Puseur Kaunggulan pikeun Alat Pelindung sareng Bahan (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Anggo tautan di handap pikeun ngabagikeun versi téks lengkep tina tulisan ieu sareng réréncangan sareng kolega anjeun.diajar deui.
Badan kaséhatan masarakat nyarankeun yén masarakat nganggo masker pikeun ngirangan panyebaran panyakit udara sapertos COVID-19.Nalika topéng janten saringan efisiensi tinggi, panyebaran virus bakal ngirangan, janten penting pikeun ngévaluasi efisiensi filtrasi partikel (PFE) topéng.Nanging, biaya tinggi sareng waktos kalungguhan anu panjang pakait sareng mésér sistem PFE turnkey atanapi nyewa laboratorium akreditasi ngahalangan uji bahan saringan.Aya jelas peryogi pikeun sistem test PFE "ngaropea";kumaha oge, rupa-rupa standar anu resep nguji PFE masker (médis) (contona, ASTM International, NIOSH) béda pisan dina kajelasan protokol jeung tungtunan maranéhanana.Di dieu, pamekaran sistem PFE "internal" sareng metode pikeun nguji masker dina kontéks standar masker médis ayeuna dijelaskeun.Numutkeun standar internasional ASTM, sistem ngagunakeun spheres lateks (ukuran nominal 0.1 µm) aerosol sareng nganggo analisa partikel laser pikeun ngukur konsentrasi partikel di hulu sareng hilir tina bahan topéng.Laksanakeun pangukuran PFE dina sababaraha lawon umum sareng masker médis.Métode anu dijelaskeun dina karya ieu nyumponan standar tés PFE anu ayeuna, bari nyayogikeun kalenturan pikeun adaptasi sareng parobihan kabutuhan sareng kaayaan nyaring.
Badan kaséhatan masarakat nyarankeun yén masarakat umum ngagem topéng pikeun ngawatesan panyebaran COVID-19 sareng panyakit tetesan sareng aerosol sanésna.[1] Sarat pikeun ngagem topéng efektif pikeun ngirangan panularan, sareng [2] nunjukkeun yén masker komunitas anu henteu teruji nyayogikeun panyaring anu mangpaat.Nyatana, panilitian modél nunjukkeun yén pangurangan transmisi COVID-19 ampir sabanding sareng produk gabungan efektivitas topéng sareng tingkat nyoko, sareng ieu sareng ukuran dumasar populasi sanésna gaduh pangaruh sinergis dina ngirangan rawat inap sareng maotna.[3]
Jumlah masker médis sareng respirator anu disertipikasi anu dibutuhkeun ku kasehatan sareng padamel payuneun anu sanés parantos ningkat sacara dramatis, nyababkeun tangtangan pikeun manufaktur sareng ranté suplai anu tos aya, sareng nyababkeun produsén énggal gancang nguji sareng ngasertipikasi bahan énggal.Organisasi sapertos ASTM International sareng National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) parantos ngembangkeun metode standar pikeun nguji masker médis;kumaha oge, rinci ngeunaan métode ieu rupa-rupa, sarta unggal organisasi geus ngadegkeun standar kinerja sorangan.
Efisiensi filtrasi partikulat (PFE) mangrupikeun ciri anu paling penting pikeun masker sabab aya hubunganana sareng kamampuan pikeun nyaring partikel leutik sapertos aerosol.Masker médis kedah nyumponan target PFE khusus [4-6] supados tiasa disertipikasi ku lembaga pangaturan sapertos ASTM International atanapi NIOSH.Topeng bedah disertipikasi ku ASTM, sareng respirator N95 disertipikasi ku NIOSH, tapi duanana masker kedah ngalangkungan nilai cut-off PFE khusus.Salaku conto, masker N95 kedah ngahontal filtrasi 95% pikeun aerosol anu diwangun ku partikel uyah kalayan diaméter rata-rata 0,075 µm, sedengkeun masker bedah ASTM 2100 L3 kedah ngahontal filtrasi 98% pikeun aerosol anu diwangun ku bal lateks kalayan diameter rata-rata 0,1 µm Filter. .
Dua pilihan anu pangheulana mahal (> $ 1,000 per sampel tés, diperkirakeun janten> $ 150,000 pikeun alat anu khusus), sareng salami pandémik COVID-19, aya telat kusabab waktos pangiriman anu panjang sareng masalah pasokan.Biaya tinggi pikeun nguji PFE sareng hak aksés terbatas-digabungkeun sareng kurangna pedoman anu koheren ngeunaan evaluasi kinerja standar-parantos nyababkeun panaliti ngagunakeun rupa-rupa sistem uji khusus, anu sering didasarkeun kana hiji atanapi langkung standar pikeun masker médis anu disertipikasi.
Alat uji bahan masker khusus anu aya dina literatur anu aya biasana sami sareng standar NIOSH atanapi ASTM F2100 / F2299 anu disebat di luhur.Tapi, panalungtik boga kasempetan pikeun milih atawa ngarobah desain atawa operasi parameter nurutkeun preferensi maranéhanana.Contona, parobahan laju permukaan sampel, laju aliran hawa/aerosol, ukuran sampel (wewengkon), jeung komposisi partikel aerosol geus dipaké.Seueur panilitian anyar anu ngagunakeun alat khusus pikeun ngévaluasi bahan topéng.Alat-alat ieu nganggo aerosol natrium klorida sareng caket kana standar NIOSH.Contona, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) jeung Joo et al.(2021) Sadaya alat anu diwangun bakal ngahasilkeun natrium klorida aerosol (rupa-rupa ukuran), anu nétralisasi ku muatan listrik, éncér sareng hawa disaring sareng dikirim ka sampel bahan, dimana ukuran partikel optik, partikel kondensasi tina rupa-rupa pangukuran konsentrasi partikel Gabungan [9, 14-16] Konda dkk.(2020) jeung Hao et al.(2020) Alat anu sami diwangun, tapi nétralisasi muatan henteu kalebet.[8, 17] Dina studi ieu, laju hawa dina sampel variatif antara 1 jeung 90 L mnt-1 (kadangkala pikeun ngadeteksi aliran / épék laju);kumaha oge, laju permukaan éta antara 5,3 jeung 25 cm s-1 antara.Ukuran sampel sigana rupa-rupa antara ≈3,4 jeung 59 cm2.
Sabalikna, aya sababaraha panilitian ngeunaan evaluasi bahan topéng ngalangkungan alat anu nganggo aerosol lateks, anu caket kana standar ASTM F2100 / F2299.Contona, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) jeung Lu et al.(2020) Ngawangun alat pikeun ngahasilkeun polystyrene latex aerosol, anu éncér sareng dikirim ka conto bahan, dimana rupa-rupa analisa partikel atanapi analisa ukuran partikel mobilitas scanning dianggo pikeun ngukur konsentrasi partikel.[18-20] Jeung Lu et al.A neutralizer muatan dipaké di hilir generator aerosol maranéhanana, sarta pangarang dua studi lianna henteu.Laju aliran hawa dina sampel ogé rada robah-tapi dina wates standar F2299-ti ≈7.3 nepi ka 19 L mnt-1.Laju permukaan hawa diulik ku Bagheri et al.nyaeta 2 jeung 10 cm s–1 (dina rentang standar), masing-masing.Sareng Lu et al., sareng Shakya et al.[18-20] Salaku tambahan, panulis sareng Shakya dkk.spheres lateks diuji tina sagala rupa ukuran (ie, sakabéh, 20 nm nepi ka 2500 nm).Jeung Lu et al.Sahenteuna dina sababaraha tésna, aranjeunna ngagunakeun ukuran partikel 100 nm (0,1 µm) anu ditangtukeun.
Dina karya ieu, kami ngajelaskeun tangtangan anu kami hadapi dina nyiptakeun alat PFE anu saluyu sareng standar ASTM F2100 / F2299 saloba mungkin.Diantara standar populér utama (nyaéta NIOSH sareng ASTM F2100/F2299), standar ASTM nyayogikeun kalenturan anu langkung ageung dina parameter (sapertos laju aliran hawa) pikeun diajar kinerja nyaring anu tiasa mangaruhan PFE dina masker non-médis.Nanging, sakumaha anu kami nunjukkeun, kalenturan ieu nyayogikeun tingkat pajeulitna tambahan dina ngarancang peralatan sapertos kitu.
Bahan kimia anu dibeuli ti Sigma-Aldrich sarta dipaké salaku.Styrene monomér (≥99%) dimurnikeun ngaliwatan kolom kaca ngandung hiji penghapus inhibitor alumina, nu dirancang pikeun miceun tert-butylcatechol.Cai deionisasi (≈0,037 µS cm–1) asalna tina sistem purifikasi cai Sartorius Arium.
100% katun tenun polos (Muslin CT) kalayan beurat nominal 147 gm-2 asalna tina Veratex Lining Ltd., QC, sarta campuran awi / spandex asalna tina D. Zinman Textiles, QC.Bahan masker calon séjén asalna ti pangecér lawon lokal (Fabricland).Bahan ieu kalebet dua lawon anyaman katun 100% anu béda (kalayan cetakan anu béda), hiji lawon rajutan katun / spandex, dua lawon rajutan katun / poliéster (hiji "universal" sareng hiji "lawon baju haneut") sareng A katun non-anyaman / polipropilén dicampur. bahan katun banting.meja 1 nembongkeun kasimpulan sipat lawon dipikawanoh.Pikeun patokan alat anyar, masker médis anu disertipikasi dicandak ti rumah sakit lokal, kalebet ASTM 2100 Level 2 (L2) sareng Level 3 (L3; Halyard) masker médis anu disertipikasi sareng respirator N95 (3M).
Sampel sirkular kira-kira 85 mm diaméterna dipotong tina unggal bahan pikeun diuji;euweuh modifikasi salajengna dijieun pikeun bahan (contona, cuci).Clamp loop lawon dina wadah sampel alat PFE pikeun nguji.Diaméter sabenerna sampel dina kontak jeung aliran hawa nyaeta 73 mm, sarta bahan sésana dipaké pikeun pageuh ngalereskeun sampel.Pikeun topéng anu dirakit, sisi anu nyabak raray jauh tina aerosol tina bahan anu disayogikeun.
Sintésis spheres latex polystyrene anionik monodisperse ku polimérisasi emulsion.Numutkeun prosedur dijelaskeun dina ulikan saméméhna, réaksina dilaksanakeun dina mode semi-angkatan kalaparan monomér.[21, 22] Tambahkeun cai deionisasi (160 mL) kana 250 mL labu handap buleud beuheung tilu sarta nempatkeun dina mandi minyak aduk.Labu teras dibersihkeun ku nitrogén sareng monomér stirena bébas inhibitor (2,1 mL) ditambahkeun kana labu anu diaduk.Sanggeus 10 menit dina 70 °C, tambahkeun natrium lauril sulfat (0,235 g) leyur dina cai deionisasi (8 ml).Sanggeus 5 menit deui, kalium persulfat (0,5 g) leyur dina cai deionisasi (2 ml) ditambahkeun.Salila 5 jam ka hareup, make pompa jarum suntik lalaunan nyuntik styrene bébas inhibitor tambahan (20 mL) kana flask dina laju 66 µL min-1.Saatos infusion styrene réngsé, réaksina diteruskeun salami 17 jam deui.Lajeng flask dibuka tur leuwih tiis pikeun ngeureunkeun polimérisasi.Emulsi latex polystyrene anu disintésis dialisis ngalawan cai anu dideionisasi dina tabung dialisis SnakeSkin (3500 Da beurat molekul dipotong) salami lima dinten, sareng cai anu dideionisasi diganti unggal dinten.Cabut émulsi tina tabung dialisis sareng simpen dina kulkas dina suhu 4 ° C dugi ka dianggo.
Paburencay cahaya dinamis (DLS) dipigawé kalawan Brookhaven 90Plus analyzer, panjang gelombang laser éta 659 nm, sarta sudut detektor éta 90 °.Paké software solusi partikel diwangun-di (v2.6; Brookhaven Instrumén Corporation) pikeun nganalisis data.Suspensi lateks éncér jeung cai deionisasi nepi ka jumlah partikel kira-kira 500 rébu itungan per detik (kcps).Ukuran partikel ditangtukeun 125 ± 3 nm, sarta polydispersity dilaporkeun 0.289 ± 0.006.
A analisa poténsi ZetaPlus zeta (Brookhaven Instruments Corp.) dipaké pikeun ménta nilai diukur tina poténsi zeta dina mode scattering lampu analisis fase.Sampel ieu disiapkeun ku nambahkeun hiji aliquot lateks kana 5 × 10-3m leyuran NaCl jeung éncér gantung lateks deui pikeun ngahontal jumlah partikel kira 500 kcps.Lima pangukuran ulang (unggal diwangun ku 30 ngajalankeun) dipigawé, hasilna nilai poténsi zeta -55,1 ± 2,8 mV, dimana kasalahan ngagambarkeun simpangan baku tina nilai rata-rata lima pangulangan.Pangukuran ieu nunjukkeun yén partikel boga muatan négatif sareng ngabentuk gantung anu stabil.Data poténsi DLS sareng zeta tiasa dipendakan dina tabel inpormasi anu ngadukung S2 sareng S3.
Urang ngawangun parabot luyu jeung standar ASTM International, sakumaha ditétélakeun di handap sarta ditémbongkeun dina Gambar 1. The single-jet Blaustein atomization modul (BLAM; CHTech) aerosol generator dipaké pikeun ngahasilkeun aerosol ngandung bal latex.Aliran hawa anu disaring (dihasilkeun ngaliwatan GE Healthcare Whatman 0.3 µm HEPA-CAP sareng saringan 0.2 µm POLYCAP TF sacara séri) asup kana generator aerosol dina tekanan 20 psi (6.9 kPa) sareng ngatomisasi sabagian tina 5 mg L-1. gantung Cairan ieu nyuntik kana bal lateks pakakas ngaliwatan pompa jarum suntik (KD Scientific Modél 100).Partikel baseuh aerosolized dikeringkeun ku ngalirkeun aliran hawa ninggalkeun generator aerosol ngaliwatan penukar panas tubular.The exchanger panas diwangun ku 5/8 "tatu tube stainless steel kalawan coil pemanasan 8-suku-lila.Kaluaran nyaéta 216 W (BriskHeat).Numutkeun dial adjustable na, kaluaran manaskeun disetel ka 40% tina nilai maksimum alat (≈86 W);ieu ngahasilkeun rata-rata suhu témbok luar 112 °C (standar deviasi ≈1 °C), nu ditangtukeun ku pangukuran thermocouple permukaan-dipasang (Taylor USA).Gambar S4 dina informasi ngarojong summarizes kinerja manaskeun.
Partikel atomisasi garing lajeng dicampurkeun jeung volume hawa disaring nu leuwih gede pikeun ngahontal laju aliran hawa total 28,3 L min-1 (nyaéta, 1 suku kubik per menit).Nilai ieu dipilih sabab éta laju aliran akurat alat analisa partikel laser sampling hilir sistem.Aliran hawa anu mawa partikel lateks dikirimkeun ka salah sahiji tina dua kamar nangtung anu idéntik (nyaéta tabung baja tahan karat témbok lemes): kamar "kontrol" tanpa bahan topéng, atanapi ruang "sampel" anu dipotong sirkular anu tiasa dicabut. diselapkeun di luar lawon.Diaméter jero dua kamar nyaéta 73 mm, anu cocog sareng diaméter jero wadah sampel.Panyekel sampel ngagunakeun cingcin grooved na bolts recessed pikeun nutup pageuh bahan topeng, lajeng selapkeun bracket pisah kana celah tina chamber sampel, sarta ngégél eta pageuh dina alat jeung gaskets karét sarta clamps (Gambar S2, informasi rojongan).
Diaméter sampel lawon dina kontak jeung aliran hawa nyaéta 73 mm (aréa = 41,9 cm2);eta disegel dina chamber sampel salila tés.The airflow ninggalkeun "kontrol" atawa "sampel" chamber ditransferkeun ka analyzer partikel laser (sistem ukuran partikel LASAIR III 110) pikeun ngukur jumlah jeung konsentrasi partikel latex.Analisa partikel nangtukeun wates handap sareng luhur konsentrasi partikel, masing-masing 2 × 10-4 sareng ≈34 partikel per suku kubik (7 sareng ≈950 000 partikel per suku kubik).Pikeun ngukur konsentrasi partikel lateks, konsentrasi partikel dilaporkeun dina "kotak" kalayan wates handap jeung wates luhur 0.10-0.15 µm, pakait jeung perkiraan ukuran partikel latex singlet dina aerosol.Tapi, ukuran bin anu sanés tiasa dianggo, sareng sababaraha tong tiasa dievaluasi dina waktos anu sami, kalayan ukuran partikel maksimal 5 µm.
Alat-alat ogé kalebet alat-alat sanés, sapertos alat-alat pikeun nyiram ruangan sareng analisa partikel kalayan hawa anu disaring bersih, ogé klep sareng instrumen anu diperyogikeun (Gambar 1).Diagram pipa sareng instrumentasi lengkep dipidangkeun dina Gambar S1 sareng Tabel S1 inpormasi anu ngadukung.
Salila percobaan, gantung lateks ieu nyuntik kana generator aerosol dina laju aliran ≈60 nepi ka 100 µL min-1 pikeun ngajaga kaluaran partikel stabil, kira 14-25 partikel per centimeter kubik (400 000-per centimeter kubik) 700 000 partikel).Feet) dina bin kalayan ukuran 0,10–0,15 µm.Kisaran laju aliran ieu diperyogikeun kusabab parobihan anu dititénan dina konsentrasi partikel latex di hilir generator aerosol, anu tiasa dikaitkeun kana parobihan dina jumlah suspénsi lateks anu dicandak ku perangkap cair generator aerosol.
Pikeun ngukur PFE tina sampel lawon anu dipasihkeun, aerosol partikel lateks ditransferkeun heula ka kamar kontrol teras diarahkeun ka analisa partikel.Terus ngukur konsentrasi tilu partikel dina suksesi gancang, unggal langgeng hiji menit.Analisa partikel ngalaporkeun konsentrasi rata-rata waktos partikel salami analisa, nyaéta, konsentrasi rata-rata partikel dina hiji menit (28,3 L) sampel.Saatos nyandak pangukuran dasar ieu pikeun netepkeun jumlah partikel anu stabil sareng laju aliran gas, aerosol ditransferkeun ka kamar sampel.Sakali sistem ngahontal kasatimbangan (biasana 60-90 detik), tilu pangukuran hiji-menit padeukeut dicokot dina suksesi gancang.Ukuran sampel ieu ngagambarkeun konsentrasi partikel ngaliwatan sampel lawon.Salajengna, ku ngabagi aliran aerosol deui ka kamar kontrol, tilu pangukuran konsentrasi partikel sanésna dicandak ti kamar kontrol pikeun pariksa yén konsentrasi partikel hulu henteu robih sacara signifikan salami prosés évaluasi sampel.Kusabab desain dua kamar téh sarua-iwal yén chamber sampel bisa nampung wadah sampel-kaayaan aliran dina chamber bisa dianggap sarua, jadi konsentrasi partikel dina gas ninggalkeun chamber kontrol jeung chamber sampel. bisa dibandingkeun.
Pikeun ngajaga kahirupan alat analisa partikel sareng miceun partikel aerosol dina sistem antara unggal tés, paké jet hawa disaring HEPA pikeun ngabersihan analisa partikel saatos unggal pangukuran, sareng ngabersihan kamar sampel sateuacan ngarobih conto.Mangga tingal Gambar S1 dina informasi rojongan pikeun diagram skéma tina sistem flushing hawa dina alat PFE.
Itungan ieu ngagambarkeun ukuran PFE "diulang" tunggal pikeun sampel bahan tunggal sareng sami sareng itungan PFE dina ASTM F2299 (Persamaan (2)).
Bahan-bahan anu digariskeun dina §2.1 ditantang ku aerosol lateks ngagunakeun alat-alat PFE anu dijelaskeun dina §2.3 pikeun nangtukeun kasesuaianna salaku bahan masker.Gambar 2 nunjukkeun bacaan anu dicandak tina analisa konsentrasi partikel, sareng nilai PFE tina lawon baju haneut sareng bahan batting diukur dina waktos anu sami.Tilu analisa sampel dilakukeun jumlahna aya dua bahan sareng genep pangulangan.Jelas, bacaan munggaran dina sakumpulan tilu bacaan (dibayangkeun ku warna anu langkung hampang) biasana béda sareng dua bacaan anu sanés.Contona, bacaan kahiji béda ti rata-rata dua bacaan sejenna dina 12-15 triples dina Gambar 2 ku leuwih ti 5%.Pengamatan ieu aya hubunganana sareng kasaimbangan hawa anu ngandung aerosol anu ngalir ngaliwatan analisa partikel.Sakumaha anu dibahas dina Bahan sareng Métode, bacaan kasatimbangan (kadali kadua sareng katilu sareng bacaan sampel) dianggo pikeun ngitung PFE dina nuansa biru sareng beureum poék dina Gambar 2, masing-masing.Gemblengna, nilai PFE rata-rata tina tilu ulangan nyaéta 78% ± 2% pikeun lawon baju haneut sareng 74% ± 2% pikeun bahan batting katun.
Pikeun tolok ukur kinerja sistem, masker médis anu disertipikasi ASTM 2100 (L2, L3) sareng respirator NIOSH (N95) ogé dievaluasi.Standar ASTM F2100 netepkeun efisiensi filtrasi partikel sub-mikron tina 0.1 µm partikel tingkat 2 sareng tingkat 3 masker masing-masing ≥ 95% sareng ≥ 98%.[5] Kitu ogé, réspirator N95 anu disertipikasi NIOSH kedah nunjukkeun efisiensi filtrasi ≥95% pikeun nanopartikel NaCl anu diatomisasi kalayan diaméter rata-rata 0,075 µm.[24] Rengasamy et al.Numutkeun laporan, masker N95 anu sami nunjukkeun nilai PFE 99.84% -99.98%, [25] Zangmeister et al.Numutkeun laporan, N95 maranéhna ngahasilkeun efisiensi filtration minimum leuwih gede ti 99,9%, [14] bari Joo et al.Numutkeun laporan, masker 3M N95 ngahasilkeun 99% PFE (partikel 300 nm), [16] sareng Hao et al.Nu dilaporkeun N95 PFE (300 nm partikel) nyaéta 94,4%.[17] Pikeun dua masker N95 ditantang ku Shakya dkk.kalayan bal lateks 0,1 µm, PFE turun kasarna antara 80% jeung 100%.[19] Nalika Lu et al.Nganggo bal lateks anu ukuranana sami pikeun meunteun masker N95, rata-rata PFE dilaporkeun 93.8%.[20] Hasil anu dicandak nganggo alat anu dijelaskeun dina karya ieu nunjukkeun yén PFE masker N95 nyaéta 99,2 ± 0,1%, anu satuju sareng kalolobaan studi saméméhna.
Masker bedah ogé parantos diuji dina sababaraha panilitian.Masker bedah Hao et al.némbongkeun PFE (300 nm partikel) 73,4%, [17] sedengkeun tilu masker bedah diuji ku Drewnick et al.PFE dihasilkeun rentang ti kira 60% nepi ka ampir 100%.[15] (Topeng dimungkinkeun bisa jadi model Certified.) Sanajan kitu, Zangmeister et al.Numutkeun laporan, efisiensi filtrasi minimum tina dua masker bedah diuji ngan rada luhur ti 30%, [14] jauh leuwih handap tina masker bedah diuji dina ulikan ieu.Nya kitu, "topeng bedah biru" diuji ku Joo et al.Buktikeun yén PFE (partikel 300 nm) ngan ukur 22%.[16] Shakya dkk.ngalaporkeun yén PFE masker bedah (ngagunakeun partikel lateks 0,1 µm) turun kasarna ku 60-80%.[19] Ngagunakeun bal lateks tina ukuran anu sarua, masker bedah Lu dkk ngahasilkeun hasil PFE rata-rata 80,2%.[20] Salaku babandingan, PFE topéng L2 kami nyaéta 94,2 ± 0,6%, sareng PFE topéng L3 nyaéta 94,9 ± 0,3%.Sanaos PFE ieu ngaleuwihan seueur PFE dina literatur, urang kedah perhatikeun yén ampir teu aya tingkat sertifikasi anu disebatkeun dina panilitian sateuacana, sareng masker bedah urang parantos nampi tingkat 2 sareng sertifikasi tingkat 3.
Dina cara nu sarua yén bahan topeng calon dina Gambar 2 dianalisis, tilu tés dipigawé dina genep bahan séjén pikeun nangtukeun suitability maranéhanana dina topéng jeung demonstrate operasi alat PFE.Gambar 3 plot nilai PFE sadaya bahan anu diuji sareng ngabandingkeunana sareng nilai PFE anu dicandak ku ngevaluasi bahan topéng L3 sareng N95 anu disertipikasi.Tina 11 bahan topéng/calon topéng anu dipilih pikeun pagawéan ieu, rupa-rupa kinerja PFE tiasa katingali jelas, mimitian ti ≈10% dugi ka 100%, konsisten sareng kajian sanés, [8, 9, 15] sareng deskriptor industri. Henteu aya hubungan anu jelas antara PFE sareng PFE.Salaku conto, bahan sareng komposisi anu sami (dua conto katun 100% sareng muslin katun) nunjukkeun nilai PFE anu béda pisan (masing-masing 14%, 54%, sareng 13%).Tapi penting pisan yén kinerja low (contona, 100% katun A; PFE ≈ 14%), kinerja sedeng (contona, 70%/30% katun / campuran poliéster; PFE ≈ 49%) jeung kinerja tinggi (contona, Kain baju haneut; PFE ≈ 78%) Lawonna tiasa diidentifikasi sacara jelas nganggo alat PFE anu dijelaskeun dina karya ieu.Utamana lawon baju haneut jeung bahan batting katun dipigawé kacida alusna, kalawan PFEs mimitian ti 70% nepi ka 80%.Bahan berprestasi tinggi sapertos kitu tiasa diidentifikasi sareng dianalisis sacara langkung rinci pikeun ngartos karakteristik anu nyumbang kana pagelaran filtrasi anu luhur.Nanging, kami hoyong ngingetkeun yén kusabab hasil PFE tina bahan kalayan déskripsi industri anu sami (nyaéta bahan katun) béda pisan, data ieu henteu nunjukkeun bahan mana anu lega kapaké pikeun masker lawon, sareng kami henteu badé nyimpulkeun sipat- kategori bahan.Hubungan kinerja.Kami nyayogikeun conto khusus pikeun nunjukkeun kalibrasi, nunjukkeun yén pangukuran nyertakeun sakumna rentang efisiensi filtrasi anu mungkin, sareng masihan ukuran kasalahan pangukuran.
Kami nampi hasil PFE ieu pikeun ngabuktikeun yén alat-alat kami ngagaduhan rupa-rupa kamampuan pangukuran, kasalahan anu rendah, sareng dibandingkeun sareng data anu dicandak dina literatur.Contona, Zangmeister et al.Hasil PFE tina sababaraha lawon katun anyaman (misalna "Katun 1-11″) (89 dugi ka 812 benang per inci) dilaporkeun.Dina 9 tina 11 bahan, "efisiensi filtrasi minimum" kisaran ti 0% dugi ka 25%;nu PFE tina dua bahan sejenna nyaeta ngeunaan 32%.[14] Nya kitu, Konda dkk.Data PFE tina dua lawon katun (80 sareng 600 TPI; 153 sareng 152 gm-2) dilaporkeun.PFE kisaran ti 7% dugi ka 36% sareng 65% dugi ka 85% masing-masing.Dina ulikan Drewnick et al., dina lawon katun single-layer (ie katun, katun knit, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), rentang bahan PFE kira-kira 10% nepi ka 30%.Dina ulikan Joo et al., bahan katun 100% maranéhanana ngabogaan PFE 8% (partikel 300 nm).Bagheri et al.dipaké partikel polystyrene lateks 0,3 nepi ka 0,5 µm.PFE tina genep bahan katun (120-200 TPI; 136-237 gm-2) diukur, mimitian ti 0% dugi ka 20%.[18] Ku alatan éta, lolobana bahan ieu saluyu jeung hasil PFE tina tilu lawon katun urang (ie Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A jeung B), sarta efisiensi filtration rata maranéhanana nyaéta 13%, 14% jeung masing-masing.54%.Hasil ieu nunjukkeun yén aya béda badag antara bahan katun jeung sipat bahan nu ngakibatkeun PFE tinggi (ie Konda et al. urang 600 TPI katun; katun B urang) kirang dipikaharti.
Nalika nyieun babandingan ieu, urang ngaku yen hese neangan bahan diuji dina literatur nu boga ciri anu sarua (ie, komposisi bahan, anyaman jeung nyulam, TPI, beurat, jsb) jeung bahan diuji dina ulikan ieu, jeung kituna teu bisa langsung dibandingkeun.Sajaba ti éta, béda dina instrumén dipaké ku pangarang sarta kurangna standarisasi ngajadikeun hésé nyieun babandingan alus.Sanajan kitu, éta jelas yén hubungan kinerja / kinerja fabrics biasa teu ogé dipikaharti.Bahan-bahanna bakal diuji deui nganggo alat-alat standar, fleksibel sareng dipercaya (sapertos alat-alat anu dijelaskeun dina karya ieu) pikeun nangtukeun hubungan ieu.
Sanaos aya kasalahan statistik total (0-5%) antara réplika tunggal (0-4%) sareng conto anu dianalisis dina rangkep tilu, alat-alat anu diusulkeun dina karya ieu kabuktosan janten alat anu épéktip pikeun nguji PFE tina sababaraha bahan.Kain biasa pikeun masker médis anu tiasa disertikeun.Perlu dicatet yén diantara 11 bahan anu diuji pikeun Gambar 3, kasalahan rambatan σprop ngaleuwihan simpangan baku antara ukuran PFE tina sampel tunggal, nyaéta, σsd tina 9 ti 11 bahan;dua iwal ieu lumangsung dina nilai PFE Pohara luhur (ie topeng L2 jeung L3).Sanajan hasil dibere ku Rengasamy et al.Némbongkeun yén bédana antara sampel diulang leutik (ie, lima pangulangan <0.29%), [25] aranjeunna diajar bahan kalawan sipat nyaring dipikawanoh tinggi dirancang husus pikeun manufaktur masker: bahan sorangan bisa jadi leuwih seragam, sarta tés ogé Ieu. wewengkon rentang PFE bisa jadi leuwih konsisten.Gemblengna, hasil anu dicandak nganggo alat kami konsisten sareng data PFE sareng standar sertifikasi anu dicandak ku panaliti sanés.
Sanaos PFE mangrupikeun indikator penting pikeun ngukur kinerja topéng, dina waktos ieu urang kedah ngingetkeun pamiarsa yén analisa komprehensif bahan masker ka hareup kedah mertimbangkeun faktor-faktor sanés, nyaéta, perméabilitas bahan (nyaéta, ngalangkungan tekanan turun atanapi uji tekanan diferensial. ).Aya peraturan dina ASTM F2100 sareng F3502.Ambekan anu ditampi penting pisan pikeun kanyamanan anu ngagem sareng nyegah bocorna ujung topéng nalika engapan.Kusabab PFE sareng perméabilitas hawa tina seueur bahan umum biasana proporsional tibalik, pangukuran serelek tekanan kedah dilakukeun sareng pangukuran PFE pikeun ngevaluasi kinerja bahan topéng.
Kami ngarékoméndasikeun yén tungtunan pikeun ngawangun alat PFE saluyu sareng ASTM F2299 penting pisan pikeun perbaikan standar anu terus-terusan, ngahasilkeun data panalungtikan anu tiasa dibandingkeun antara laboratorium panalungtikan, sareng ningkatkeun filtrasi aerosol.Ngan ngandelkeun standar NIOSH (atanapi F3502), anu netepkeun hiji alat (TSI 8130A) sareng ngabatesan panalungtik pikeun mésér alat turnkey (contona, sistem TSI).Ngandelkeun sistem standar sapertos TSI 8130A penting pikeun sertifikasi standar ayeuna, tapi ngabatesan pamekaran masker, respirator, sareng téknologi filtrasi aerosol sanés anu bertentangan sareng kamajuan panalungtikan.Perlu dicatet yén standar NIOSH dikembangkeun salaku metodeu pikeun nguji respirator dina kaayaan parah anu dipiharep nalika alat ieu diperyogikeun, tapi sabalikna, masker bedah diuji ku metode ASTM F2100 / F2299.Bentuk sareng gaya masker komunitas langkung mirip masker bedah, sanés hartosna aranjeunna gaduh kinerja efisiensi filtrasi anu saé sapertos N95.Upami masker bedah masih dievaluasi saluyu sareng ASTM F2100 / F2299, lawon biasa kedah dianalisis nganggo metode anu ngadeukeutan ASTM F2100 / F2299.Salaku tambahan, ASTM F2299 ngamungkinkeun pikeun kalenturan tambahan dina parameter anu béda (sapertos laju aliran hawa sareng laju permukaan dina studi efisiensi filtrasi), anu tiasa janten standar anu langkung unggul dina lingkungan panalungtikan.
waktos pos: Aug-30-2021