі, прааналізаванымі ў трох паўторах, абсталяванне, прапанаванае ў гэтай працы, апынулася эфектыўным інструментам для тэставання PFE розных матэрыялаў.Звычайныя тканіны для сертыфікаваных медыцынскіх масак.Варта адзначыць, што сярод 11 матэрыялаў, пратэставаных на малюнку 3, памылка распаўсюджвання σprop перавышае стандартнае адхіленне паміж вымярэннямі PFE аднаго ўзору, гэта значыць σsd 9 з 11 матэрыялаў;гэтыя два выключэнні сустракаюцца ў вельмі высокім значэнні PFE (г.зн. маска L2 і L3).Нягледзячы на тое, што вынікі, прадстаўленыя Rengasami et al.Паказаўшы, што розніца паміж паўторнымі ўзорамі невялікая (напрыклад, пяць паўтораў <0,29%) [25], яны вывучылі матэрыялы з высокімі вядомымі фільтруючымі ўласцівасцямі, распрацаваныя спецыяльна для вытворчасці масак: сам матэрыял можа быць больш аднастайным, і тэст таксама гэта вобласць дыяпазону PFE можа быць больш паслядоўнай.У цэлым вынікі, атрыманыя з дапамогай нашага абсталявання, адпавядаюць дадзеным PFE і стандартам сертыфікацыі, атрыманым іншымі даследчыкамі.
Нягледзячы на тое, што PFE з'яўляецца важным паказчыкам для вымярэння прадукцыйнасці маскі, на дадзены момант мы павінны нагадаць чытачам, што комплексны аналіз будучых матэрыялаў маскі павінен улічваць іншыя фактары, напрыклад, пранікальнасць матэрыялу (гэта значыць праз падзенне ціску або выпрабаванне дыферэнцыяльным ціскам ).Ёсць правілы ў ASTM F2100 і F3502.Прымальная паветрапранікальнасць важная для камфорту карыстальніка і прадухілення ўцечкі краю маскі падчас дыхання.Паколькі PFE і паветрапранікальнасць многіх распаўсюджаных матэрыялаў звычайна адваротна прапарцыйныя, вымярэнне падзення ціску павінна праводзіцца разам з вымярэннем PFE, каб больш поўна ацаніць характарыстыкі матэрыялу маскі.
Мы рэкамендуем, што рэкамендацыі па распрацоўцы абсталявання PFE у адпаведнасці з ASTM F2299 неабходныя для пастаяннага ўдасканалення стандартаў, атрымання даследчых даных, якія можна параўноўваць паміж даследчыцкімі лабараторыямі, і паляпшэння аэразольнай фільтрацыі.Спадзявайцеся толькі на стандарт NIOSH (або F3502), які вызначае адну прыладу (TSI 8130A) і забараняе даследчыкам набываць прылады пад ключ (напрыклад, сістэмы TSI).Давер да стандартызаваных сістэм, такіх як TSI 8130A, важны для цяперашняй стандартнай сертыфікацыі, але гэта абмяжоўвае распрацоўку масак, рэспіратараў і іншых тэхналогій аэразольнай фільтрацыі, якія супярэчаць прагрэсу даследаванняў.Варта адзначыць, што стандарт NIOSH быў распрацаваны як метад тэсціравання рэспіратараў у цяжкіх умовах, якія чакаюцца пры неабходнасці гэтага абсталявання, але ў адрозненне ад гэтага хірургічныя маскі правяраюцца метадамі ASTM F2100/F2299.Форма і стыль грамадскіх масак больш падобныя на хірургічныя маскі, што не азначае, што яны маюць выдатную эфектыўнасць фільтрацыі, як N95.Калі хірургічныя маскі па-ранейшаму ацэньваюцца ў адпаведнасці з ASTM F2100/F2299, звычайныя тканіны трэба аналізаваць з выкарыстаннем метаду, бліжэйшага да ASTM F2100/F2299.Акрамя таго, ASTM F2299 забяспечвае дадатковую гібкасць у розных параметрах (такіх як хуткасць паветранага патоку і хуткасць паверхні ў даследаваннях эфектыўнасці фільтрацыі), што можа зрабіць яго прыблізным вышэйшым стандартам у даследчым асяроддзі.
Час публікацыі: 30 жніўня 2021 г