Apsaugos įrangos ir medžiagų kompetencijos centras (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamiltonas, ON, Kanada
Norėdami pasidalyti visa šio straipsnio teksto versija su draugais ir kolegomis, naudokite toliau pateiktą nuorodą.Sužinokite daugiau.
Visuomenės sveikatos agentūros rekomenduoja bendruomenėms naudoti kaukes, kad sumažintų per orą plintančių ligų, tokių kaip COVID-19, plitimą.Kai kaukė veiks kaip didelio efektyvumo filtras, viruso plitimas sumažės, todėl svarbu įvertinti kaukės dalelių filtravimo efektyvumą (PFE).Tačiau didelės išlaidos ir ilgas pristatymo laikas, susijęs su „iki rakto“ PFE sistemos pirkimu arba akredituotos laboratorijos samdymu, trukdo išbandyti filtrų medžiagas.Akivaizdu, kad reikia „pritaikytos“ PFE bandymų sistemos;tačiau įvairūs standartai, nurodantys (medicininių) kaukių PFE testavimą (pavyzdžiui, ASTM International, NIOSH), labai skiriasi jų protokolų ir gairių aiškumu.Čia aprašomas „vidinės“ PFE sistemos ir kaukių testavimo metodo kūrimas atsižvelgiant į dabartinius medicininių kaukių standartus.Pagal ASTM tarptautinius standartus, sistemoje naudojami latekso rutuliukai (0,1 µm nominalaus dydžio) aerozoliai ir naudojamas lazerinis dalelių analizatorius dalelių koncentracijai matuoti prieš ir pasroviui nuo kaukės medžiagos.Atlikite PFE matavimus ant įvairių įprastų audinių ir medicininių kaukių.Šiame darbe aprašytas metodas atitinka dabartinius PFE testavimo standartus, tuo pačiu suteikiant lankstumo prisitaikant prie kintančių poreikių ir filtravimo sąlygų.
Visuomenės sveikatos agentūros rekomenduoja visiems gyventojams dėvėti kaukes, kad būtų apribotas COVID-19 ir kitų lašeliais bei aerozoliais plintančių ligų plitimas.[1] Reikalavimas dėvėti kaukes veiksmingai sumažina perdavimą, o [2] rodo, kad neišbandytos bendruomenės kaukės užtikrina naudingą filtravimą.Tiesą sakant, modeliavimo tyrimai parodė, kad COVID-19 perdavimo sumažėjimas yra beveik proporcingas bendram kaukių veiksmingumo ir naudojimo dažniui, o šios ir kitos populiacijos pagrindu veikiančios priemonės turi sinerginį poveikį mažinant hospitalizavimą ir mirčių skaičių.[3]
Sertifikuotų medicininių kaukių ir respiratorių, reikalingų sveikatos priežiūros ir kitų darbuotojų, skaičius labai išaugo, todėl esamoms gamybos ir tiekimo grandinėms iškilo iššūkių, o nauji gamintojai greitai išbando ir sertifikuoja naujas medžiagas.Tokios organizacijos kaip ASTM International ir Nacionalinis darbuotojų saugos ir sveikatos institutas (NIOSH) sukūrė standartizuotus medicininių kaukių testavimo metodus;tačiau šių metodų detalės labai skiriasi ir kiekviena organizacija yra nusistačiusi savo veiklos standartus.
Kietųjų dalelių filtravimo efektyvumas (PFE) yra svarbiausia kaukės savybė, nes ji susijusi su jos gebėjimu filtruoti mažas daleles, tokias kaip aerozoliai.Medicininės kaukės turi atitikti konkrečius PFE tikslus[4–6], kad jas sertifikuotų reguliavimo agentūros, pvz., ASTM International arba NIOSH.Chirurginės kaukės yra sertifikuotos ASTM, o N95 respiratoriai – NIOSH, tačiau abi kaukės turi atitikti tam tikras PFE ribines vertes.Pavyzdžiui, N95 kaukės turi filtruoti 95 % aerozolių, sudarytų iš druskos dalelių, kurių vidutinis skersmuo yra 0,075 µm, o ASTM 2100 L3 chirurginės kaukės turi pasiekti 98 % filtravimą aerozoliams, sudarytiems iš latekso rutuliukų, kurių vidutinis skersmuo 0,1 µm Filtras. .
Pirmieji du variantai yra brangūs (> 1 000 USD už tiriamąjį pavyzdį, apskaičiuota, kad tai yra > 150 000 USD už nurodytą įrangą), o COVID-19 pandemijos metu vėluojama dėl ilgo pristatymo laiko ir tiekimo problemų.Didelės PFE testavimo kainos ir ribotos prieigos teisės, kartu su nuoseklių standartizuotų veikimo įvertinimų gairių trūkumu, paskatino tyrėjus naudoti įvairias pritaikytas testavimo sistemas, kurios dažnai yra pagrįstos vienu ar keliais sertifikuotų medicininių kaukių standartais.
Esamoje literatūroje randama speciali kaukių medžiagų testavimo įranga dažniausiai yra panaši į minėtus NIOSH arba ASTM F2100/F2299 standartus.Tačiau mokslininkai turi galimybę pasirinkti arba keisti dizainą ar veikimo parametrus pagal savo pageidavimus.Pavyzdžiui, buvo naudojami mėginio paviršiaus greičio, oro/aerozolio srauto, mėginio dydžio (ploto) ir aerozolio dalelių sudėties pokyčiai.Daugelyje naujausių tyrimų buvo naudojama pritaikyta įranga kaukių medžiagoms įvertinti.Ši įranga naudoja natrio chlorido aerozolius ir yra artima NIOSH standartams.Pavyzdžiui, Rogak ir kt.(2020), Zangmeister ir kt.(2020), Drunic ir kt.(2020) ir Joo ir kt.(2021 m.) Visoje sukonstruotoje įrangoje bus gaminamas natrio chlorido aerozolis (įvairių dydžių), kuris neutralizuojamas elektros krūviu, praskiedžiamas filtruotu oru ir siunčiamas į medžiagos mėginį, kur optinis dalelių dydintojas, įvairių kondensuotų dalelių Kombinuotas dalelių koncentracijos matavimas [9, 14-16] Konda ir kt.(2020) ir Hao ir kt.(2020) Panašus įrenginys buvo pastatytas, tačiau įkrovos neutralizatorius nebuvo įtrauktas.[8, 17] Šiuose tyrimuose oro greitis mėginyje svyravo nuo 1 iki 90 L min-1 (kartais siekiant nustatyti srauto / greičio poveikį);tačiau paviršiaus greitis buvo nuo 5,3 iki 25 cm s-1 tarp.Atrodo, kad imties dydis svyruoja nuo ≈3,4 iki 59 cm2.
Priešingai, yra nedaug tyrimų apie kaukių medžiagų įvertinimą naudojant latekso aerozolį, kuris yra artimas ASTM F2100/F2299 standartui.Pavyzdžiui, Bagheri ir kt.(2021), Shakya ir kt.(2016) ir Lu ir kt.(2020).[18-20] Ir Lu ir kt.Už jų aerozolio generatoriaus buvo naudojamas įkrovos neutralizatorius, o kitų dviejų tyrimų autoriai to nepadarė.Oro srautas mėginyje taip pat šiek tiek pasikeitė, bet neviršijant F2299 standarto ribų, nuo ≈7,3 iki 19 L min-1.Oro paviršiaus greitis, tirtas Bagheri ir kt.yra atitinkamai 2 ir 10 cm s–1 (standartiniame diapazone).Ir Lu ir kt., ir Shakya ir kt.[18-20] Be to, autorius ir Shakya ir kt.išbandytos įvairių dydžių latekso sferos (ty bendras nuo 20 nm iki 2500 nm).Ir Lu ir kt.Bent jau kai kuriuose savo bandymuose jie naudoja nurodytą 100 nm (0,1 µm) dalelių dydį.
Šiame darbe aprašome iššūkius, su kuriais susiduriame kurdami PFE įrenginį, kuris kiek įmanoma labiau atitiktų esamus ASTM F2100/F2299 standartus.Tarp pagrindinių populiarių standartų (ty NIOSH ir ASTM F2100/F2299), ASTM standartas suteikia didesnį parametrų (pvz., oro srauto greičio) lankstumą, kad būtų galima ištirti filtravimo efektyvumą, kuris gali turėti įtakos PFE nemedicininėse kaukėse.Tačiau, kaip parodėme, šis lankstumas suteikia papildomo sudėtingumo tokios įrangos projektavimui.
Cheminės medžiagos buvo nupirktos iš Sigma-Aldrich ir naudojamos tokios, kokios yra.Stireno monomeras (≥99%) išvalomas per stiklinę kolonėlę, kurioje yra aliuminio oksido inhibitorių valiklis, skirtas tret-butilkatecholiui pašalinti.Dejonizuotas vanduo (≈0,037 µS cm–1) gaunamas iš Sartorius Arium vandens valymo sistemos.
100 % medvilnės paprasto pynimo (Muslin CT), kurio vardinis svoris yra 147 gm-2, gamina Veratex Lining Ltd., QC, o bambuko ir elastano mišinį – D. Zinman Textiles, QC.Kitos kaukių medžiagos tiekiamos iš vietinių audinių mažmenininkų („Fabricland“).Šias medžiagas sudaro du skirtingi 100 % medvilnės audiniai (su skirtingais raštais), vienas medvilnės/spandekso megztas audinys, du medvilnės/poliesterio megzti audiniai (vienas „universalus“ ir vienas „megztinis“) ir neaustinė medvilnės/polipropileno mišinys. medvilninė vatininė medžiaga.1 lentelėje parodyta žinomų audinio savybių santrauka.Siekiant palyginti naują įrangą, iš vietinių ligoninių buvo gautos sertifikuotos medicininės kaukės, įskaitant ASTM 2100 2 lygio (L2) ir 3 lygio (L3; Halyard) sertifikuotas medicinines kaukes ir N95 respiratorius (3M).
Iš kiekvienos tiriamos medžiagos buvo nupjautas apskritas maždaug 85 mm skersmens pavyzdys;nebuvo atlikta daugiau medžiagos modifikacijų (pavyzdžiui, plovimas).Bandymui užfiksuokite audinio kilpą PFE prietaiso mėginio laikiklyje.Tikrasis bandinio, besiliečiančio su oro srautu, skersmuo yra 73 mm, o likusios medžiagos naudojamos mėginiui tvirtai pritvirtinti.Surinktai kaukei ta pusė, kuri liečia veidą, yra toliau nuo tiekiamos medžiagos aerozolio.
Monodispersinio anijoninio polistireno latekso rutuliukų sintezė emulsinės polimerizacijos būdu.Pagal ankstesniame tyrime aprašytą procedūrą, reakcija buvo vykdoma pusiau paketiniu monomero bado režimu.[21, 22] Įpilkite dejonizuoto vandens (160 ml) į 250 ml trijų kaklų apvaliadugnę kolbą ir įdėkite į maišymo aliejaus vonią.Tada kolba buvo prapūsta azotu, o į išvalytą maišytą kolbą įpilama stireno monomero be inhibitorių (2,1 ml).Po 10 minučių 70 °C temperatūroje įpilkite natrio laurilsulfato (0,235 g), ištirpinto dejonizuotame vandenyje (8 ml).Po dar 5 minučių buvo pridėtas kalio persulfatas (0,5 g), ištirpintas dejonizuotame vandenyje (2 ml).Per kitas 5 valandas naudokite švirkšto pompą, kad lėtai į kolbą įpurkštumėte papildomo stireno be inhibitorių (20 ml) 66 µL min-1 greičiu.Pasibaigus stireno infuzijai, reakcija tęsėsi dar 17 valandų.Tada kolba buvo atidaryta ir atšaldoma, kad būtų baigta polimerizacija.Sintetinė polistireno latekso emulsija buvo dializuojama prieš dejonizuotą vandenį SnakeSkin dializės mėgintuvėlyje (3500 Da molekulinės masės riba) penkias dienas, o dejonizuotas vanduo buvo keičiamas kiekvieną dieną.Išimkite emulsiją iš dializės vamzdelio ir iki naudojimo laikykite šaldytuve 4°C temperatūroje.
Dinaminė šviesos sklaida (DLS) buvo atlikta Brookhaven 90Plus analizatoriumi, lazerio bangos ilgis buvo 659 nm, o detektoriaus kampas – 90°.Duomenims analizuoti naudokite integruotą dalelių sprendimo programinę įrangą (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation).Latekso suspensija skiedžiama dejonizuotu vandeniu, kol dalelių skaičius yra maždaug 500 tūkstančių skaitiklių per sekundę (kcps).Nustatyta, kad dalelių dydis yra 125 ± 3 nm, o pranešta polidispersiškumas buvo 0, 289 ± 0, 006.
ZetaPlus zeta potencialo analizatorius (Brookhaven Instruments Corp.) buvo naudojamas išmatuotai zeta potencialo vertei gauti fazės analizės šviesos sklaidos režimu.Mėginys buvo paruoštas įpilant latekso alikvotinę dalį į 5 × 10–3 m NaCl tirpalą ir vėl praskiedžiant latekso suspensiją, kad dalelių skaičius būtų maždaug 500 kcps.Buvo atlikti penki pakartotiniai matavimai (kiekvienas susideda iš 30 važiavimų), todėl zeta potencialo vertė buvo -55,1 ± 2,8 mV, kur paklaida reiškia standartinį nuokrypį nuo penkių pakartojimų vidutinės vertės.Šie matavimai rodo, kad dalelės yra neigiamai įkrautos ir sudaro stabilią suspensiją.DLS ir zeta potencialo duomenis galima rasti pagalbinėse informacijos lentelėse S2 ir S3.
Sukūrėme įrangą pagal ASTM International standartus, kaip aprašyta toliau ir parodyta 1 paveiksle. Vieno purkštuko Blaustein purškimo modulio (BLAM; CHTech) aerozolių generatorius naudojamas aerozoliams, kuriuose yra latekso rutuliukų, gaminti.Filtruotas oro srautas (gaunamas per GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP ir 0,2 µm POLYCAP TF filtrus nuosekliai) patenka į aerozolio generatorių esant 20 psi (6,9 kPa) slėgiui ir išpurškia dalį 5 mg L-1. suspensija Skystis įpurškiamas į įrangos latekso rutulį per švirkšto siurblį (KD Scientific Model 100).Aerozolinės drėgnos dalelės džiovinamos iš aerozolio generatoriaus išeinantį oro srautą leidžiant per vamzdinį šilumokaitį.Šilumokaitį sudaro 5/8 colių nerūdijančio plieno vamzdis, apvyniotas 8 pėdų ilgio šildymo spirale.Galia yra 216 W („BriskHeat“).Pagal jo reguliuojamą ratuką, šildytuvo galia nustatoma iki 40% maksimalios įrenginio vertės (≈86 W);tai sukuria vidutinę 112 °C išorinės sienos temperatūrą (standartinis nuokrypis ≈1 °C), kuri nustatoma ant paviršiaus sumontuotos termoporos (Taylor USA) matavimu.Pagalbinėje informacijoje esantis S4 paveikslas apibendrina šildytuvo veikimą.
Tada išdžiovintos purškiamos dalelės sumaišomos su didesniu filtruoto oro kiekiu, kad bendras oro srautas būtų 28,3 L min-1 (ty 1 kubinė pėda per minutę).Ši vertė buvo pasirinkta, nes tai yra tikslus lazerinio dalelių analizatoriaus prietaiso srauto greitis, imant mėginius už sistemos.Oro srautas, pernešantis latekso daleles, siunčiamas į vieną iš dviejų identiškų vertikalių kamerų (ty lygių sienelių nerūdijančio plieno vamzdžių): „kontrolinę“ kamerą be kaukės medžiagos arba apskrito „mėginio“ kamerą, kurią galima naudoti, nuimamą mėginio laikiklį. įkišama iš audinio.Dviejų kamerų vidinis skersmuo yra 73 mm, o tai atitinka vidinį mėginio laikiklio skersmenį.Mėginio laikiklis naudoja griovelius žiedus ir įdubusius varžtus, kad sandariai užsandarintų kaukės medžiagą, o tada įkiškite nuimamą laikiklį į mėginio kameros tarpą ir sandariai užsandarinkite įrenginyje guminiais tarpikliais ir spaustukais (S2 pav., pagalbinė informacija).
Audinio mėginio, besiliečiančio su oro srautu, skersmuo yra 73 mm (plotas = 41,9 cm2);bandymo metu jis sandariai uždaromas mėginio kameroje.Oro srautas, išeinantis iš „kontrolės“ arba „mėginio“ kameros, perkeliamas į lazerinį dalelių analizatorių (dalelių matavimo sistema LASAIR III 110), kad būtų galima išmatuoti latekso dalelių skaičių ir koncentraciją.Dalelių analizatorius nurodo apatinę ir viršutinę dalelių koncentracijos ribas, atitinkamai 2 × 10-4 ir ≈34 daleles kubinėje pėdoje (7 ir ≈950 000 dalelių kubinėje pėdoje).Matuojant latekso dalelių koncentraciją, dalelių koncentracija nurodoma „dėžutėje“, kurios apatinė ir viršutinė riba yra 0,10–0,15 µm, atitinkanti apytikslį pavienių latekso dalelių dydį aerozolyje.Tačiau galima naudoti ir kitų dydžių šiukšliadėžes ir vienu metu galima įvertinti kelias dėžes, kurių didžiausias dalelių dydis yra 5 µm.
Įrangoje taip pat yra ir kita įranga, pavyzdžiui, kameros ir dalelių analizatoriaus plovimo švariu filtruotu oru įranga, taip pat reikalingi vožtuvai ir prietaisai (1 pav.).Išsamios vamzdynų ir prietaisų schemos pateiktos pagalbinės informacijos S1 paveiksle ir S1 lentelėje.
Eksperimento metu latekso suspensija buvo įpurškiama į aerozolio generatorių ≈60–100 µL min-1 srautu, kad būtų išlaikytas stabilus dalelių išeiga, maždaug 14-25 dalelės kubiniame centimetre (400 000 kubiniame centimetre) 700 000 dalelių).Pėdos) į 0,10–0,15 µm dydžio šiukšliadėžę.Šis srauto greičio diapazonas reikalingas dėl pastebėtų latekso dalelių koncentracijos pokyčių po aerozolio generatoriaus, kuris gali būti siejamas su latekso suspensijos kiekio pokyčiais, kuriuos sulaiko aerozolio generatoriaus skysčio gaudyklė.
Norint išmatuoti tam tikro audinio mėginio PFE, latekso dalelių aerozolis pirmiausia perduodamas per valdymo kambarį, o tada nukreipiamas į dalelių analizatorių.Greitai iš eilės nuolat matuokite trijų dalelių koncentraciją, kiekviena trunka vieną minutę.Dalelių analizatorius praneša vidutinę laiko dalelių koncentraciją analizės metu, tai yra vidutinę dalelių koncentraciją per vieną mėginio minutę (28,3 L).Atlikus šiuos pradinius matavimus, kad būtų nustatytas stabilus dalelių skaičius ir dujų srautas, aerozolis perkeliamas į mėginio kamerą.Kai sistema pasiekia pusiausvyrą (paprastai 60–90 sekundžių), greitai iš eilės atliekami dar trys iš eilės vienos minutės matavimai.Šie mėginio matavimai rodo dalelių, praeinančių per audinio mėginį, koncentraciją.Vėliau, padalijant aerozolio srautą atgal į valdymo kambarį, iš valdymo patalpos buvo atlikti dar trys dalelių koncentracijos matavimai, siekiant patikrinti, ar dalelių koncentracija prieš srovę iš esmės nepasikeitė viso mėginio vertinimo proceso metu.Kadangi dviejų kamerų konstrukcija yra tokia pati, išskyrus tai, kad mėginio kameroje gali būti mėginio laikiklis, srauto sąlygos kameroje gali būti laikomos vienodomis, todėl dalelių koncentracija dujose, išeinančiose iš kontrolinės kameros ir mėginio kameros. galima lyginti.
Norėdami išlaikyti dalelių analizatoriaus prietaiso tarnavimo laiką ir pašalinti sistemoje esančias aerozolio daleles tarp kiekvieno bandymo, naudokite HEPA filtruotą oro srovę, kad išvalytumėte dalelių analizatorių po kiekvieno matavimo, o mėginio kamerą išvalykite prieš keisdami mėginius.PFE įrenginio oro plovimo sistemos schemą žr. S1 paveiksle pagalbos informacijoje.
Šis skaičiavimas parodo vieną „pakartotinį“ PFE matavimą vienam medžiagos mėginiui ir yra lygiavertis PFE skaičiavimui pagal ASTM F2299 (2 lygtis).
Medžiagos, nurodytos 2.1 punkte, buvo paveiktos latekso aerozoliais, naudojant PFE įrangą, aprašytą 2.3 punkte, siekiant nustatyti jų tinkamumą kaip kaukės medžiagas.2 paveiksle rodomi dalelių koncentracijos analizatoriaus rodmenys, tuo pačiu metu matuojamos megztinių audinių ir vatininių medžiagų PFE vertės.Buvo atliktos trys mėginių analizės iš viso dviejų medžiagų ir šeši pakartojimai.Akivaizdu, kad pirmasis trijų rodmenų rinkinio rodmuo (užtamsintas šviesesne spalva) paprastai skiriasi nuo kitų dviejų rodmenų.Pavyzdžiui, pirmasis rodmuo skiriasi nuo kitų dviejų rodmenų vidurkio 12-15 trigubų 2 paveiksle daugiau nei 5%.Šis stebėjimas susijęs su aerozolio turinčio oro, tekančio per dalelių analizatorių, balansu.Kaip aptarta „Medžiagos ir metodai“, pusiausvyros rodmenys (antrasis ir trečiasis kontroliniai ir mėginių rodmenys) buvo naudojami PFE apskaičiuoti atitinkamai tamsiai mėlynais ir raudonais atspalviais 2 paveiksle.Apskritai vidutinė trijų pakartojimų PFE vertė yra 78 % ± 2 % megztinio audinio ir 74 % ± 2 % medvilnės vatinos medžiagos.
Siekiant palyginti sistemos veikimą, taip pat buvo įvertintos ASTM 2100 sertifikuotos medicininės kaukės (L2, L3) ir NIOSH respiratoriai (N95).ASTM F2100 standartas nustato, kad 2 ir 3 lygio kaukių 0,1 µm dalelių filtravimo efektyvumas yra ≥ 95 % ir ≥ 98 %.[5] Panašiai, NIOSH sertifikuotų N95 respiratorių filtravimo efektyvumas turi būti ≥95 %, kai išpurškiamos NaCl nanodalelės, kurių vidutinis skersmuo yra 0,075 µm.[24] Rengasamy ir kt.Remiantis pranešimais, panašių N95 kaukių PFE vertė yra 99,84–99,98%, [25] Zangmeister ir kt.Remiantis ataskaitomis, jų N95 minimalus filtravimo efektyvumas yra didesnis nei 99,9 % [14], o Joo ir kt.Remiantis pranešimais, 3M N95 kaukės pagamino 99% PFE (300 nm dalelių), [16] ir Hao et al.Pranešama, kad N95 PFE (300 nm dalelės) yra 94,4%.[17] Dėl dviejų N95 kaukių, kurias iššaukė Shakya ir kt.naudojant 0,1 µm latekso rutulius, PFE sumažėjo maždaug nuo 80% iki 100%.[19] Kai Lu ir kt.N95 kaukėms įvertinti naudojant tokio paties dydžio latekso kamuoliukus, vidutinis PFE yra 93,8%.[20] Rezultatai, gauti naudojant šiame darbe aprašytą įrangą, rodo, kad N95 kaukės PFE yra 99,2 ± 0,1%, o tai gerai sutampa su daugeliu ankstesnių tyrimų.
Chirurginės kaukės taip pat buvo išbandytos keliuose tyrimuose.Chirurginės kaukės Hao ir kt.parodė, kad PFE (300 nm dalelės) yra 73,4 % [17], o trys chirurginės kaukės, kurias išbandė Drewnick ir kt.Pagaminta PFE svyruoja nuo maždaug 60% iki beveik 100%.[15] (Pastaroji kaukė gali būti sertifikuotas modelis.) Tačiau Zangmeister ir kt.Remiantis ataskaitomis, minimalus dviejų išbandytų chirurginių kaukių filtravimo efektyvumas yra tik šiek tiek didesnis nei 30 % [14], daug mažesnis nei šiame tyrime išbandytų chirurginių kaukių.Panašiai, „mėlynoji chirurginė kaukė“, kurią išbandė Joo ir kt.Įrodykite, kad PFE (300 nm dalelių) yra tik 22%.[16] Shakya ir kt.pranešė, kad chirurginių kaukių (naudojant 0,1 µm latekso daleles) PFE sumažėjo maždaug 60–80%.[19] Naudojant tokio paties dydžio latekso kamuoliukus, Lu ir kt. chirurginė kaukė davė vidutinį 80,2 % PFE rezultatą.[20] Palyginimui, mūsų L2 kaukės PFE yra 94,2 ± 0,6%, o L3 kaukės PFE yra 94,9 ± 0,3%.Nors literatūroje šie PFE lenkia daugelį PFE, turime pastebėti, kad ankstesniuose tyrimuose paminėto sertifikavimo lygio beveik nėra, o mūsų chirurginės kaukės gavo 2 ir 3 lygio sertifikatus.
Taip pat, kaip buvo analizuojamos 2 paveiksle nurodytos kaukės medžiagos, buvo atlikti trys kitų šešių medžiagų bandymai, siekiant nustatyti jų tinkamumą kaukei ir parodyti PFE įrenginio veikimą.3 paveiksle pavaizduotos visų išbandytų medžiagų PFE vertės ir palyginamos su PFE vertėmis, gautomis įvertinus sertifikuotas L3 ir N95 kaukių medžiagas.Iš 11 šiam darbui atrinktų kaukių / kandidatinių kaukių medžiagų galima aiškiai matyti platų PFE veikimo spektrą, kuris svyruoja nuo ≈10% iki beveik 100%, atitinka kitus tyrimus [8, 9, 15] ir pramonės deskriptorius. Nėra aiškaus ryšio tarp PFE ir PFE.Pavyzdžiui, panašios sudėties medžiagos (du 100% medvilnės pavyzdžiai ir medvilnės muslinas) pasižymi labai skirtingomis PFE vertėmis (atitinkamai 14%, 54% ir 13%).Tačiau labai svarbu, kad našumas būtų žemas (pavyzdžiui, 100 % medvilnė A; PFE ≈ 14 %), vidutinis našumas (pavyzdžiui, 70 %/30 % medvilnės/poliesterio mišinys; PFE ≈ 49 %) ir didelis našumas (pavyzdžiui, megztinis Audinys; PFE ≈ 78%) Audinį galima aiškiai atpažinti naudojant šiame darbe aprašytą PFE įrangą.Ypač gerai pasirodė megztinių audiniai ir medvilninės vatos medžiagos, kurių PFE svyravo nuo 70% iki 80%.Tokias aukštos kokybės medžiagas galima identifikuoti ir išsamiau išanalizuoti, kad būtų galima suprasti charakteristikas, kurios prisideda prie jų aukšto filtravimo efektyvumo.Tačiau norime priminti, kad kadangi medžiagų su panašiais pramonės aprašymais (ty medvilnės medžiagų) PFE rezultatai labai skiriasi, šie duomenys nenurodo, kurios medžiagos yra plačiai naudojamos medžiaginėms kaukėms, ir mes neketiname daryti išvados apie jų savybes. medžiagų kategorijos.Veiklos santykis.Pateikiame konkrečius pavyzdžius, demonstruojančius kalibravimą, parodome, kad matavimas apima visą galimo filtravimo efektyvumo diapazoną ir pateikiame matavimo paklaidos dydį.
Šiuos PFE rezultatus gavome norėdami įrodyti, kad mūsų įranga turi platų matavimo galimybių spektrą, mažą paklaidą, ir palyginome su literatūroje gautais duomenimis.Pavyzdžiui, Zangmeister ir kt.Pateikiami kelių medvilninių audinių (pvz., „Medvilnė 1–11“) (89–812 siūlų colyje) PFE rezultatai.9 iš 11 medžiagų „minimalus filtravimo efektyvumas“ svyruoja nuo 0 % iki 25 %;kitų dviejų medžiagų PFE yra apie 32%.[14] Panašiai Konda ir kt.Pateikiami dviejų medvilninių audinių (80 ir 600 TPI; 153 ir 152 gm-2) PFE duomenys.PFE svyruoja atitinkamai nuo 7% iki 36% ir 65% iki 85%.Drewnick ir kt. tyrime viensluoksnių medvilninių audinių (ty medvilnės, medvilnės trikotažo, moletono; 139–265 TPI; 80–140 gm–2) medžiagos PFE diapazonas yra apie 10–30%.Joo ir kt. tyrime jų 100 % medvilnės medžiagos PFE yra 8 % (300 nm dalelės).Bagheri ir kt.naudotos 0,3–0,5 µm polistireno latekso dalelės.Išmatuotas šešių medvilnės medžiagų (120-200 TPI; 136-237 gm-2) PFE, kuris svyravo nuo 0% iki 20%.[18] Todėl dauguma šių medžiagų gerai atitinka mūsų trijų medvilninių audinių (ty Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A ir B) PFE rezultatus, o jų vidutinis filtravimo efektyvumas yra atitinkamai 13 %, 14 % ir atitinkamai.54 proc.Šie rezultatai rodo, kad tarp medvilnės medžiagų yra didelių skirtumų ir kad medžiagų savybės, dėl kurių gaunamas didelis PFE (ty Konda et al. 600 TPI medvilnė; mūsų medvilnė B), yra menkai suprantamos.
Atlikdami šiuos palyginimus pripažįstame, kad sunku rasti literatūroje išbandytų medžiagų, kurių charakteristikos (ty medžiagos sudėtis, audimas ir mezgimas, TPI, svoris ir kt.) sutampa su šiame tyrime išbandytomis medžiagomis. todėl negalima tiesiogiai lyginti.Be to, dėl autorių naudojamų instrumentų skirtumų ir standartizacijos trūkumo sunku atlikti gerus palyginimus.Nepaisant to, akivaizdu, kad įprastų audinių veikimo ir veikimo santykis nėra gerai suprantamas.Medžiagos bus toliau bandomos standartizuota, lanksčia ir patikima įranga (pvz., šiame darbe aprašyta įranga), siekiant nustatyti šiuos ryšius.
Nors yra bendra statistinė paklaida (0-5%) tarp vieno kartojimo (0-4%) ir mėginių, analizuotų trimis egzemplioriais, šiame darbe pasiūlyta įranga pasirodė esanti efektyvi priemonė tiriant įvairių medžiagų PFE.Įprasti audiniai iki sertifikuotų medicininių kaukių.Verta paminėti, kad tarp 11 medžiagų, išbandytų pagal 3 paveikslą, sklidimo paklaida σprop viršija standartinį nuokrypį tarp vieno mėginio PFE matavimų, tai yra, σsd 9 iš 11 medžiagų;šios dvi išimtys pasitaiko esant labai aukštai PFE vertei (ty L2 ir L3 kaukei).Nors Rengasamy ir kt. pateikti rezultatai.Parodydami, kad skirtumas tarp kartotinių mėginių yra nedidelis (ty penki pakartojimai <0,29%), [25] jie tyrė medžiagas, pasižyminčias aukštomis žinomomis filtravimo savybėmis, sukurtas specialiai kaukių gamybai: pati medžiaga gali būti vienodesnė, o bandymas taip pat yra. PFE diapazono plotas gali būti nuoseklesnis.Apskritai rezultatai, gauti naudojant mūsų įrangą, atitinka PFE duomenis ir kitų tyrėjų gautus sertifikavimo standartus.
Nors PFE yra svarbus rodiklis kaukės veikimui matuoti, šiuo metu turime priminti skaitytojams, kad atliekant išsamią būsimų kaukių medžiagų analizę reikia atsižvelgti į kitus veiksnius, tai yra, medžiagos pralaidumą (tai yra, atliekant slėgio kritimo arba diferencinio slėgio bandymą). ).Yra ASTM F2100 ir F3502 taisyklės.Priimtinas pralaidumas orui yra būtinas norint užtikrinti naudotojo patogumą ir užkirsti kelią kaukės krašto nutekėjimui kvėpuojant.Kadangi daugelio įprastų medžiagų PFE ir oro pralaidumas paprastai yra atvirkščiai proporcingi, slėgio kritimo matavimas turėtų būti atliekamas kartu su PFE matavimu, kad būtų galima išsamiau įvertinti kaukės medžiagos veikimą.
Rekomenduojame, kad PFE įrangos konstravimo gairės pagal ASTM F2299 būtų būtinos norint nuolat tobulinti standartus, generuoti tyrimų duomenis, kuriuos galima palyginti tarp tyrimų laboratorijų, ir gerinti aerozolių filtravimą.Pasikliaukite tik NIOSH (arba F3502) standartu, kuris nurodo vieną įrenginį (TSI 8130A) ir riboja tyrėjams galimybę įsigyti raktų įrenginių (pavyzdžiui, TSI sistemų).Pasitikėjimas standartizuotomis sistemomis, pvz., TSI 8130A, yra svarbus dabartiniam standartiniam sertifikavimui, tačiau tai riboja kaukių, respiratorių ir kitų aerozolių filtravimo technologijų, kurios prieštarauja mokslinių tyrimų pažangai, kūrimą.Verta paminėti, kad NIOSH standartas buvo sukurtas kaip respiratorių bandymo metodas atšiauriomis sąlygomis, kurių tikimasi, kai reikia šios įrangos, tačiau priešingai, chirurginės kaukės testuojamos ASTM F2100/F2299 metodais.Bendruomenės kaukių forma ir stilius labiau primena chirurgines kaukes, o tai nereiškia, kad jos turi puikų filtravimo efektyvumą, pavyzdžiui, N95.Jei chirurginės kaukės vis dar vertinamos pagal ASTM F2100/F2299, įprasti audiniai turėtų būti analizuojami naudojant metodą, artimesnį ASTM F2100/F2299.Be to, ASTM F2299 suteikia papildomo lankstumo nustatant įvairius parametrus (pvz., oro srauto greitį ir paviršiaus greitį atliekant filtravimo efektyvumo tyrimus), todėl jis gali tapti apytiksliai geresniu standartu tyrimų aplinkoje.
Paskelbimo laikas: 2021-08-30