Koruyucu Ekipman ve Malzemeler için Mükemmeliyet Merkezi (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Bu makalenin tam metin halini arkadaşlarınızla ve iş arkadaşlarınızla paylaşmak için aşağıdaki bağlantıyı kullanın.daha fazla bilgi edin.
Halk sağlığı kurumları, toplulukların COVID-19 gibi hava yoluyla bulaşan hastalıkların yayılmasını azaltmak için maske kullanmasını tavsiye ediyor.Maske yüksek verimli bir filtre görevi gördüğünde virüsün yayılması azalacaktır, bu nedenle maskenin partikül filtrasyon verimliliğini (PFE) değerlendirmek önemlidir.Ancak, anahtar teslimi bir PFE sistemi satın alma veya akredite bir laboratuvar kiralama ile ilişkili yüksek maliyetler ve uzun teslim süreleri, filtre malzemelerinin test edilmesini engeller.Açıkça "özelleştirilmiş" bir PFE test sistemine ihtiyaç vardır;bununla birlikte, (tıbbi) maskelerin (örneğin, ASTM International, NIOSH) PFE testini öngören çeşitli standartlar, protokollerinin ve kılavuzlarının netliği açısından büyük farklılıklar gösterir.Burada, mevcut tıbbi maske standartları bağlamında maskeleri test etmek için bir "dahili" PFE sisteminin geliştirilmesi ve yöntemi açıklanmaktadır.ASTM uluslararası standartlarına göre sistem, lateks küreler (0,1 µm nominal boyutlu) aerosoller kullanır ve maske malzemesinin yukarısındaki ve aşağısındaki partikül konsantrasyonunu ölçmek için bir lazer partikül analizörü kullanır.Çeşitli yaygın kumaşlar ve tıbbi maskeler üzerinde PFE ölçümleri yapın.Bu çalışmada açıklanan yöntem, değişen ihtiyaçlara ve filtreleme koşullarına uyum sağlamak için esneklik sağlarken mevcut PFE testi standartlarını karşılar.
Halk sağlığı kurumları, COVID-19 ve diğer damlacık ve aerosol kaynaklı hastalıkların yayılmasını sınırlamak için genel nüfusun maske takmasını önermektedir.[1] Maske takma zorunluluğu bulaşmayı azaltmada etkilidir ve [2] denenmemiş topluluk maskelerinin yararlı filtreleme sağladığını gösterir.Aslında modelleme çalışmaları, COVID-19 bulaşmasındaki azalmanın, maske etkinliği ve benimsenme oranının birleşik ürünü ile neredeyse orantılı olduğunu ve bu ve diğer nüfus temelli önlemlerin hastaneye yatışları ve ölümleri azaltmada sinerjik bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir.[3]
Sağlık hizmetleri ve diğer ön saflardaki çalışanların ihtiyaç duyduğu sertifikalı tıbbi maskelerin ve solunum cihazlarının sayısı çarpıcı bir şekilde arttı, mevcut üretim ve tedarik zincirlerine zorluklar getirdi ve yeni üreticilerin yeni malzemeleri hızla test etmesine ve sertifikalandırmasına neden oldu.ASTM International ve Ulusal Mesleki Güvenlik ve Sağlık Enstitüsü (NIOSH) gibi kuruluşlar, tıbbi maskeleri test etmek için standart yöntemler geliştirmiştir;bununla birlikte, bu yöntemlerin ayrıntıları çok değişkendir ve her kuruluş kendi performans standartlarını oluşturmuştur.
Partikül filtrasyon verimliliği (PFE), bir maskenin en önemli özelliğidir, çünkü aerosoller gibi küçük partikülleri filtreleme yeteneği ile ilgilidir.Tıbbi maskelerin, ASTM International veya NIOSH gibi düzenleyici kurumlar tarafından sertifikalandırılabilmesi için belirli PFE hedeflerini[4-6] karşılaması gerekir.Cerrahi maskeler ASTM tarafından ve N95 solunum maskeleri NIOSH tarafından onaylanmıştır, ancak her iki maskenin de belirli PFE kesme değerlerini geçmesi gerekir.Örneğin, N95 maskeleri, ortalama çapı 0,075 µm olan tuz partiküllerinden oluşan aerosoller için %95 filtreleme sağlamalı, ASTM 2100 L3 cerrahi maskeler ise ortalama çapı 0,1 µm olan lateks toplardan oluşan aerosoller için %98 filtreleme sağlamalıdır. .
İlk iki seçenek pahalıdır (test numunesi başına >1.000 ABD Doları, belirtilen ekipman için 150.000 ABD Dolarının üzerinde olduğu tahmin edilmektedir) ve COVID-19 salgını sırasında uzun teslimat süreleri ve tedarik sorunları nedeniyle gecikmeler yaşanmaktadır.PFE testinin yüksek maliyeti ve sınırlı erişim hakları (standartlaştırılmış performans değerlendirmelerine ilişkin tutarlı kılavuz eksikliğiyle birleştiğinde) araştırmacıları, genellikle sertifikalı tıbbi maskeler için bir veya daha fazla standarda dayanan çeşitli özelleştirilmiş test sistemleri kullanmaya yöneltmiştir.
Mevcut literatürde bulunan özel maske malzemesi test ekipmanı genellikle yukarıda belirtilen NIOSH veya ASTM F2100/F2299 standartlarına benzerdir.Ancak araştırmacılar, tasarım veya işletim parametrelerini tercihlerine göre seçme veya değiştirme şansına sahiptir.Örneğin, numune yüzey hızı, hava/aerosol akış hızı, numune boyutu (alan) ve aerosol partikül bileşimindeki değişiklikler kullanılmıştır.Son zamanlarda yapılan birçok çalışma, maske malzemelerini değerlendirmek için özelleştirilmiş ekipman kullanmıştır.Bu ekipman, sodyum klorür aerosolleri kullanır ve NIOSH standartlarına yakındır.Örneğin, Rogak ve ark.(2020), Zangmeister ve ark.(2020), Drunic ve ark.(2020) ve Joo ve ark.(2021) Tüm inşa edilmiş ekipman, elektrik yükü ile nötralize edilen, filtrelenmiş hava ile seyreltilen ve optik partikül boyutlandırıcının, çeşitli Kombine partikül konsantrasyon ölçümlerinin yoğunlaştırılmış partiküllerinin bulunduğu malzeme numunesine gönderilen sodyum klorür aerosolü (çeşitli boyutlarda) üretecektir [9, 14-16] Konda ve ark.(2020) ve Hao ve ark.(2020) Benzer bir cihaz yapıldı ancak şarj nötrleştirici dahil edilmedi.[8, 17] Bu çalışmalarda, numunedeki hava hızı 1 ile 90 L dk-1 arasında değişmektedir (bazen akış/hız etkilerini saptamak için);ancak yüzey hızı 5,3 ile 25 cm s-1 arasındaydı.Örnek boyutu ≈3.4 ile 59 cm2 arasında değişmektedir.
Aksine, maske malzemelerinin ASTM F2100/F2299 standardına yakın lateks aerosol kullanan ekipmanlar aracılığıyla değerlendirilmesi üzerine az sayıda çalışma bulunmaktadır.Örneğin, Bagheri ve ark.(2021), Shakya ve diğerleri.(2016) ve Lu ve diğerleri.(2020) Partikül konsantrasyonunu ölçmek için çeşitli partikül analizörlerinin veya tarama hareketlilik partikül boyutu analizörlerinin kullanıldığı, seyreltilmiş ve malzeme numunelerine gönderilen polistiren lateks aerosol üretmek için bir cihaz inşa etti.[18-20] Ve Lu ve ark.Aerosol jeneratörlerinin akış aşağısında bir yük nötrleştirici kullanıldı ve diğer iki çalışmanın yazarları bunu kullanmadı.Numunedeki hava akış hızı da biraz değişti - ancak F2299 standardının sınırları dahilinde - ≈7,3'ten 19 L dak-1'e.Bagheri ve diğerleri tarafından incelenen hava yüzey hızı.sırasıyla 2 ve 10 cm s–1'dir (standart aralık dahilinde).Ve Lu ve diğerleri, ve Shakya ve diğerleri.[18-20] Ayrıca yazar ve Shakya ve ark.çeşitli boyutlarda test edilmiş lateks küreler (yani toplamda 20 nm ila 2500 nm).Ve Lu et al.En azından bazı testlerinde belirtilen 100 nm (0,1 µm) partikül boyutunu kullanırlar.
Bu çalışmada, mevcut ASTM F2100/F2299 standartlarına mümkün olduğunca uyan bir PFE cihazı oluştururken karşılaştığımız zorlukları açıklıyoruz.Başlıca popüler standartlar arasında (yani NIOSH ve ASTM F2100/F2299), ASTM standardı, tıbbi olmayan maskelerde PFE'yi etkileyebilecek filtreleme performansını incelemek için parametrelerde (hava akış hızı gibi) daha fazla esneklik sağlar.Ancak, gösterdiğimiz gibi, bu esneklik, bu tür ekipmanların tasarlanmasında ek bir karmaşıklık düzeyi sağlar.
Kimyasallar Sigma-Aldrich'ten satın alınmış ve olduğu gibi kullanılmıştır.Stiren monomeri (≥%99), tert-bütilkatekolün çıkarılması için tasarlanmış bir alümina inhibitör sökücü içeren bir cam kolondan saflaştırılır.Deiyonize su (≈0.037 µS cm–1) Sartorius Arium su arıtma sisteminden gelir.
Nominal ağırlığı 147 gm-2 olan %100 pamuklu düz dokuma (Muslin CT) Veratex Lining Ltd., QC'den, bambu/spandex karışımı ise D. Zinman Textiles, QC'den gelir.Diğer aday maske malzemeleri yerel kumaş perakendecilerinden (Fabricland) gelir.Bu malzemeler arasında iki farklı %100 pamuklu dokuma kumaş (farklı baskılara sahip), bir pamuk/spandex örme kumaş, iki pamuk/polyester örme kumaş (bir "evrensel" ve bir "kazak kumaş") ve dokuma olmayan pamuk/polipropilen karışımlı bir kumaş bulunmaktadır. pamuk vuruş malzemesi.Tablo 1, bilinen kumaş özelliklerinin bir özetini göstermektedir.Yeni ekipmanı karşılaştırmak için yerel hastanelerden ASTM 2100 Seviye 2 (L2) ve Seviye 3 (L3; Halyard) sertifikalı tıbbi maskeler ve N95 solunum maskeleri (3M) dahil olmak üzere sertifikalı tıbbi maskeler alındı.
Test edilecek her bir malzemeden yaklaşık 85 mm çapında dairesel bir numune kesildi;malzemede başka bir değişiklik yapılmadı (örneğin, yıkama).Test için kumaş halkayı PFE cihazının numune tutucusuna kelepçeleyin.Numunenin hava akışıyla temas halindeki gerçek çapı 73 mm'dir ve kalan malzemeler numuneyi sıkıca sabitlemek için kullanılır.Monte edilmiş maske için yüze temas eden taraf, tedarik edilen malzemenin aerosolünden uzaktır.
Emülsiyon polimerizasyonu ile monodispers anyonik polistiren lateks kürelerin sentezi.Önceki çalışmada açıklanan prosedüre göre, reaksiyon yarı parti monomer açlığı modunda gerçekleştirildi.[21, 22] 250 mL'lik üç boyunlu yuvarlak tabanlı bir şişeye deiyonize su (160 mL) ekleyin ve karıştıran bir yağ banyosuna koyun.Şişe daha sonra nitrojen ile temizlendi ve temizlenmiş, karıştırılan şişeye inhibitör içermeyen stiren monomer (2.1 mL) ilave edildi.70 °C'de 10 dakika sonra, deiyonize su (8 mL) içinde çözülmüş sodyum lauril sülfat (0.235 g) ilave edin.5 dakika sonra deiyonize su (2 mL) içinde çözülmüş potasyum persülfat (0.5 g) ilave edildi.Sonraki 5 saat boyunca, bir şırınga pompası kullanarak, ilave inhibitör içermeyen stireni (20 mL) şişeye 66 µL dk-1 hızında yavaşça enjekte edin.Stiren infüzyonu tamamlandıktan sonra reaksiyon 17 saat daha devam etti.Daha sonra şişe açıldı ve polimerizasyonu bitirmek için soğutuldu.Sentezlenen polistiren lateks emülsiyonu, bir SnakeSkin diyaliz tüpünde (3500 Da moleküler ağırlık kesme) deiyonize suya karşı beş gün boyunca diyaliz edildi ve deiyonize su her gün değiştirildi.Emülsiyonu diyaliz tüpünden çıkarın ve kullanana kadar 4°C'de buzdolabında saklayın.
Brookhaven 90Plus analizörü ile dinamik ışık saçılımı (DLS) yapıldı, lazer dalga boyu 659 nm ve dedektör açısı 90° idi.Verileri analiz etmek için yerleşik parçacık çözümü yazılımını (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) kullanın.Lateks süspansiyonu, partikül sayısı saniyede yaklaşık 500 bin sayım (kcps) olana kadar deiyonize su ile seyreltilir.Partikül boyutu 125 ± 3 nm olarak belirlendi ve bildirilen polidispersite 0.289 ± 0.006 idi.
Faz analizi ışık saçılımı modunda zeta potansiyelinin ölçülen değerini elde etmek için bir ZetaPlus zeta potansiyeli analiz cihazı (Brookhaven Instruments Corp.) kullanıldı.Numune, 5 x 10-3 m'lik bir NaCl çözeltisine bir miktar lateks eklenerek ve yaklaşık 500 kcps'lik bir partikül sayımı elde etmek için lateks süspansiyonu tekrar seyreltilerek hazırlandı.Beş tekrarlı ölçüm (her biri 30 çalışmadan oluşan) gerçekleştirilerek, -55,1 ± 2,8 mV'lik bir zeta potansiyel değeri elde edilmiştir; burada hata, beş tekrarın ortalama değerinin standart sapmasını temsil eder.Bu ölçümler, parçacıkların negatif yüklü olduğunu ve kararlı bir süspansiyon oluşturduğunu gösterir.DLS ve zeta potansiyeli verileri, destekleyici bilgi tabloları S2 ve S3'te bulunabilir.
Ekipmanı, aşağıda açıklandığı ve Şekil 1'de gösterildiği gibi ASTM International standartlarına uygun olarak inşa ettik. Tek jet Blaustein atomizasyon modülü (BLAM; CHTech) aerosol üreteci, lateks topları içeren aerosolleri üretmek için kullanılır.Filtrelenmiş hava akımı (seri olarak GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP ve 0,2 µm POLYCAP TF filtrelerinden elde edilir) aerosol üretecine 20 psi (6,9 kPa) basınçta girer ve 5 mg L-1'in bir kısmını atomize eder süspansiyon Sıvı, bir şırınga pompası (KD Scientific Model 100) aracılığıyla ekipmanın lateks bilyesine enjekte edilir.Aerosol haline getirilmiş ıslak parçacıklar, aerosol üretecinden çıkan hava akımının borulu bir ısı eşanjöründen geçirilmesiyle kurutulur.Isı eşanjörü, 8 fit uzunluğunda bir ısıtma bobini ile sarılmış 5/8” paslanmaz çelik borudan oluşur.Çıkış 216 W'dir (BriskHeat).Ayarlanabilir kadranına göre ısıtıcı çıkışı, cihazın maksimum değerinin (≈86 W) %40'ına ayarlanmıştır;bu, yüzeye monte bir termokupl (Taylor ABD) ölçümü ile belirlenen 112 °C'lik (standart sapma ≈1 °C) bir ortalama dış duvar sıcaklığı üretir.Destekleyici bilgilerdeki Şekil S4, ısıtıcı performansını özetler.
Kurutulmuş atomize parçacıklar daha sonra 28.3 L dak-1 (yani dakikada 1 fit küp) toplam hava akış hızı elde etmek için daha büyük bir filtrelenmiş hava hacmiyle karıştırılır.Bu değer, sistemin aşağı akışındaki lazer partikül analiz cihazı örnekleme cihazının doğru akış hızı olduğu için seçilmiştir.Lateks partiküllerini taşıyan hava akımı, iki özdeş dikey bölmeden birine gönderilir (yani düz duvarlı paslanmaz çelik borular): maske malzemesi olmayan bir "kontrol" odası veya dairesel kesimli bir "numune" odası-kullanım-kullanımla ayrılabilir Numune tutucu kumaşın dışına yerleştirilir.İki haznenin iç çapı, numune tutucunun iç çapına uyan 73 mm'dir.Numune tutucu, maske malzemesini sıkıca kapatmak için yivli halkalar ve girintili cıvatalar kullanır ve ardından çıkarılabilir braketi numune haznesinin boşluğuna sokun ve lastik contalar ve kelepçelerle cihaza sıkıca kapatın (Şekil S2, destek bilgileri).
Hava akımı ile temas halinde olan kumaş numunesinin çapı 73 mm'dir (alan = 41,9 cm2);test sırasında numune odasında mühürlenir."Kontrol" veya "numune" odasından çıkan hava akışı, lateks parçacıklarının sayısını ve konsantrasyonunu ölçmek için bir lazer parçacık analiz cihazına (parçacık ölçüm sistemi LASAIR III 110) aktarılır.Partikül analiz cihazı, sırasıyla 2 × 10-4 ve ≈34 partikül/foot küp (7 ve -950 000 partikül/ fit küp) olmak üzere partikül konsantrasyonunun alt ve üst limitlerini belirler.Lateks partikül konsantrasyonunun ölçümü için partikül konsantrasyonu, aerosoldeki singlet lateks partiküllerinin yaklaşık boyutuna karşılık gelen, alt limiti ve üst limiti 0.10–0.15 µm olan bir “kutuda” rapor edilir.Bununla birlikte, diğer kutu boyutları kullanılabilir ve maksimum partikül boyutu 5 µm olacak şekilde birden fazla kutu aynı anda değerlendirilebilir.
Ekipman ayrıca, hazneyi yıkamak için ekipman ve temiz filtrelenmiş hava ile partikül analiz cihazı gibi diğer ekipmanları ve ayrıca gerekli valfleri ve aletleri içerir (Şekil 1).Komple boru tesisatı ve enstrümantasyon şemaları, destekleyici bilgilerin Şekil S1 ve Tablo S1'de gösterilmektedir.
Deney sırasında, lateks süspansiyon aerosol üretecine ≈60 ila 100 µL dk-1 akış hızında enjekte edildi, sabit bir partikül çıktısı, yaklaşık olarak santimetreküp başına 14-25 partikül (santimetre küp başına 400 000) 700 000 parçacık).Feet) 0.10–0.15 µm büyüklüğünde bir kutuda.Bu akış hızı aralığı, aerosol üretecinin sıvı kapanı tarafından yakalanan lateks süspansiyonu miktarındaki değişikliklere atfedilebilecek, aerosol üretecinin akış aşağısındaki lateks partiküllerinin konsantrasyonunda gözlemlenen değişiklikler nedeniyle gereklidir.
Belirli bir kumaş numunesinin PFE'sini ölçmek için, lateks partikül aerosolü önce kontrol odasından aktarılır ve ardından partikül analiz cihazına yönlendirilir.Her biri bir dakika süren hızlı bir şekilde art arda üç parçacığın konsantrasyonunu sürekli olarak ölçün.Partikül analiz cihazı, analiz sırasında partiküllerin zaman ortalama konsantrasyonunu, yani numunenin bir dakikasındaki (28.3 L) partiküllerin ortalama konsantrasyonunu bildirir.Sabit bir partikül sayımı ve gaz akış hızı oluşturmak için bu temel ölçümleri aldıktan sonra, aerosol numune odasına aktarılır.Sistem dengeye ulaştığında (genellikle 60-90 saniye), hızlı bir şekilde art arda üç ardışık bir dakikalık ölçüm yapılır.Bu numune ölçümleri, kumaş numunesinden geçen partiküllerin konsantrasyonunu temsil eder.Ardından, aerosol akışını kontrol odasına geri bölerek, tüm numune değerlendirme süreci boyunca yukarı akış partikül konsantrasyonunun önemli ölçüde değişmediğini doğrulamak için kontrol odasından başka bir üç partikül konsantrasyonu ölçümü alındı.İki haznenin tasarımı aynı olduğundan - numune haznesinin numune tutucuyu barındırabilmesi dışında - haznedeki akış koşulları aynı kabul edilebilir, bu nedenle kontrol haznesinden ve numune haznesinden çıkan gazdaki parçacıkların konsantrasyonu karşılaştırılabilir.
Partikül analiz cihazının ömrünü korumak ve her test arasında sistemdeki aerosol partiküllerini çıkarmak için her ölçümden sonra partikül analizörünü temizlemek için HEPA filtreli hava jeti kullanın ve numuneleri değiştirmeden önce numune haznesini temizleyin.PFE cihazındaki havalı yıkama sisteminin şematik diyagramı için lütfen destek bilgilerindeki Şekil S1'e bakın.
Bu hesaplama, tek bir malzeme numunesi için tek bir "tekrarlanan" PFE ölçümünü temsil eder ve ASTM F2299'daki (Denklem (2)) PFE hesaplamasına eşdeğerdir.
§2.1'de özetlenen malzemeler, maske malzemeleri olarak uygunluklarını belirlemek için §2.3'te açıklanan PFE ekipmanı kullanılarak lateks aerosollerle test edildi.Şekil 2, partikül konsantrasyon analiz cihazından elde edilen okumaları gösterir ve aynı anda kazak kumaşlarının ve dolgu malzemelerinin PFE değerleri ölçülür.Toplam iki materyal ve altı tekrar için üç numune analizi yapılmıştır.Açıkçası, üç okuma setindeki (daha açık renkle gölgeli) ilk okuma, genellikle diğer iki okumadan farklıdır.Örneğin ilk okuma, Şekil 2'deki 12-15 üçlüdeki diğer iki okumanın ortalamasından %5'ten fazla farklılık göstermektedir.Bu gözlem, partikül analiz cihazından akan aerosol içeren havanın dengesi ile ilgilidir.Malzemeler ve Yöntemler'de tartışıldığı gibi, Şekil 2'de sırasıyla koyu mavi ve kırmızı tonlarda PFE'yi hesaplamak için denge okumaları (ikinci ve üçüncü kontrol ve numune okumaları) kullanıldı.Genel olarak, üç kopyanın ortalama PFE değeri, kazak kumaşı için %78 ± %2 ve pamuklu dolgu malzemesi için %74 ± %2'dir.
Sistemin performansını kıyaslamak için ASTM 2100 sertifikalı tıbbi maskeler (L2, L3) ve NIOSH solunum maskeleri (N95) de değerlendirildi.ASTM F2100 standardı, seviye 2 ve seviye 3 maskelerin 0,1 µm partiküllerinin mikron altı partikül filtrasyon verimliliğini sırasıyla ≥ %95 ve ≥ %98 olarak ayarlar.[5] Benzer şekilde, NIOSH sertifikalı N95 solunum cihazları, ortalama çapı 0,075 µm olan atomize NaCl nanoparçacıkları için ≥%95 filtrasyon verimliliği göstermelidir.[24] Rengasamy ve ark.Raporlara göre, benzer N95 maskeleri %99,84-%99,98 arasında bir PFE değeri göstermektedir, [25] Zangmeister ve ark.Raporlara göre, N95'leri %99,9'un üzerinde bir minimum filtrasyon verimliliği üretirken [14] Joo ve ark.Raporlara göre, 3M N95 maskeleri PFE'nin (300 nm partiküllerin) %99'unu üretti, [16] ve Hao ve ark.Bildirilen N95 PFE (300 nm partiküller) %94,4'tür.[17] Shakya ve arkadaşları tarafından meydan okunan iki N95 maskesi için.0.1 µm lateks toplarla, PFE kabaca %80 ile %100 arasında düştü.[19] Lu ve ark.N95 maskelerini değerlendirmek için aynı boyutta lateks toplar kullanıldığında, ortalama PFE'nin %93,8 olduğu bildirilmektedir.[20] Bu çalışmada açıklanan ekipman kullanılarak elde edilen sonuçlar, N95 maskesinin PFE'sinin %99,2 ± 0,1 olduğunu göstermektedir ve bu, önceki çalışmaların çoğuyla iyi bir uyum içindedir.
Cerrahi maskeler de çeşitli çalışmalarda test edilmiştir.Hao ve arkadaşlarının cerrahi maskeleri.Drewnick ve ark. tarafından test edilen üç cerrahi maske ise %73.4'lük bir PFE (300 nm partiküller) gösterdi [17].Üretilen PFE, yaklaşık %60 ila neredeyse %100 arasında değişmektedir.[15] (İkinci maske onaylı bir model olabilir.) Bununla birlikte, Zangmeister ve ark.Raporlara göre, test edilen iki cerrahi maskenin minimum filtrasyon verimliliği, bu çalışmada test edilen cerrahi maskelerden çok daha düşük, [14] sadece %30'dan biraz daha yüksektir.Benzer şekilde, Joo ve arkadaşları tarafından test edilen “mavi cerrahi maske”.PFE'nin (300 nm parçacıklar) sadece %22 olduğunu kanıtlayın.[16] Shakya ve ark.cerrahi maskelerin PFE'sinin (0,1 µm lateks partikülleri kullanılarak) kabaca %60-80 oranında azaldığını bildirdi.[19] Aynı boyutta lateks toplar kullanan Lu ve ark.'nın cerrahi maskesi, ortalama %80.2'lik bir PFE sonucu üretti.[20] Karşılaştırıldığında, L2 maskemizin PFE'si %94,2 ± 0,6 ve L3 maskesinin PFE'si %94,9 ± 0,3'tür.Bu PFE'ler literatürdeki birçok PFE'yi geçse de, önceki araştırmalarda bahsedilen neredeyse hiçbir sertifika seviyesi olmadığını ve cerrahi maskelerimizin seviye 2 ve seviye 3 sertifikası aldığını belirtmeliyiz.
Şekil 2'deki aday maske malzemelerinin analiz edildiği şekilde, maskedeki uygunluklarını belirlemek ve PFE cihazının çalışmasını göstermek için diğer altı malzeme üzerinde üç test yapıldı.Şekil 3, test edilen tüm malzemelerin PFE değerlerini çizer ve bunları sertifikalı L3 ve N95 maske malzemelerini değerlendirerek elde edilen PFE değerleri ile karşılaştırır.Bu çalışma için seçilen 11 maske/aday maske malzemesinden, diğer çalışmalar [8, 9, 15] ve endüstri tanımlayıcıları ile tutarlı olarak ≈ %10 ila %100 arasında değişen geniş bir PFE performansı aralığı açıkça görülebilir. PFE ve PFE arasında net bir ilişki yoktur.Örneğin, benzer bileşime sahip malzemeler (iki adet %100 pamuk numunesi ve pamuklu muslin) çok farklı PFE değerleri sergiler (sırasıyla %14, %54 ve %13).Ancak, düşük performans (örneğin, %100 pamuk A; PFE ≈ %14), orta performans (örneğin, %70/%30 pamuk/polyester karışımı; PFE ≈ %49) ve yüksek performans (örneğin, kazak Kumaş; PFE ≈ %78) Kumaş, bu çalışmada açıklanan PFE ekipmanı kullanılarak açıkça tanımlanabilir.Özellikle kazak kumaşları ve pamuklu dolgu malzemeleri, %70 ile %80 arasında değişen PFE'lerle çok iyi performans gösterdi.Bu tür yüksek performanslı malzemeler, yüksek filtreleme performanslarına katkıda bulunan özellikleri anlamak için daha ayrıntılı olarak tanımlanabilir ve analiz edilebilir.Bununla birlikte, benzer endüstri tanımlarına sahip malzemelerin (yani pamuklu malzemeler) PFE sonuçları çok farklı olduğu için, bu verilerin bez maskeler için hangi malzemelerin yaygın olarak yararlı olduğunu göstermediğini ve özellikleri çıkarsama niyetinde olmadığımızı hatırlatmak isteriz. malzeme kategorileri.Performans ilişkisi.Kalibrasyonu göstermek, ölçümün tüm olası filtreleme verimliliği aralığını kapsadığını göstermek ve ölçüm hatasının boyutunu vermek için özel örnekler sunuyoruz.
Bu PFE sonuçlarını, ekipmanımızın geniş bir ölçüm kabiliyetine sahip olduğunu, düşük hataya sahip olduğunu ve literatürde elde edilen verilerle karşılaştırdığını kanıtlamak için elde ettik.Örneğin, Zangmeister ve ark.Birkaç dokuma pamuklu kumaşın (örneğin “Pamuk 1-11″) (inç başına 89 ila 812 iplik) PFE sonuçları rapor edilmektedir.11 malzemenin 9'unda "minimum filtrasyon verimliliği" %0 ile %25 arasında değişmektedir;diğer iki malzemenin PFE'si yaklaşık %32'dir.[14] Benzer şekilde, Konda ve ark.İki pamuklu kumaşın (80 ve 600 TPI; 153 ve 152 gm-2) PFE verileri rapor edilmiştir.PFE, sırasıyla %7 ila %36 ve %65 ila %85 aralığındadır.Drewnick ve arkadaşlarının çalışmasında, tek katmanlı pamuklu kumaşlarda (yani pamuk, pamuklu örgü, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), malzeme PFE aralığı yaklaşık %10 ila %30'dur.Joo ve arkadaşlarının çalışmasında, %100 pamuklu malzemelerinin PFE'si %8'dir (300 nm partiküller).Bagheri et al.0,3 ila 0,5 µm'lik polistiren lateks parçacıkları kullandı.Altı pamuklu malzemenin (120-200 TPI; 136-237 gm-2) PFE'si %0 ila %20 arasında ölçülmüştür.[18] Bu nedenle, bu malzemelerin çoğu, üç pamuklu kumaşımızın (yani Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A ve B) PFE sonuçları ile iyi bir uyum içindedir ve ortalama filtrasyon verimleri sırasıyla %13, %14 ve.%54.Bu sonuçlar, pamuk malzemeleri arasında büyük farklılıklar olduğunu ve yüksek PFE'ye yol açan malzeme özelliklerinin (yani Konda ve arkadaşlarının 600 TPI pamuğu; bizim pamuğumuz B) yeterince anlaşılmadığını göstermektedir.
Bu karşılaştırmaları yaparken, literatürde test edilen ve bu çalışmada test edilen malzemelerle aynı özelliklere (yani malzeme bileşimi, dokuma ve örme, TPE, ağırlık vb.) sahip malzeme bulmanın zor olduğunu kabul ediyoruz ve bu nedenle doğrudan karşılaştırılamaz.Ayrıca yazarların kullandıkları araçlardaki farklılıklar ve standardizasyon eksikliği iyi karşılaştırmalar yapmayı zorlaştırmaktadır.Bununla birlikte, sıradan kumaşların performans/performans ilişkisinin iyi anlaşılmadığı açıktır.Malzemeler, bu ilişkileri belirlemek için standartlaştırılmış, esnek ve güvenilir ekipmanlarla (bu çalışmada açıklanan ekipman gibi) daha fazla test edilecektir.
Tek bir tekrar (%0-4) ile üç kopya halinde analiz edilen numuneler arasında toplam istatistiksel bir hata (%0-5) olmasına rağmen, bu çalışmada önerilen ekipmanın çeşitli malzemelerin PFE'sini test etmek için etkili bir araç olduğu kanıtlanmıştır.Sıradan kumaşlardan sertifikalandırılabilir tıbbi maskelere.Şekil 3 için test edilen 11 malzeme arasında, yayılma hatası σprop'un, tek bir numunenin PFE ölçümleri arasındaki standart sapmayı, yani 11 malzemeden 9'unun σsd'sini aştığını belirtmekte fayda var;bu iki istisna, Çok yüksek PFE değerinde (yani L2 ve L3 maskesi) oluşur.Rengasamy ve ark.Tekrarlanan numuneler arasındaki farkın küçük olduğunu (yani, beş tekrar <%0,29), [25] göstererek, özellikle maske üretimi için tasarlanmış yüksek bilinen filtreleme özelliklerine sahip malzemeleri incelediler: malzemenin kendisi daha düzgün olabilir ve test de Bu PFE aralığının alanı daha tutarlı olabilir.Genel olarak, ekipmanımızı kullanarak elde edilen sonuçlar, diğer araştırmacılar tarafından elde edilen PFE verileri ve sertifika standartlarıyla uyumludur.
PFE, bir maskenin performansını ölçmek için önemli bir gösterge olmasına rağmen, bu noktada okuyuculara, gelecekteki maske malzemelerinin kapsamlı bir analizinin diğer faktörleri, yani malzeme geçirgenliğini (yani basınç düşüşü veya fark basınç testi yoluyla) dikkate alması gerektiğini hatırlatmalıyız. ).ASTM F2100 ve F3502'de düzenlemeler vardır.Kabul edilebilir nefes alabilirlik, kullanıcının rahatlığı ve solunum sırasında maske kenarının sızmasını önlemek için esastır.Birçok yaygın malzemenin PFE ve hava geçirgenliği genellikle ters orantılı olduğundan, maske malzemesinin performansını daha tam olarak değerlendirmek için basınç düşüşü ölçümü PFE ölçümü ile birlikte yapılmalıdır.
Standartların sürekli iyileştirilmesi, araştırma laboratuvarları arasında karşılaştırılabilecek araştırma verilerinin oluşturulması ve aerosol filtrasyonunun geliştirilmesi için ASTM F2299'a uygun PFE ekipmanı inşa etme kılavuzlarının gerekli olduğunu öneriyoruz.Yalnızca, tek bir cihazı (TSI 8130A) belirten ve araştırmacıların anahtar teslimi cihazlar (örneğin, TSI sistemleri) satın almasını kısıtlayan NIOSH (veya F3502) standardına güvenin.TSI 8130A gibi standartlaştırılmış sistemlere güvenmek, mevcut standart sertifikasyon için önemlidir, ancak araştırma ilerlemesine ters düşen maskelerin, solunum cihazlarının ve diğer aerosol filtreleme teknolojilerinin gelişimini sınırlar.NIOSH standardının, bu ekipmana ihtiyaç duyulduğunda beklenen zorlu koşullar altında solunum maskelerini test etmek için bir yöntem olarak geliştirildiğini, ancak bunun aksine cerrahi maskelerin ASTM F2100/F2299 yöntemleriyle test edildiğini belirtmekte fayda var.Topluluk maskelerinin şekli ve stili daha çok cerrahi maskelere benzer; bu, N95 gibi mükemmel filtreleme verimliliği performansına sahip oldukları anlamına gelmez.Cerrahi maskeler hala ASTM F2100/F2299'a göre değerlendiriliyorsa, sıradan kumaşlar ASTM F2100/F2299'a daha yakın bir yöntem kullanılarak analiz edilmelidir.Buna ek olarak, ASTM F2299, onu bir araştırma ortamında yaklaşık olarak üstün bir standart haline getirebilecek farklı parametrelerde (filtreleme verimliliği çalışmalarında hava akış hızı ve yüzey hızı gibi) ek esneklik sağlar.
Gönderim zamanı: Ağu-30-2021