Center of Excellence for Protective Equipment and Materials (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Canada
Gamitin ang link sa ibaba upang ibahagi ang buong tekstong bersyon ng artikulong ito sa iyong mga kaibigan at kasamahan.matuto pa.
Inirerekomenda ng mga ahensya ng pampublikong kalusugan na gumamit ng mga maskara ang mga komunidad upang mabawasan ang pagkalat ng mga sakit na dala ng hangin tulad ng COVID-19.Kapag ang mask ay gumaganap bilang isang high-efficiency filter, ang pagkalat ng virus ay mababawasan, kaya mahalagang suriin ang particle filtration efficiency (PFE) ng mask.Gayunpaman, ang mataas na gastos at mahabang oras ng lead na nauugnay sa pagbili ng isang turnkey PFE system o pagkuha ng isang akreditadong laboratoryo ay humahadlang sa pagsubok ng mga materyales sa filter.May malinaw na pangangailangan para sa isang "na-customize" na sistema ng pagsubok ng PFE;gayunpaman, ang iba't ibang pamantayan na nagrereseta ng pagsusuri sa PFE ng (medikal) na mga maskara (halimbawa, ASTM International, NIOSH) ay lubhang nag-iiba sa kalinawan ng kanilang mga protocol at alituntunin.Dito, inilarawan ang pagbuo ng isang "panloob" na sistema ng PFE at pamamaraan para sa pagsubok ng mga maskara sa konteksto ng kasalukuyang mga pamantayan ng medikal na maskara.Ayon sa mga internasyonal na pamantayan ng ASTM, ang system ay gumagamit ng mga latex sphere (0.1 µm nominal na laki) na aerosol at gumagamit ng laser particle analyzer upang sukatin ang konsentrasyon ng particle sa itaas at sa ibaba ng agos ng materyal ng maskara.Magsagawa ng mga pagsukat ng PFE sa iba't ibang karaniwang tela at medikal na maskara.Ang pamamaraang inilarawan sa gawaing ito ay nakakatugon sa kasalukuyang mga pamantayan ng pagsubok ng PFE, habang nagbibigay ng kakayahang umangkop upang umangkop sa pagbabago ng mga pangangailangan at mga kundisyon sa pag-filter.
Inirerekomenda ng mga ahensya ng pampublikong kalusugan na ang pangkalahatang populasyon ay magsuot ng mga maskara upang limitahan ang pagkalat ng COVID-19 at iba pang mga sakit na dala ng droplet at aerosol.[1] Ang pangangailangang magsuot ng mga maskara ay epektibo sa pagbabawas ng paghahatid, at [2] ay nagpapahiwatig na ang hindi pa nasubok na mga maskara ng komunidad ay nagbibigay ng kapaki-pakinabang na pagsala.Sa katunayan, ipinakita ng mga pag-aaral sa pagmomodelo na ang pagbawas sa paghahatid ng COVID-19 ay halos proporsyonal sa pinagsamang produkto ng pagiging epektibo ng maskara at rate ng pag-aampon, at ang mga ito at iba pang mga hakbang na nakabatay sa populasyon ay may synergistic na epekto sa pagbabawas ng mga ospital at pagkamatay.[3]
Ang bilang ng mga sertipikadong medikal na maskara at respirator na kinakailangan ng pangangalagang pangkalusugan at iba pang mga frontline na manggagawa ay tumaas nang husto, na nagdulot ng mga hamon sa mga umiiral na manufacturing at supply chain, at nagiging sanhi ng mga bagong tagagawa upang mabilis na subukan at patunayan ang mga bagong materyales.Ang mga organisasyon tulad ng ASTM International at ang National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) ay nakabuo ng mga standardized na pamamaraan para sa pagsubok ng mga medikal na maskara;gayunpaman, ang mga detalye ng mga pamamaraang ito ay malawak na nag-iiba, at ang bawat organisasyon ay nagtatag ng sarili nitong mga pamantayan sa pagganap.
Ang particulate filtration efficiency (PFE) ay ang pinakamahalagang katangian ng isang maskara dahil nauugnay ito sa kakayahang mag-filter ng maliliit na particle tulad ng aerosol.Ang mga medikal na maskara ay dapat matugunan ang mga partikular na target ng PFE[4-6] upang ma-certify ng mga ahensya ng regulasyon gaya ng ASTM International o NIOSH.Ang mga surgical mask ay sertipikado ng ASTM, at ang mga N95 respirator ay na-certify ng NIOSH, ngunit ang parehong mga maskara ay dapat pumasa sa mga partikular na halaga ng cut-off ng PFE.Halimbawa, ang mga maskara ng N95 ay dapat makamit ang 95% na pagsasala para sa mga aerosol na binubuo ng mga particle ng asin na may average na diameter na 0.075 µm, habang ang mga surgical mask ng ASTM 2100 L3 ay dapat makamit ang 98% na pagsasala para sa mga aerosol na binubuo ng mga latex na bola na may average na diameter na 0.1 µm Filter .
Ang unang dalawang opsyon ay mahal (>$1,000 bawat sample ng pagsubok, tinatayang >$150,000 para sa partikular na kagamitan), at sa panahon ng pandemya ng COVID-19, may mga pagkaantala dahil sa mahabang oras ng paghahatid at mga isyu sa supply.Ang mataas na halaga ng pagsubok sa PFE at limitadong mga karapatan sa pag-access—kasama ang kakulangan ng magkakaugnay na patnubay sa standardized na mga pagsusuri sa pagganap—ay nagbunsod sa mga mananaliksik na gumamit ng iba't ibang mga customized na sistema ng pagsubok, na kadalasang nakabatay sa isa o higit pang mga pamantayan para sa mga sertipikadong medikal na maskara.
Ang espesyal na kagamitan sa pagsubok ng materyal ng maskara na matatagpuan sa umiiral na literatura ay karaniwang katulad ng nabanggit sa itaas na mga pamantayan ng NIOSH o ASTM F2100/F2299.Gayunpaman, may pagkakataon ang mga mananaliksik na pumili o baguhin ang disenyo o mga parameter ng pagpapatakbo ayon sa kanilang mga kagustuhan.Halimbawa, ang mga pagbabago sa sample surface velocity, air/aerosol flow rate, sample size (lugar), at aerosol particle composition ay ginamit.Maraming kamakailang pag-aaral ang gumamit ng customized na kagamitan upang suriin ang mga materyales sa mask.Gumagamit ang mga kagamitang ito ng sodium chloride aerosol at malapit sa mga pamantayan ng NIOSH.Halimbawa, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) at Joo et al.(2021) Ang lahat ng mga constructed equipment ay gagawa ng sodium chloride aerosol (iba't ibang laki), na neutralisado ng electric charge, diluted na may filter na hangin at ipinadala sa materyal na sample, kung saan optical particle sizer, condensed particle ng iba't ibang Combined particle concentration measurement [9, 14-16] Konda et al.(2020) at Hao et al.(2020) May ginawang katulad na device, ngunit hindi kasama ang charge neutralizer.[8, 17] Sa mga pag-aaral na ito, ang bilis ng hangin sa sample ay nag-iiba sa pagitan ng 1 at 90 L min-1 (minsan para makita ang mga epekto ng daloy/bilis);gayunpaman, ang bilis ng ibabaw ay nasa pagitan ng 5.3 at 25 cm s-1 sa pagitan.Ang laki ng sample ay tila nag-iiba sa pagitan ng ≈3.4 at 59 cm2.
Sa kabaligtaran, kakaunti ang mga pag-aaral sa pagsusuri ng mga materyales sa maskara sa pamamagitan ng kagamitan gamit ang latex aerosol, na malapit sa pamantayan ng ASTM F2100/F2299.Halimbawa, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) at Lu et al.(2020) Gumawa ng isang device para makagawa ng polystyrene latex aerosol, na diluted at ipinadala sa mga sample ng materyal, kung saan ginamit ang iba't ibang particle analyzer o scanning mobility particle size analyzer para sukatin ang konsentrasyon ng particle.[18-20] At si Lu et al.Ang isang charge neutralizer ay ginamit sa ibaba ng agos ng kanilang aerosol generator, at ang mga may-akda ng iba pang dalawang pag-aaral ay hindi.Bahagyang nagbago din ang daloy ng hangin sa sample—ngunit sa loob ng mga limitasyon ng pamantayang F2299—mula ≈7.3 hanggang 19 L min-1.Ang bilis ng ibabaw ng hangin na pinag-aralan ni Bagheri et al.ay 2 at 10 cm s–1 (sa loob ng karaniwang hanay), ayon sa pagkakabanggit.At Lu et al., at Shakya et al.[18-20] Bilang karagdagan, ang may-akda at Shakya et al.nasubok na mga latex sphere na may iba't ibang laki (ibig sabihin, sa pangkalahatan, 20 nm hanggang 2500 nm).At si Lu et al.Hindi bababa sa ilan sa kanilang mga pagsubok, ginagamit nila ang tinukoy na 100 nm (0.1 µm) na laki ng butil.
Sa gawaing ito, inilalarawan namin ang mga hamon na kinakaharap namin sa paggawa ng PFE device na umaayon sa kasalukuyang mga pamantayan ng ASTM F2100/F2299 hangga't maaari.Kabilang sa mga pangunahing tanyag na pamantayan (ibig sabihin, NIOSH at ASTM F2100/F2299), ang pamantayan ng ASTM ay nagbibigay ng higit na kakayahang umangkop sa mga parameter (tulad ng air flow rate) upang pag-aralan ang pagganap ng pag-filter na maaaring makaapekto sa PFE sa mga hindi medikal na maskara.Gayunpaman, tulad ng ipinakita namin, ang kakayahang umangkop na ito ay nagbibigay ng karagdagang antas ng pagiging kumplikado sa pagdidisenyo ng naturang kagamitan.
Ang mga kemikal ay binili mula sa Sigma-Aldrich at ginamit bilang ay.Ang styrene monomer (≥99%) ay dinadalisay sa pamamagitan ng isang glass column na naglalaman ng alumina inhibitor remover, na idinisenyo upang alisin ang tert-butylcatechol.Ang deionized na tubig (≈0.037 µS cm–1) ay mula sa Sartorius Arium water purification system.
Ang 100% cotton plain weave (Muslin CT) na may nominal weight na 147 gm-2 ay mula sa Veratex Lining Ltd., QC, at ang bamboo/spandex blend ay mula sa D. Zinman Textiles, QC.Ang iba pang mga materyales sa maskara ng kandidato ay nagmula sa mga lokal na retailer ng tela (Fabricland).Kasama sa mga materyales na ito ang dalawang magkaibang 100% cotton woven na tela (na may iba't ibang print), isang cotton/spandex knitted fabric, dalawang cotton/polyester knitted fabrics (isang "universal" at isang "sweater fabric") at Isang non-woven cotton/polypropylene blended cotton batting material.Ipinapakita ng talahanayan 1 ang isang buod ng mga kilalang katangian ng tela.Upang ma-benchmark ang bagong kagamitan, ang mga sertipikadong medikal na maskara ay nakuha mula sa mga lokal na ospital, kabilang ang ASTM 2100 Level 2 (L2) at Level 3 (L3; Halyard) na sertipikadong mga medikal na maskara at N95 respirator (3M).
Ang isang pabilog na sample na humigit-kumulang 85 mm diameter ay pinutol mula sa bawat materyal na susuriin;walang karagdagang pagbabago ang ginawa sa materyal (halimbawa, paghuhugas).I-clamp ang fabric loop sa sample holder ng PFE device para sa pagsubok.Ang aktwal na diameter ng sample na nakikipag-ugnay sa daloy ng hangin ay 73 mm, at ang natitirang mga materyales ay ginagamit upang mahigpit na ayusin ang sample.Para sa naka-assemble na maskara, ang gilid na nakadikit sa mukha ay malayo sa aerosol ng ibinigay na materyal.
Synthesis ng monodisperse anionic polystyrene latex spheres sa pamamagitan ng emulsion polymerization.Ayon sa pamamaraang inilarawan sa nakaraang pag-aaral, ang reaksyon ay isinagawa sa isang semi-batch na mode ng monomer starvation.[21, 22] Magdagdag ng deionized na tubig (160 mL) sa isang 250 mL na three-necked round bottom flask at ilagay ito sa isang stirring oil bath.Ang prasko ay pagkatapos ay nilinis ng nitrogen at walang inhibitor na styrene monomer (2.1 mL) ay idinagdag sa purged, hinalo na prasko.Pagkatapos ng 10 minuto sa 70 °C, magdagdag ng sodium lauryl sulfate (0.235 g) na natunaw sa deionized na tubig (8 mL).Pagkatapos ng isa pang 5 minuto, ang potassium persulfate (0.5 g) na natunaw sa deionized na tubig (2 mL) ay idinagdag.Sa susunod na 5 oras, gumamit ng syringe pump upang dahan-dahang mag-iniksyon ng karagdagang inhibitor-free styrene (20 mL) sa flask sa bilis na 66 µL min-1.Matapos makumpleto ang pagbubuhos ng styrene, nagpatuloy ang reaksyon para sa isa pang 17 oras.Pagkatapos ang prasko ay binuksan at pinalamig upang tapusin ang polimerisasyon.Ang synthesized polystyrene latex emulsion ay na-dialyze laban sa deionized na tubig sa isang SnakeSkin dialysis tube (3500 Da molecular weight cut-off) sa loob ng limang araw, at ang deionized na tubig ay pinapalitan araw-araw.Alisin ang emulsion mula sa dialysis tube at itago ito sa refrigerator sa 4°C hanggang gamitin.
Ang Dynamic light scattering (DLS) ay isinagawa gamit ang Brookhaven 90Plus analyzer, ang wavelength ng laser ay 659 nm, at ang anggulo ng detector ay 90°.Gamitin ang built-in na particle solution software (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) para suriin ang data.Ang latex suspension ay diluted na may deionized water hanggang ang particle count ay humigit-kumulang 500 thousand counts per second (kcps).Ang laki ng butil ay tinutukoy na 125 ± 3 nm, at ang naiulat na polydispersity ay 0.289 ± 0.006.
Ginamit ang isang ZetaPlus zeta potential analyzer (Brookhaven Instruments Corp.) upang makuha ang sinusukat na halaga ng potensyal na zeta sa phase analysis na light scattering mode.Ang sample ay inihanda sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang aliquot ng latex sa isang 5 × 10-3m NaCl solution at muling pagtunaw ng latex suspension upang makamit ang bilang ng particle na humigit-kumulang 500 kcps.Limang paulit-ulit na pagsukat (bawat isa ay binubuo ng 30 run) ay isinagawa, na nagresulta sa isang potensyal na halaga ng zeta na -55.1 ± 2.8 mV, kung saan ang error ay kumakatawan sa standard deviation ng average na halaga ng limang repetitions.Ang mga sukat na ito ay nagpapahiwatig na ang mga particle ay negatibong sisingilin at bumubuo ng isang matatag na suspensyon.Ang mga potensyal na data ng DLS at zeta ay matatagpuan sa mga sumusuportang talahanayan ng impormasyon na S2 at S3.
Binuo namin ang kagamitan alinsunod sa mga pamantayan ng ASTM International, tulad ng inilarawan sa ibaba at ipinapakita sa Figure 1. Ang single-jet Blaustein atomization module (BLAM; CHTech) aerosol generator ay ginagamit upang makagawa ng mga aerosol na naglalaman ng mga latex ball.Ang na-filter na air stream (nakuha sa pamamagitan ng GE Healthcare Whatman 0.3 µm HEPA-CAP at 0.2 µm POLYCAP TF filter sa serye) ay pumapasok sa aerosol generator sa presyon na 20 psi (6.9 kPa) at nag-atomize ng bahagi ng 5 mg L-1 suspensyon Ang likido ay itinuturok sa latex ball ng kagamitan sa pamamagitan ng syringe pump (KD Scientific Model 100).Ang mga aerosolized wet particle ay pinatuyo sa pamamagitan ng pagpasa sa air stream na umaalis sa aerosol generator sa pamamagitan ng isang tubular heat exchanger.Ang heat exchanger ay binubuo ng isang 5/8” na hindi kinakalawang na asero na sugat sa tubo na may 8-foot-long heating coil.Ang output ay 216 W (BriskHeat).Ayon sa adjustable dial nito, ang heater output ay nakatakda sa 40% ng maximum na halaga ng device (≈86 W);ito ay gumagawa ng average na panlabas na temperatura ng dingding na 112 °C (standard deviation ≈1 °C), na tinutukoy ng isang surface-mounted thermocouple (Taylor USA) na pagsukat.Ang Figure S4 sa sumusuportang impormasyon ay nagbubuod sa pagganap ng heater.
Ang mga pinatuyong atomized na particle ay ihahalo sa mas malaking volume ng na-filter na hangin upang makamit ang kabuuang air flow rate na 28.3 L min-1 (iyon ay, 1 cubic foot per minute).Ang halagang ito ay pinili dahil ito ay ang tumpak na daloy ng rate ng laser particle analyzer instrument sampling downstream ng system.Ang air stream na nagdadala ng mga latex particle ay ipinapadala sa isa sa dalawang magkatulad na vertical chamber (ibig sabihin, makinis na pader na hindi kinakalawang na asero tubes): isang "control" chamber na walang mask material, o isang circular-cut "sample" chamber-use detachable Ang sample holder ay ipinasok sa labas ng tela.Ang panloob na diameter ng dalawang silid ay 73 mm, na tumutugma sa panloob na diameter ng sample holder.Gumagamit ang sample holder ng mga grooved ring at recessed bolts para mahigpit na i-seal ang mask material, at pagkatapos ay ipasok ang detachable bracket sa puwang ng sample chamber, at i-seal ito nang mahigpit sa device gamit ang rubber gaskets at clamps (Figure S2, support information).
Ang diameter ng sample ng tela na nakikipag-ugnayan sa daloy ng hangin ay 73 mm (lugar = 41.9 cm2);ito ay selyadong sa sample chamber sa panahon ng pagsubok.Ang airflow na umaalis sa "control" o "sample" chamber ay inililipat sa isang laser particle analyzer (particle measurement system LASAIR III 110) upang sukatin ang bilang at konsentrasyon ng mga latex particle.Tinutukoy ng particle analyzer ang lower at upper limit ng particle concentration, ayon sa pagkakabanggit 2 × 10-4 at ≈34 particles per cubic foot (7 at ≈950 000 particles per cubic foot).Para sa pagsukat ng konsentrasyon ng latex particle, ang konsentrasyon ng particle ay iniulat sa isang "kahon" na may mas mababang limitasyon at isang itaas na limitasyon na 0.10–0.15 µm, na tumutugma sa tinatayang sukat ng singlet na latex particle sa aerosol.Gayunpaman, maaaring gamitin ang iba pang laki ng bin, at maaaring suriin ang maramihang bin nang sabay-sabay, na may maximum na laki ng particle na 5 µm.
Kasama rin sa kagamitan ang iba pang kagamitan, tulad ng kagamitan para sa pag-flush ng chamber at particle analyzer na may malinis na na-filter na hangin, pati na rin ang mga kinakailangang balbula at instrumento (Figure 1).Ang kumpletong piping at instrumentation diagram ay ipinapakita sa Figure S1 at Table S1 ng sumusuportang impormasyon.
Sa panahon ng eksperimento, ang latex suspension ay na-injected sa aerosol generator sa isang flow rate na ≈60 hanggang 100 µL min-1 upang mapanatili ang isang matatag na particle output, humigit-kumulang 14-25 particle bawat cubic centimeter (400 000-per cubic centimeter) 700 000 mga particle).Talampakan) sa isang bin na may sukat na 0.10–0.15 µm.Ang saklaw ng daloy ng daloy na ito ay kinakailangan dahil sa mga naobserbahang pagbabago sa konsentrasyon ng mga latex particle sa ibaba ng agos ng aerosol generator, na maaaring maiugnay sa mga pagbabago sa dami ng latex suspension na nakuha ng likidong bitag ng aerosol generator.
Upang masukat ang PFE ng isang ibinigay na sample ng tela, ang latex particle aerosol ay unang inililipat sa pamamagitan ng control room at pagkatapos ay ididirekta sa particle analyzer.Patuloy na sukatin ang konsentrasyon ng tatlong mga particle sa mabilis na pagkakasunod-sunod, bawat isa ay tumatagal ng isang minuto.Iniuulat ng particle analyzer ang average na oras ng konsentrasyon ng mga particle sa panahon ng pagsusuri, iyon ay, ang average na konsentrasyon ng mga particle sa isang minuto (28.3 L) ng sample.Pagkatapos kunin ang mga baseline measurements na ito upang magtatag ng isang matatag na bilang ng particle at rate ng daloy ng gas, ang aerosol ay inililipat sa sample chamber.Kapag naabot na ng system ang equilibrium (karaniwan ay 60-90 segundo), isa pang tatlong magkakasunod na isang minutong pagsukat ang kinukuha nang sunud-sunod.Ang mga sample na sukat na ito ay kumakatawan sa konsentrasyon ng mga particle na dumadaan sa sample ng tela.Kasunod nito, sa pamamagitan ng paghahati ng daloy ng aerosol pabalik sa control room, isa pang tatlong sukat ng konsentrasyon ng particle ay kinuha mula sa control room upang mapatunayan na ang upstream na konsentrasyon ng particle ay hindi nagbago nang malaki sa buong proseso ng pagsusuri ng sample.Dahil ang disenyo ng dalawang silid ay pareho-maliban na ang sample chamber ay maaaring tumanggap ng sample holder-ang mga kondisyon ng daloy sa silid ay maaaring ituring na pareho, kaya ang konsentrasyon ng mga particle sa gas na umaalis sa control chamber at sample chamber maaaring ikumpara.
Upang mapanatili ang buhay ng instrumento ng particle analyzer at alisin ang mga particle ng aerosol sa system sa pagitan ng bawat pagsubok, gumamit ng HEPA filtered air jet upang linisin ang particle analyzer pagkatapos ng bawat pagsukat, at linisin ang sample chamber bago magpalit ng mga sample.Mangyaring sumangguni sa Figure S1 sa impormasyon ng suporta para sa isang schematic diagram ng air flushing system sa PFE device.
Ang pagkalkula na ito ay kumakatawan sa isang "paulit-ulit" na pagsukat ng PFE para sa isang sample ng materyal at katumbas ng pagkalkula ng PFE sa ASTM F2299 (Equation (2)).
Ang mga materyales na nakabalangkas sa §2.1 ay hinamon ng latex aerosol gamit ang PFE equipment na inilarawan sa §2.3 upang matukoy ang kanilang pagiging angkop bilang mga materyales sa maskara.Ipinapakita ng Figure 2 ang mga pagbabasa na nakuha mula sa particle concentration analyzer, at ang mga halaga ng PFE ng mga tela ng sweater at mga batting na materyales ay sinusukat sa parehong oras.Tatlong sample na pagsusuri ang isinagawa para sa kabuuang dalawang materyales at anim na pag-uulit.Malinaw, ang unang pagbabasa sa isang hanay ng tatlong pagbabasa (na may kulay na mas matingkad) ay karaniwang naiiba sa iba pang dalawang pagbabasa.Halimbawa, ang unang pagbasa ay naiiba sa average ng iba pang dalawang pagbabasa sa 12-15 triples sa Figure 2 ng higit sa 5%.Ang pagmamasid na ito ay nauugnay sa balanse ng hangin na naglalaman ng aerosol na dumadaloy sa pamamagitan ng particle analyzer.Tulad ng tinalakay sa Mga Materyales at Paraan, ang mga pagbabasa ng equilibrium (pangalawa at pangatlong kontrol at sample na pagbabasa) ay ginamit upang kalkulahin ang PFE sa madilim na asul at pulang lilim sa Figure 2, ayon sa pagkakabanggit.Sa pangkalahatan, ang average na halaga ng PFE ng tatlong replika ay 78% ± 2% para sa sweater fabric at 74% ± 2% para sa cotton batting material.
Upang i-benchmark ang pagganap ng system, nasuri din ang ASTM 2100 na mga medikal na maskara (L2, L3) at mga respirator ng NIOSH (N95).Itinatakda ng pamantayan ng ASTM F2100 ang kahusayan sa pagsasala ng sub-micron na particle ng 0.1 µm na mga particle ng level 2 at level 3 mask na ≥ 95% at ≥ 98%, ayon sa pagkakabanggit.[5] Katulad nito, ang mga respirator ng N95 na sertipikado ng NIOSH ay dapat magpakita ng kahusayan sa pagsasala na ≥95% para sa atomized NaCl nanoparticle na may average na diameter na 0.075 µm.[24] Rengasamy et al.Ayon sa mga ulat, ang mga katulad na maskara ng N95 ay nagpapakita ng halaga ng PFE na 99.84%–99.98%, [25] Zangmeister et al.Ayon sa mga ulat, ang kanilang N95 ay gumagawa ng pinakamababang kahusayan sa pagsasala na higit sa 99.9%, [14] habang ang Joo et al.Ayon sa mga ulat, ang 3M N95 mask ay gumawa ng 99% ng PFE (300 nm particle), [16] at Hao et al.Ang iniulat na N95 PFE (300 nm particle) ay 94.4%.[17] Para sa dalawang N95 mask na hinamon ni Shakya et al.na may 0.1 µm latex balls, humigit-kumulang bumaba ang PFE sa pagitan ng 80% at 100%.[19] Nang si Lu et al.Gamit ang mga latex ball na may parehong laki upang suriin ang mga N95 mask, ang average na PFE ay iniulat na 93.8%.[20] Ang mga resultang nakuha gamit ang kagamitang inilarawan sa gawaing ito ay nagpapakita na ang PFE ng N95 mask ay 99.2 ± 0.1%, na sumasang-ayon sa karamihan ng mga nakaraang pag-aaral.
Ang mga surgical mask ay nasubok din sa ilang pag-aaral.Ang mga surgical mask ng Hao et al.nagpakita ng PFE (300 nm particle) na 73.4%, [17] habang ang tatlong surgical mask na sinuri ni Drewnick et al.Ang ginawa ng PFE ay mula sa humigit-kumulang 60% hanggang halos 100%.[15] (Ang huling maskara ay maaaring isang sertipikadong modelo.) Gayunpaman, Zangmeister et al.Ayon sa mga ulat, ang pinakamababang kahusayan sa pagsasala ng dalawang surgical mask na sinuri ay bahagyang mas mataas lamang sa 30%, [14] na mas mababa kaysa sa surgical mask na sinuri sa pag-aaral na ito.Katulad nito, ang "asul na surgical mask" na sinubukan ni Joo et al.Patunayan na ang PFE (300 nm particle) ay 22% lamang.[16] Shakya et al.iniulat na ang PFE ng mga surgical mask (gamit ang 0.1 µm latex particle) ay humigit-kumulang na nabawasan ng 60-80%.[19] Gamit ang mga latex ball na may parehong laki, ang surgical mask ni Lu et al. ay gumawa ng average na resulta ng PFE na 80.2%.[20] Sa paghahambing, ang PFE ng ating L2 mask ay 94.2 ± 0.6%, at ang PFE ng L3 mask ay 94.9 ± 0.3%.Bagama't nahihigitan ng mga PFE na ito ang maraming PFE sa panitikan, dapat nating tandaan na halos walang antas ng sertipikasyon na nabanggit sa nakaraang pananaliksik, at ang ating mga surgical mask ay nakakuha ng antas 2 at antas 3 na sertipikasyon.
Sa parehong paraan kung paano nasuri ang mga materyales sa mask ng kandidato sa Figure 2, tatlong pagsubok ang isinagawa sa iba pang anim na materyales upang matukoy ang kanilang pagiging angkop sa mask at ipakita ang pagpapatakbo ng PFE device.Ang Figure 3 ay nag-plot ng mga halaga ng PFE ng lahat ng nasubok na materyales at inihambing ang mga ito sa mga halaga ng PFE na nakuha sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga sertipikadong L3 at N95 mask na materyales.Mula sa 11 mask/candidate mask material na napili para sa gawaing ito, malinaw na makikita ang malawak na hanay ng performance ng PFE, mula ≈10% hanggang malapit sa 100%, na naaayon sa iba pang pag-aaral, [8, 9, 15] at mga deskriptor ng industriya Walang malinaw na ugnayan sa pagitan ng PFE at PFE.Halimbawa, ang mga materyales na may katulad na komposisyon (dalawang 100% cotton sample at cotton muslin) ay nagpapakita ng ibang mga halaga ng PFE (14%, 54%, at 13%, ayon sa pagkakabanggit).Ngunit mahalaga ang mababang performance (halimbawa, 100% cotton A; PFE ≈ 14%), medium performance (halimbawa, 70%/30% cotton/polyester blend; PFE ≈ 49%) at mataas na performance (halimbawa, sweater Fabric; PFE ≈ 78%) Ang tela ay malinaw na makikilala gamit ang PFE equipment na inilarawan sa gawaing ito.Lalo na ang mga tela ng sweater at cotton batting na materyales ay gumanap nang napakahusay, na may mga PFE na mula 70% hanggang 80%.Ang mga naturang materyal na may mataas na pagganap ay maaaring makilala at masuri nang mas detalyado upang maunawaan ang mga katangian na nag-aambag sa kanilang mataas na pagganap ng pagsasala.Gayunpaman, nais naming paalalahanan na dahil ang mga resulta ng PFE ng mga materyales na may katulad na mga paglalarawan sa industriya (ibig sabihin, mga materyales sa cotton) ay ibang-iba, hindi ipinapahiwatig ng mga datos na ito kung aling mga materyales ang malawak na kapaki-pakinabang para sa mga maskara ng tela, at hindi namin nilayon na ipahiwatig ang mga katangian- mga kategorya ng materyal.Ang relasyon sa pagganap.Nagbibigay kami ng mga partikular na halimbawa upang ipakita ang pagkakalibrate, ipakita na saklaw ng pagsukat ang buong hanay ng posibleng kahusayan sa pagsasala, at ibigay ang laki ng error sa pagsukat.
Nakuha namin ang mga resulta ng PFE na ito upang patunayan na ang aming kagamitan ay may malawak na hanay ng mga kakayahan sa pagsukat, mababang error, at kumpara sa data na nakuha sa literatura.Halimbawa, Zangmeister et al.Ang mga resulta ng PFE ng ilang pinagtagpi na tela ng koton (hal. “Cotton 1-11″) (89 hanggang 812 na sinulid bawat pulgada) ay iniulat.Sa 9 sa 11 na materyales, ang "pinakamababang kahusayan sa pagsasala" ay mula 0% hanggang 25%;ang PFE ng iba pang dalawang materyales ay halos 32%.[14] Katulad nito, Konda et al.Ang data ng PFE ng dalawang cotton fabric (80 at 600 TPI; 153 at 152 gm-2) ay iniulat.Ang PFE ay mula 7% hanggang 36% at 65% hanggang 85%, ayon sa pagkakabanggit.Sa pag-aaral ni Drewnick et al., sa single-layer cotton fabrics (ie cotton, cotton knit, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), ang hanay ng materyal na PFE ay humigit-kumulang 10% hanggang 30%.Sa pag-aaral ni Joo et al., ang kanilang 100% cotton material ay may PFE na 8% (300 nm particle).Bagheri et al.ginamit ang polystyrene latex particle na 0.3 hanggang 0.5 µm.Ang PFE ng anim na cotton materials (120-200 TPI; 136-237 gm-2) ay sinukat, mula 0% hanggang 20%.[18] Samakatuwid, karamihan sa mga materyales na ito ay mahusay na sumasang-ayon sa mga resulta ng PFE ng aming tatlong cotton fabric (ie Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A at B), at ang kanilang average na kahusayan sa pagsasala ay 13%, 14% at ayon sa pagkakabanggit.54%.Ang mga resultang ito ay nagpapahiwatig na may malaking pagkakaiba sa pagitan ng mga materyales na cotton at ang mga materyal na katangian na humahantong sa mataas na PFE (ibig sabihin, ang 600 TPI cotton ng Konda et al.; ang aming cotton B) ay hindi gaanong nauunawaan.
Kapag ginagawa ang mga paghahambing na ito, aminado kami na mahirap makahanap ng mga materyales na nasubok sa literatura na may parehong mga katangian (ibig sabihin, komposisyon ng materyal, paghabi at pagniniting, TPI, timbang, atbp.) sa mga materyales na sinubukan sa pag-aaral na ito, at samakatuwid ay hindi maaaring direktang ihambing.Bilang karagdagan, ang mga pagkakaiba sa mga instrumento na ginamit ng mga may-akda at ang kakulangan ng standardisasyon ay nagpapahirap sa paggawa ng mahusay na paghahambing.Gayunpaman, malinaw na ang relasyon sa pagganap/pagganap ng mga ordinaryong tela ay hindi lubos na nauunawaan.Ang mga materyales ay higit pang susuriin gamit ang standardized, flexible at maaasahang kagamitan (tulad ng mga kagamitang inilarawan sa gawaing ito) upang matukoy ang mga ugnayang ito.
Bagama't mayroong kabuuang istatistikal na error (0-5%) sa pagitan ng isang solong pagkopya (0-4%) at ang mga sample na nasuri sa triplicate, ang kagamitan na iminungkahi sa gawaing ito ay napatunayang isang epektibong tool para sa pagsubok ng PFE ng iba't ibang mga materyales.Mga ordinaryong tela hanggang sa mga sertipikadong medikal na maskara.Kapansin-pansin na kabilang sa 11 materyales na sinuri para sa Figure 3, ang propagation error σprop ay lumampas sa standard deviation sa pagitan ng PFE measurements ng isang sample, iyon ay, ang σsd ng 9 sa 11 na materyales;ang dalawang pagbubukod na ito ay nangyayari sa Napakataas na halaga ng PFE (ibig sabihin, L2 at L3 mask).Bagaman ang mga resulta na ipinakita ni Rengasamy et al.Ipinapakita na ang pagkakaiba sa pagitan ng mga paulit-ulit na sample ay maliit (ibig sabihin, limang pag-uulit <0.29%), [25] pinag-aralan nila ang mga materyales na may mataas na kilalang mga katangian ng pag-filter na partikular na idinisenyo para sa paggawa ng maskara: ang materyal mismo ay maaaring mas pare-pareho, at ang pagsubok ay ito rin. ang lugar ng saklaw ng PFE ay maaaring mas pare-pareho.Sa pangkalahatan, ang mga resultang nakuha gamit ang aming kagamitan ay naaayon sa data ng PFE at mga pamantayan sa sertipikasyon na nakuha ng ibang mga mananaliksik.
Bagama't ang PFE ay isang mahalagang tagapagpahiwatig upang sukatin ang pagganap ng isang maskara, sa puntong ito ay dapat nating paalalahanan ang mga mambabasa na ang isang komprehensibong pagsusuri sa hinaharap na mga materyales sa maskara ay dapat isaalang-alang ang iba pang mga kadahilanan, iyon ay, materyal na pagkamatagusin (iyon ay, sa pamamagitan ng pagbaba ng presyon o pagkakaiba-iba ng presyon ng pagsubok. ).May mga regulasyon sa ASTM F2100 at F3502.Ang katanggap-tanggap na breathability ay mahalaga para sa kaginhawahan ng nagsusuot at maiwasan ang pagtagas ng gilid ng maskara habang humihinga.Dahil ang PFE at air permeability ng maraming karaniwang materyales ay karaniwang inversely proportional, ang pagsukat ng pagbaba ng presyon ay dapat isagawa kasama ng pagsukat ng PFE upang mas lubos na masuri ang pagganap ng materyal na maskara.
Inirerekomenda namin na ang mga alituntunin para sa paggawa ng kagamitan ng PFE alinsunod sa ASTM F2299 ay mahalaga para sa patuloy na pagpapabuti ng mga pamantayan, pagbuo ng data ng pananaliksik na maihahambing sa pagitan ng mga laboratoryo ng pananaliksik, at pagpapahusay ng aerosol filtration.Umasa lang sa pamantayan ng NIOSH (o F3502), na tumutukoy sa iisang device (TSI 8130A) at naghihigpit sa mga mananaliksik sa pagbili ng mga turnkey device (halimbawa, mga TSI system).Ang pag-asa sa mga standardized system tulad ng TSI 8130A ay mahalaga para sa kasalukuyang standard na sertipikasyon, ngunit nililimitahan nito ang pagbuo ng mga maskara, respirator, at iba pang mga teknolohiya sa pagsasala ng aerosol na sumasalungat sa pag-unlad ng pananaliksik.Kapansin-pansin na ang pamantayan ng NIOSH ay binuo bilang isang paraan para sa pagsubok ng mga respirator sa ilalim ng mga malupit na kondisyon na inaasahan kapag kailangan ang kagamitang ito, ngunit sa kabaligtaran, ang mga surgical mask ay sinusuri ng mga pamamaraan ng ASTM F2100/F2299 .Ang hugis at istilo ng mga maskara sa komunidad ay mas katulad ng mga surgical mask, na hindi nangangahulugang mayroon silang mahusay na pagganap ng kahusayan sa pagsasala tulad ng N95.Kung sinusuri pa rin ang mga surgical mask alinsunod sa ASTM F2100/F2299, dapat suriin ang mga ordinaryong tela gamit ang pamamaraang mas malapit sa ASTM F2100/F2299.Bilang karagdagan, ang ASTM F2299 ay nagbibigay-daan para sa karagdagang flexibility sa iba't ibang mga parameter (gaya ng air flow rate at surface velocity sa filtration efficiency studies), na maaaring gawin itong isang tinatayang superior na pamantayan sa isang kapaligiran ng pananaliksik.
Oras ng post: Ago-30-2021