Pusat Kecemerlangan Peralatan dan Bahan Perlindungan (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Gunakan pautan di bawah untuk berkongsi versi teks penuh artikel ini dengan rakan dan rakan sekerja anda.belajar lagi.
Agensi kesihatan awam mengesyorkan agar masyarakat menggunakan topeng untuk mengurangkan penyebaran penyakit bawaan udara seperti COVID-19.Apabila topeng bertindak sebagai penapis kecekapan tinggi, penyebaran virus akan dikurangkan, jadi adalah penting untuk menilai kecekapan penapisan zarah (PFE) topeng.Walau bagaimanapun, kos yang tinggi dan masa pendahuluan yang panjang dikaitkan dengan pembelian sistem PFE siap pakai atau pengambilan makmal bertauliah menghalang ujian bahan penapis.Jelas terdapat keperluan untuk sistem ujian PFE yang "disesuaikan";walau bagaimanapun, pelbagai piawaian yang menetapkan ujian PFE topeng (perubatan) (contohnya, ASTM International, NIOSH) sangat berbeza dalam kejelasan protokol dan garis panduannya.Di sini, pembangunan sistem dan kaedah PFE "dalaman" untuk menguji topeng dalam konteks piawaian topeng perubatan semasa diterangkan.Menurut piawaian antarabangsa ASTM, sistem menggunakan sfera lateks (saiz nominal 0.1 µm) aerosol dan menggunakan penganalisis zarah laser untuk mengukur kepekatan zarah hulu dan hilir bahan topeng.Lakukan pengukuran PFE pada pelbagai fabrik biasa dan topeng perubatan.Kaedah yang diterangkan dalam kerja ini memenuhi piawaian semasa ujian PFE, sambil memberikan fleksibiliti untuk menyesuaikan diri dengan perubahan keperluan dan keadaan penapisan.
Agensi kesihatan awam mengesyorkan agar penduduk umum memakai topeng untuk mengehadkan penyebaran COVID-19 dan penyakit bawaan titisan dan aerosol yang lain.[1] Keperluan untuk memakai topeng adalah berkesan dalam mengurangkan penularan, dan [2] menunjukkan bahawa topeng komuniti yang belum diuji menyediakan penapisan yang berguna.Malah, kajian pemodelan telah menunjukkan bahawa pengurangan penularan COVID-19 adalah hampir berkadar dengan gabungan produk keberkesanan topeng dan kadar penggunaan, dan ini serta langkah berasaskan populasi lain mempunyai kesan sinergi dalam mengurangkan kemasukan ke hospital dan kematian.[3]
Bilangan topeng dan alat pernafasan perubatan yang diperakui yang diperlukan oleh penjagaan kesihatan dan pekerja barisan hadapan lain telah meningkat secara mendadak, menimbulkan cabaran kepada rantaian pembuatan dan bekalan sedia ada, dan menyebabkan pengeluar baharu menguji dan memperakui bahan baharu dengan cepat.Organisasi seperti ASTM International dan Institut Keselamatan dan Kesihatan Pekerjaan Kebangsaan (NIOSH) telah membangunkan kaedah piawai untuk menguji topeng perubatan;walau bagaimanapun, butiran kaedah ini berbeza-beza, dan setiap organisasi telah menetapkan piawaian prestasinya sendiri.
Kecekapan penapisan zarah (PFE) adalah ciri terpenting topeng kerana ia berkaitan dengan keupayaannya untuk menapis zarah kecil seperti aerosol.Topeng perubatan mesti memenuhi sasaran PFE tertentu[4-6] untuk diperakui oleh agensi kawal selia seperti ASTM International atau NIOSH.Topeng pembedahan diperakui oleh ASTM, dan alat pernafasan N95 diperakui oleh NIOSH, tetapi kedua-dua topeng mesti melepasi nilai potong PFE tertentu.Sebagai contoh, topeng N95 mesti mencapai penapisan 95% untuk aerosol yang terdiri daripada zarah garam dengan diameter purata kiraan 0.075 µm, manakala topeng pembedahan ASTM 2100 L3 mesti mencapai penapisan 98% untuk aerosol yang terdiri daripada bebola lateks dengan diameter purata 0.1 µm Penapis .
Dua pilihan pertama adalah mahal (>$1,000 setiap sampel ujian, dianggarkan >$150,000 untuk peralatan tertentu), dan semasa pandemik COVID-19, terdapat kelewatan disebabkan masa penghantaran yang lama dan masalah bekalan.Kos ujian PFE yang tinggi dan hak akses terhad—digabungkan dengan kekurangan panduan yang koheren tentang penilaian prestasi piawai—telah mendorong penyelidik menggunakan pelbagai sistem ujian tersuai, yang selalunya berdasarkan satu atau lebih piawaian untuk topeng perubatan yang diperakui.
Peralatan ujian bahan topeng khas yang terdapat dalam literatur sedia ada biasanya serupa dengan piawaian NIOSH atau ASTM F2100/F2299 yang disebutkan di atas.Walau bagaimanapun, penyelidik mempunyai peluang untuk memilih atau menukar reka bentuk atau parameter operasi mengikut keutamaan mereka.Sebagai contoh, perubahan dalam halaju permukaan sampel, kadar aliran udara/aerosol, saiz sampel (luas), dan komposisi zarah aerosol telah digunakan.Banyak kajian terkini telah menggunakan peralatan tersuai untuk menilai bahan topeng.Peralatan ini menggunakan aerosol natrium klorida dan hampir dengan piawaian NIOSH.Contohnya, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) dan Joo et al.(2021) Semua peralatan yang dibina akan menghasilkan aerosol natrium klorida (pelbagai saiz), yang dineutralkan oleh cas elektrik, dicairkan dengan udara yang ditapis dan dihantar ke sampel bahan, di mana pensaiz zarah optik, zarah terkondensasi pelbagai ukuran kepekatan zarah Gabungan [9, 14-16] Konda et al.(2020) dan Hao et al.(2020) Peranti serupa telah dibina, tetapi peneutral cas tidak disertakan.[8, 17] Dalam kajian ini, halaju udara dalam sampel berubah antara 1 dan 90 L min-1 (kadang-kadang untuk mengesan kesan aliran/halaju);bagaimanapun, halaju permukaan adalah antara 5.3 dan 25 cm s-1 antara.Saiz sampel kelihatan berbeza antara ≈3.4 dan 59 cm2.
Sebaliknya, terdapat beberapa kajian mengenai penilaian bahan topeng melalui peralatan menggunakan aerosol lateks, yang hampir dengan standard ASTM F2100/F2299.Contohnya, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) dan Lu et al.(2020) Membina peranti untuk menghasilkan aerosol lateks polistirena, yang dicairkan dan dihantar ke sampel bahan, di mana pelbagai penganalisis zarah atau penganalisis saiz zarah mobiliti pengimbasan digunakan untuk mengukur kepekatan zarah.[18-20] Dan Lu et al.Penutral cas telah digunakan di hilir penjana aerosol mereka, dan pengarang dua kajian lain tidak menggunakannya.Kadar aliran udara dalam sampel juga berubah sedikit—tetapi dalam had piawaian F2299—dari ≈7.3 hingga 19 L min-1.Halaju permukaan udara yang dikaji oleh Bagheri et al.ialah 2 dan 10 cm s–1 (dalam julat piawai), masing-masing.Dan Lu et al., dan Shakya et al.[18-20] Selain itu, pengarang dan Shakya et al.sfera lateks yang diuji pelbagai saiz (iaitu, keseluruhan, 20 nm hingga 2500 nm).Dan Lu et al.Sekurang-kurangnya dalam beberapa ujian mereka, mereka menggunakan saiz zarah 100 nm (0.1 µm) yang ditentukan.
Dalam kerja ini, kami menerangkan cabaran yang kami hadapi dalam mencipta peranti PFE yang mematuhi piawaian ASTM F2100/F2299 sedia ada sebanyak mungkin.Antara piawaian popular utama (iaitu NIOSH dan ASTM F2100/F2299), piawaian ASTM menyediakan lebih fleksibiliti dalam parameter (seperti kadar aliran udara) untuk mengkaji prestasi penapisan yang mungkin menjejaskan PFE dalam topeng bukan perubatan.Walau bagaimanapun, seperti yang kami tunjukkan, fleksibiliti ini memberikan tahap kerumitan tambahan dalam mereka bentuk peralatan tersebut.
Bahan kimia itu dibeli dari Sigma-Aldrich dan digunakan sebagaimana adanya.Monomer stirena (≥99%) ditulenkan melalui lajur kaca yang mengandungi penghapus perencat alumina, yang direka untuk mengeluarkan tert-butilcatechol.Air ternyahion (≈0.037 µS cm–1) berasal daripada sistem penulenan air Sartorius Arium.
Tenunan biasa kapas 100% (Muslin CT) dengan berat nominal 147 gm-2 berasal dari Veratex Lining Ltd., QC, dan adunan buluh/spandex berasal dari D. Zinman Textiles, QC.Bahan topeng calon lain datang dari peruncit kain tempatan (Fabricland).Bahan-bahan ini termasuk dua fabrik tenunan kapas 100% berbeza (dengan cetakan berbeza), satu fabrik rajutan kapas/spandex, dua fabrik rajutan kapas/poliester (satu "universal" dan satu "kain sweater") dan Satu campuran kapas/polipropilena bukan tenunan bahan pemukul kapas.Jadual 1 menunjukkan ringkasan sifat fabrik yang diketahui.Untuk menanda aras peralatan baharu itu, topeng perubatan yang diperakui telah diperoleh daripada hospital tempatan, termasuk topeng perubatan diperakui ASTM 2100 Tahap 2 (L2) dan Tahap 3 (L3; Halyard) dan alat pernafasan N95 (3M).
Sampel bulat kira-kira 85 mm diameter dipotong daripada setiap bahan untuk diuji;tiada pengubahsuaian lanjut dibuat pada bahan (contohnya, mencuci).Kepit gelung fabrik dalam pemegang sampel peranti PFE untuk ujian.Diameter sebenar sampel yang bersentuhan dengan aliran udara ialah 73 mm, dan bahan selebihnya digunakan untuk membetulkan sampel dengan ketat.Untuk topeng yang dipasang, bahagian tepi yang menyentuh muka adalah jauh dari aerosol bahan yang dibekalkan.
Sintesis sfera lateks polistirena anionik monodisperse melalui pempolimeran emulsi.Mengikut prosedur yang diterangkan dalam kajian terdahulu, tindak balas telah dijalankan dalam mod separa kelompok kebuluran monomer.[21, 22] Tambah air ternyahion (160 mL) ke dalam kelalang dasar bulat leher tiga leher 250 mL dan letakkan di dalam mandi minyak kacau.Kelalang kemudiannya dibersihkan dengan nitrogen dan monomer stirena bebas perencat (2.1 mL) telah ditambah ke dalam kelalang kacau yang telah dibersihkan.Selepas 10 minit pada 70 °C, tambah natrium lauril sulfat (0.235 g) yang dilarutkan dalam air ternyahion (8 mL).Selepas 5 minit lagi, kalium persulfat (0.5 g) yang dilarutkan dalam air ternyahion (2 mL) ditambah.Dalam tempoh 5 jam seterusnya, gunakan pam picagari untuk menyuntik stirena bebas perencat tambahan (20 mL) secara perlahan ke dalam kelalang pada kadar 66 µL min-1.Selepas infusi stirena selesai, tindak balas diteruskan selama 17 jam lagi.Kemudian kelalang dibuka dan disejukkan untuk menamatkan pempolimeran.Emulsi lateks polistirena yang disintesis telah dialisis terhadap air ternyahion dalam tiub dialisis Kulit Ular (potongan berat molekul 3500 Da) selama lima hari, dan air ternyahion diganti setiap hari.Keluarkan emulsi dari tiub dialisis dan simpan di dalam peti sejuk pada suhu 4°C sehingga digunakan.
Penyerakan cahaya dinamik (DLS) dilakukan dengan penganalisis Brookhaven 90Plus, panjang gelombang laser ialah 659 nm, dan sudut pengesan ialah 90°.Gunakan perisian penyelesaian zarah terbina dalam (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) untuk menganalisis data.Suspensi lateks dicairkan dengan air ternyahion sehingga kiraan zarah adalah lebih kurang 500 ribu kiraan sesaat (kcps).Saiz zarah ditentukan sebagai 125 ± 3 nm, dan polidispersi yang dilaporkan ialah 0.289 ± 0.006.
Penganalisis potensi zeta ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.) telah digunakan untuk mendapatkan nilai terukur potensi zeta dalam mod serakan cahaya analisis fasa.Sampel disediakan dengan menambahkan aliquot lateks kepada larutan NaCl 5 × 10-3m dan mencairkan penggantungan lateks sekali lagi untuk mencapai kiraan zarah lebih kurang 500 kcps.Lima pengukuran berulang (setiap satu terdiri daripada 30 larian) telah dilakukan, menghasilkan nilai potensi zeta sebanyak -55.1 ± 2.8 mV, di mana ralat mewakili sisihan piawai bagi nilai purata lima ulangan.Pengukuran ini menunjukkan bahawa zarah bercas negatif dan membentuk ampaian yang stabil.Data potensi DLS dan zeta boleh didapati dalam jadual maklumat sokongan S2 dan S3.
Kami membina peralatan mengikut piawaian Antarabangsa ASTM, seperti yang diterangkan di bawah dan ditunjukkan dalam Rajah 1. Penjana aerosol modul atomisasi Blaustein jet tunggal (BLAM; CHTech) digunakan untuk menghasilkan aerosol yang mengandungi bola lateks.Aliran udara yang ditapis (diperolehi melalui penapis GE Healthcare Whatman 0.3 µm HEPA-CAP dan 0.2 µm POLYCAP TF secara bersiri) memasuki penjana aerosol pada tekanan 20 psi (6.9 kPa) dan mengatomkan sebahagian daripada 5 mg L-1 ampaian Cecair disuntik ke dalam bebola lateks peralatan melalui pam picagari (Model Saintifik KD 100).Zarah basah aerosol dikeringkan dengan melepasi aliran udara meninggalkan penjana aerosol melalui penukar haba tiub.Penukar haba terdiri daripada luka tiub keluli tahan karat 5/8” dengan gegelung pemanas sepanjang 8 kaki.Keluaran ialah 216 W (BriskHeat).Menurut dail boleh larasnya, output pemanas ditetapkan kepada 40% daripada nilai maksimum peranti (≈86 W);ini menghasilkan purata suhu dinding luar 112 °C (sisihan piawai ≈1 °C), yang ditentukan oleh pengukuran termokopel yang dipasang di permukaan (Taylor USA).Rajah S4 dalam maklumat sokongan meringkaskan prestasi pemanas.
Zarah-zarah beratom kering kemudian dicampur dengan isipadu udara yang ditapis yang lebih besar untuk mencapai jumlah kadar aliran udara 28.3 L min-1 (iaitu, 1 kaki padu seminit).Nilai ini dipilih kerana ia adalah kadar aliran yang tepat bagi pensampelan instrumen penganalisis zarah laser di hiliran sistem.Aliran udara yang membawa zarah lateks dihantar ke salah satu daripada dua ruang menegak yang sama (iaitu tiub keluli tahan karat berdinding licin): ruang "kawalan" tanpa bahan topeng, atau ruang "sampel" potong bulat yang boleh ditanggalkan Pemegang sampel dimasukkan ke luar fabrik.Diameter dalam dua ruang ialah 73 mm, yang sepadan dengan diameter dalam pemegang sampel.Pemegang sampel menggunakan gelang beralur dan bolt ceruk untuk mengelak bahan topeng dengan ketat, kemudian masukkan pendakap boleh tanggal ke dalam celah ruang sampel, dan tutup rapat dalam peranti dengan gasket getah dan pengapit (Rajah S2, maklumat sokongan).
Diameter sampel fabrik yang bersentuhan dengan aliran udara ialah 73 mm (luas = 41.9 cm2);ia dimeterai dalam ruang sampel semasa ujian.Aliran udara yang meninggalkan ruang "kawalan" atau "sampel" dipindahkan ke penganalisis zarah laser (sistem pengukuran zarah LASAIR III 110) untuk mengukur bilangan dan kepekatan zarah lateks.Penganalisis zarah menentukan had bawah dan atas kepekatan zarah, masing-masing 2 × 10-4 dan ≈34 zarah setiap kaki padu (7 dan ≈950 000 zarah setiap kaki padu).Untuk pengukuran kepekatan zarah lateks, kepekatan zarah dilaporkan dalam "kotak" dengan had bawah dan had atas 0.10-0.15 µm, sepadan dengan anggaran saiz zarah lateks singlet dalam aerosol.Walau bagaimanapun, saiz tong lain boleh digunakan, dan pelbagai tong boleh dinilai pada masa yang sama, dengan saiz zarah maksimum 5 µm.
Peralatan ini juga termasuk peralatan lain, seperti peralatan untuk menyiram ruang dan penganalisis zarah dengan udara yang ditapis bersih, serta injap dan instrumen yang diperlukan (Rajah 1).Gambar rajah paip dan instrumentasi yang lengkap ditunjukkan dalam Rajah S1 dan Jadual S1 maklumat sokongan.
Semasa eksperimen, suspensi lateks disuntik ke dalam penjana aerosol pada kadar aliran ≈60 hingga 100 µL min-1 untuk mengekalkan output zarah yang stabil, kira-kira 14-25 zarah setiap sentimeter padu (400 000-setiap sentimeter padu) 700 000 zarah).Kaki) dalam tong dengan saiz 0.10–0.15 µm.Julat kadar aliran ini diperlukan kerana perubahan yang diperhatikan dalam kepekatan zarah lateks di hilir penjana aerosol, yang mungkin dikaitkan dengan perubahan dalam jumlah penggantungan lateks yang ditangkap oleh perangkap cecair penjana aerosol.
Untuk mengukur PFE sampel fabrik yang diberikan, aerosol zarah lateks mula-mula dipindahkan melalui bilik kawalan dan kemudian diarahkan ke penganalisis zarah.Mengukur kepekatan tiga zarah secara berterusan secara berturut-turut, setiap satu selama satu minit.Penganalisis zarah melaporkan kepekatan purata masa zarah semasa analisis, iaitu purata kepekatan zarah dalam satu minit (28.3 L) sampel.Selepas mengambil ukuran garis dasar ini untuk mewujudkan kiraan zarah yang stabil dan kadar aliran gas, aerosol dipindahkan ke ruang sampel.Sebaik sahaja sistem mencapai keseimbangan (biasanya 60-90 saat), tiga lagi pengukuran satu minit berturut-turut diambil secara berturut-turut.Ukuran sampel ini mewakili kepekatan zarah yang melalui sampel fabrik.Selepas itu, dengan membelah aliran aerosol kembali ke bilik kawalan, tiga lagi ukuran kepekatan zarah diambil dari bilik kawalan untuk mengesahkan bahawa kepekatan zarah huluan tidak berubah dengan ketara semasa keseluruhan proses penilaian sampel.Oleh kerana reka bentuk kedua-dua ruang adalah sama—kecuali ruang sampel boleh memuatkan pemegang sampel—keadaan aliran dalam ruang boleh dianggap sama, jadi kepekatan zarah dalam gas meninggalkan ruang kawalan dan ruang sampel boleh dibandingkan.
Untuk mengekalkan hayat instrumen penganalisis zarah dan mengeluarkan zarah aerosol dalam sistem antara setiap ujian, gunakan jet udara ditapis HEPA untuk membersihkan penganalisis zarah selepas setiap pengukuran, dan bersihkan ruang sampel sebelum menukar sampel.Sila rujuk Rajah S1 dalam maklumat sokongan untuk gambar rajah skema sistem pembilasan udara pada peranti PFE.
Pengiraan ini mewakili satu ukuran PFE "berulang" untuk sampel bahan tunggal dan bersamaan dengan pengiraan PFE dalam ASTM F2299 (Persamaan (2)).
Bahan-bahan yang digariskan dalam §2.1 telah dicabar dengan aerosol lateks menggunakan peralatan PFE yang diterangkan dalam §2.3 untuk menentukan kesesuaiannya sebagai bahan topeng.Rajah 2 menunjukkan bacaan yang diperoleh daripada penganalisis kepekatan zarah, dan nilai PFE fabrik sweater dan bahan pemukul diukur pada masa yang sama.Tiga analisis sampel telah dilakukan untuk sejumlah dua bahan dan enam ulangan.Jelas sekali, bacaan pertama dalam satu set tiga bacaan (berlorek dengan warna yang lebih terang) biasanya berbeza daripada dua bacaan yang lain.Sebagai contoh, bacaan pertama berbeza daripada purata dua bacaan lain dalam 12-15 tiga kali ganda dalam Rajah 2 sebanyak lebih daripada 5%.Pemerhatian ini berkaitan dengan keseimbangan udara yang mengandungi aerosol yang mengalir melalui penganalisis zarah.Seperti yang dibincangkan dalam Bahan dan Kaedah, bacaan keseimbangan (kawalan kedua dan ketiga dan bacaan sampel) digunakan untuk mengira PFE dalam warna biru tua dan merah dalam Rajah 2, masing-masing.Secara keseluruhan, nilai purata PFE bagi ketiga-tiga replika ialah 78% ± 2% untuk fabrik sweater dan 74% ± 2% untuk bahan pemukul kapas.
Untuk menanda aras prestasi sistem, topeng perubatan diperakui ASTM 2100 (L2, L3) dan alat pernafasan NIOSH (N95) turut dinilai.Piawaian ASTM F2100 menetapkan kecekapan penapisan zarah sub-mikron bagi zarah 0.1 µm topeng tahap 2 dan tahap 3 masing-masing menjadi ≥ 95% dan ≥ 98%.[5] Begitu juga, alat pernafasan N95 yang diperakui NIOSH mesti menunjukkan kecekapan penapisan ≥95% untuk nanozarah NaCl yang diatomkan dengan diameter purata 0.075 µm.[24] Rengasamy et al.Menurut laporan, topeng N95 yang serupa menunjukkan nilai PFE 99.84%–99.98%, [25] Zangmeister et al.Menurut laporan, N95 mereka menghasilkan kecekapan penapisan minimum lebih daripada 99.9%, [14] manakala Joo et al.Menurut laporan, topeng 3M N95 menghasilkan 99% daripada PFE (zarah 300 nm), [16] dan Hao et al.N95 PFE (zarah 300 nm) yang dilaporkan ialah 94.4%.[17] Untuk dua topeng N95 yang dicabar oleh Shakya et al.dengan bebola lateks 0.1 µm, PFE turun kira-kira antara 80% dan 100%.[19] Apabila Lu et al.Menggunakan bola lateks dengan saiz yang sama untuk menilai topeng N95, purata PFE dilaporkan ialah 93.8%.[20] Keputusan yang diperoleh menggunakan peralatan yang diterangkan dalam kerja ini menunjukkan bahawa PFE topeng N95 ialah 99.2 ± 0.1%, yang sesuai dengan kebanyakan kajian terdahulu.
Topeng pembedahan juga telah diuji dalam beberapa kajian.Topeng pembedahan Hao et al.menunjukkan PFE (zarah 300 nm) sebanyak 73.4%, [17] manakala tiga topeng pembedahan yang diuji oleh Drewnick et al.PFE yang dihasilkan berkisar antara kira-kira 60% hingga hampir 100%.[15] (Topeng terakhir mungkin model yang diperakui.) Walau bagaimanapun, Zangmeister et al.Menurut laporan, kecekapan penapisan minimum bagi dua topeng pembedahan yang diuji hanya lebih tinggi sedikit daripada 30%, [14] jauh lebih rendah daripada topeng pembedahan yang diuji dalam kajian ini.Begitu juga, "topeng pembedahan biru" yang diuji oleh Joo et al.Buktikan bahawa PFE (zarah 300 nm) hanya 22%.[16] Shakya et al.melaporkan bahawa PFE topeng pembedahan (menggunakan zarah lateks 0.1 µm) menurun kira-kira 60-80%.[19] Menggunakan bola lateks dengan saiz yang sama, topeng pembedahan Lu et al. menghasilkan purata keputusan PFE sebanyak 80.2%.[20] Sebagai perbandingan, PFE topeng L2 kami ialah 94.2 ± 0.6%, dan PFE topeng L3 ialah 94.9 ± 0.3%.Walaupun PFE ini mengatasi banyak PFE dalam kesusasteraan, kami mesti ambil perhatian bahawa hampir tiada tahap pensijilan yang dinyatakan dalam penyelidikan terdahulu, dan topeng pembedahan kami telah memperoleh pensijilan tahap 2 dan tahap 3.
Dengan cara yang sama seperti bahan topeng calon dalam Rajah 2 dianalisis, tiga ujian telah dilakukan pada enam bahan lain untuk menentukan kesesuaiannya dalam topeng dan menunjukkan pengendalian peranti PFE.Rajah 3 memplot nilai PFE semua bahan yang diuji dan membandingkannya dengan nilai PFE yang diperoleh dengan menilai bahan topeng L3 dan N95 yang diperakui.Daripada 11 bahan topeng/topeng calon yang dipilih untuk kerja ini, pelbagai prestasi PFE dapat dilihat dengan jelas, antara ≈10% hingga hampir 100%, selaras dengan kajian lain, [8, 9, 15] dan deskriptor industri Tiada hubungan yang jelas antara PFE dan PFE.Sebagai contoh, bahan dengan komposisi yang serupa (dua sampel kapas 100% dan muslin kapas) mempamerkan nilai PFE yang sangat berbeza (masing-masing 14%, 54% dan 13%).Tetapi adalah penting bahawa prestasi rendah (contohnya, 100% kapas A; PFE ≈ 14%), prestasi sederhana (contohnya, campuran kapas/poliester 70%/30%; PFE ≈ 49%) dan prestasi tinggi (contohnya, sweater Fabric; PFE ≈ 78%) Fabrik boleh dikenal pasti dengan jelas menggunakan peralatan PFE yang diterangkan dalam kerja ini.Terutamanya fabrik sweater dan bahan pemukul kapas berprestasi sangat baik, dengan PFE antara 70% hingga 80%.Bahan berprestasi tinggi tersebut boleh dikenal pasti dan dianalisis dengan lebih terperinci untuk memahami ciri-ciri yang menyumbang kepada prestasi penapisan tinggi mereka.Walau bagaimanapun, kami ingin mengingatkan bahawa kerana hasil PFE bahan dengan perihalan industri yang serupa (iaitu bahan kapas) adalah sangat berbeza, data ini tidak menunjukkan bahan mana yang berguna secara meluas untuk topeng kain, dan kami tidak berhasrat untuk membuat kesimpulan tentang sifat- kategori bahan.Hubungan prestasi.Kami menyediakan contoh khusus untuk menunjukkan penentukuran, menunjukkan bahawa pengukuran meliputi keseluruhan julat kecekapan penapisan yang mungkin, dan memberikan saiz ralat pengukuran.
Kami memperoleh keputusan PFE ini untuk membuktikan bahawa peralatan kami mempunyai pelbagai keupayaan pengukuran, ralat rendah dan dibandingkan dengan data yang diperoleh dalam literatur.Sebagai contoh, Zangmeister et al.Keputusan PFE beberapa fabrik kapas tenunan (cth. “Kapas 1-11″) (89 hingga 812 benang setiap inci) dilaporkan.Dalam 9 daripada 11 bahan, "kecekapan penapisan minimum" adalah antara 0% hingga 25%;PFE daripada dua bahan lain adalah kira-kira 32%.[14] Begitu juga, Konda et al.Data PFE dua fabrik kapas (80 dan 600 TPI; 153 dan 152 gm-2) dilaporkan.PFE berjulat dari 7% hingga 36% dan 65% hingga 85%, masing-masing.Dalam kajian Drewnick et al., dalam fabrik kapas satu lapisan (iaitu kapas, kapas bersatu, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), julat bahan PFE adalah kira-kira 10% hingga 30%.Dalam kajian Joo et al., bahan kapas 100% mereka mempunyai PFE sebanyak 8% (zarah 300 nm).Bagheri et al.digunakan zarah lateks polistirena 0.3 hingga 0.5 µm.PFE enam bahan kapas (120-200 TPI; 136-237 gm-2) diukur, antara 0% hingga 20%.[18] Oleh itu, kebanyakan bahan ini adalah sesuai dengan keputusan PFE bagi tiga fabrik kapas kami (iaitu Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A dan B), dan kecekapan penapisan puratanya ialah 13%, 14% dan masing-masing.54%.Keputusan ini menunjukkan bahawa terdapat perbezaan besar antara bahan kapas dan sifat bahan yang membawa kepada PFE tinggi (iaitu kapas 600 TPI Konda et al.; kapas B kami) kurang difahami.
Apabila membuat perbandingan ini, kami mengakui bahawa sukar untuk mencari bahan yang diuji dalam literatur yang mempunyai ciri yang sama (iaitu, komposisi bahan, tenunan dan mengait, TPI, berat, dll.) dengan bahan yang diuji dalam kajian ini, dan oleh itu tidak boleh dibandingkan secara langsung.Selain itu, perbezaan dalam instrumen yang digunakan oleh pengarang dan kekurangan penyeragaman menyukarkan untuk membuat perbandingan yang baik.Namun begitu, adalah jelas bahawa hubungan prestasi/prestasi fabrik biasa tidak difahami dengan baik.Bahan-bahan tersebut akan diuji lagi dengan peralatan yang standard, fleksibel dan boleh dipercayai (seperti peralatan yang diterangkan dalam kerja ini) untuk menentukan perhubungan ini.
Walaupun terdapat jumlah ralat statistik (0-5%) antara satu replika (0-4%) dan sampel yang dianalisis dalam tiga kali ganda, peralatan yang dicadangkan dalam kerja ini terbukti sebagai alat yang berkesan untuk menguji PFE pelbagai bahan.Fabrik biasa kepada topeng perubatan yang boleh disahkan.Perlu diingat bahawa antara 11 bahan yang diuji untuk Rajah 3, ralat perambatan σprop melebihi sisihan piawai antara ukuran PFE sampel tunggal, iaitu σsd 9 daripada 11 bahan;kedua-dua pengecualian ini berlaku dalam nilai PFE Sangat tinggi (iaitu topeng L2 dan L3).Walaupun keputusan yang dikemukakan oleh Rengasamy et al.Menunjukkan bahawa perbezaan antara sampel berulang adalah kecil (iaitu, lima ulangan <0.29%), [25] mereka mengkaji bahan dengan sifat penapisan yang diketahui tinggi yang direka khusus untuk pembuatan topeng: bahan itu sendiri mungkin lebih seragam, dan ujian juga Ini kawasan julat PFE mungkin lebih konsisten.Secara keseluruhan, keputusan yang diperoleh menggunakan peralatan kami adalah konsisten dengan data PFE dan piawaian pensijilan yang diperoleh oleh penyelidik lain.
Walaupun PFE adalah penunjuk penting untuk mengukur prestasi topeng, pada ketika ini kita mesti mengingatkan pembaca bahawa analisis komprehensif bahan topeng masa depan mesti mempertimbangkan faktor lain, iaitu, kebolehtelapan bahan (iaitu, melalui penurunan tekanan atau ujian tekanan perbezaan. ).Terdapat peraturan dalam ASTM F2100 dan F3502.Kebolehnafasan yang boleh diterima adalah penting untuk keselesaan pemakai dan mengelakkan kebocoran tepi topeng semasa bernafas.Memandangkan PFE dan kebolehtelapan udara banyak bahan biasa biasanya berkadar songsang, pengukuran penurunan tekanan harus dilakukan bersama-sama dengan pengukuran PFE untuk menilai dengan lebih lengkap prestasi bahan topeng.
Kami mengesyorkan bahawa garis panduan untuk membina peralatan PFE mengikut ASTM F2299 adalah penting untuk penambahbaikan berterusan piawai, penjanaan data penyelidikan yang boleh dibandingkan antara makmal penyelidikan dan peningkatan penapisan aerosol.Hanya bergantung pada standard NIOSH (atau F3502), yang menentukan satu peranti (TSI 8130A) dan menyekat penyelidik daripada membeli peranti turnkey (contohnya, sistem TSI).Pergantungan pada sistem piawai seperti TSI 8130A adalah penting untuk pensijilan standard semasa, tetapi ia mengehadkan pembangunan topeng, alat pernafasan dan teknologi penapisan aerosol lain yang bertentangan dengan kemajuan penyelidikan.Perlu diingat bahawa piawaian NIOSH telah dibangunkan sebagai kaedah untuk menguji alat pernafasan di bawah keadaan yang teruk yang dijangkakan apabila peralatan ini diperlukan, tetapi sebaliknya, topeng pembedahan diuji dengan kaedah ASTM F2100/F2299 .Bentuk dan gaya topeng komuniti lebih seperti topeng pembedahan, yang tidak bermakna ia mempunyai prestasi kecekapan penapisan yang sangat baik seperti N95.Jika topeng pembedahan masih dinilai mengikut ASTM F2100/F2299, fabrik biasa hendaklah dianalisis menggunakan kaedah yang lebih dekat dengan ASTM F2100/F2299.Di samping itu, ASTM F2299 membenarkan fleksibiliti tambahan dalam parameter yang berbeza (seperti kadar aliran udara dan halaju permukaan dalam kajian kecekapan penapisan), yang mungkin menjadikannya anggaran standard unggul dalam persekitaran penyelidikan.
Masa siaran: 30 Ogos 2021