Center of Excellence for Protective Equipment and Materials (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Använd länken nedan för att dela hela textversionen av den här artikeln med dina vänner och kollegor.lär dig mer.
Folkhälsomyndigheter rekommenderar att samhällen använder masker för att minska spridningen av luftburna sjukdomar som covid-19.När masken fungerar som ett högeffektivt filter kommer spridningen av viruset att minska, så det är viktigt att utvärdera maskens partikelfiltreringseffektivitet (PFE).De höga kostnaderna och de långa ledtiderna i samband med att köpa ett nyckelfärdigt PFE-system eller anlita ett ackrediterat laboratorium hindrar dock testning av filtermaterial.Det finns helt klart ett behov av ett "anpassat" PFE-testsystem;Men de olika standarderna som föreskriver PFE-testning av (medicinska) masker (till exempel ASTM International, NIOSH) varierar mycket i tydligheten i deras protokoll och riktlinjer.Här beskrivs utvecklingen av ett "internt" PFE-system och metod för att testa masker i samband med gällande medicinska maskstandarder.Enligt ASTM internationella standarder använder systemet latexsfärer (0,1 µm nominell storlek) aerosoler och använder en laserpartikelanalysator för att mäta partikelkoncentrationen uppströms och nedströms om maskmaterialet.Utför PFE-mätningar på olika vanliga tyger och medicinska masker.Metoden som beskrivs i detta arbete uppfyller nuvarande standarder för PFE-testning, samtidigt som den ger flexibilitet för att anpassa sig till förändrade behov och filtreringsförhållanden.
Folkhälsomyndigheter rekommenderar att den allmänna befolkningen bär masker för att begränsa spridningen av covid-19 och andra dropp- och aerosolburna sjukdomar.[1] Kravet på att bära masker är effektivt för att minska överföringen, och [2] indikerar att oprövade community-masker ger användbar filtrering.Faktum är att modelleringsstudier har visat att minskningen av covid-19-överföringen nästan är proportionell mot den kombinerade produkten av maskens effektivitet och adoptionshastighet, och dessa och andra befolkningsbaserade åtgärder har en synergistisk effekt för att minska sjukhusinläggningar och dödsfall.[3]
Antalet certifierade medicinska masker och andningsskydd som krävs av sjukvården och andra frontlinjearbetare har ökat dramatiskt, vilket innebär utmaningar för befintliga tillverknings- och leveranskedjor och får nya tillverkare att snabbt testa och certifiera nya material.Organisationer som ASTM International och National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) har utvecklat standardiserade metoder för att testa medicinska masker;detaljerna i dessa metoder varierar dock mycket, och varje organisation har etablerat sina egna prestationsstandarder.
Partikelfiltreringseffektivitet (PFE) är den viktigaste egenskapen hos en mask eftersom den är relaterad till dess förmåga att filtrera små partiklar som aerosoler.Medicinska masker måste uppfylla specifika PFE-mål[4-6] för att bli certifierade av tillsynsmyndigheter som ASTM International eller NIOSH.Kirurgiska masker är certifierade av ASTM och N95 andningsskydd är certifierade av NIOSH, men båda maskerna måste klara specifika PFE-gränsvärden.Till exempel måste N95-masker uppnå 95 % filtrering för aerosoler som består av saltpartiklar med en genomsnittlig diameter på 0,075 µm, medan ASTM 2100 L3 kirurgiska masker måste uppnå 98 % filtrering för aerosoler som består av latexkulor med en genomsnittlig diameter på 0,1 µm. .
De två första alternativen är dyra (>1 000 USD per testprov, beräknad till > 150 000 USD för specificerad utrustning), och under covid-19-pandemin finns det förseningar på grund av långa leveranstider och leveransproblem.De höga kostnaderna för PFE-testning och begränsade åtkomsträttigheter – i kombination med bristen på sammanhängande vägledning om standardiserade prestandautvärderingar – har fått forskare att använda en mängd olika anpassade testsystem, som ofta är baserade på en eller flera standarder för certifierade medicinska masker.
Den speciella testutrustningen för maskmaterial som finns i den befintliga litteraturen liknar vanligtvis de ovan nämnda NIOSH- eller ASTM F2100/F2299-standarderna.Forskare har dock möjlighet att välja eller ändra design eller driftsparametrar efter sina preferenser.Till exempel har förändringar i provets ythastighet, luft/aerosolflödeshastighet, provstorlek (area) och aerosolpartikelsammansättning använts.Många nyare studier har använt skräddarsydd utrustning för att utvärdera maskmaterial.Denna utrustning använder natriumkloridaerosoler och ligger nära NIOSH-standarderna.Till exempel, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) och Joo et al.(2021) All konstruerad utrustning kommer att producera natriumkloridaerosol (olika storlekar), som neutraliseras av elektrisk laddning, späds ut med filtrerad luft och skickas till materialprovet, där optisk partikelstorleksmätare, kondenserade partiklar av olika Kombinerad partikelkoncentrationsmätning [9, 14-16] Konda et al.(2020) och Hao et al.(2020) En liknande enhet byggdes, men laddningsneutraliseraren ingick inte.[8, 17] I dessa studier varierade lufthastigheten i provet mellan 1 och 90 L min-1 (ibland för att upptäcka flödes-/hastighetseffekter);ythastigheten var dock mellan 5,3 och 25 cm s-1 mellan.Provstorleken verkar variera mellan ≈3,4 och 59 cm2.
Tvärtom finns det få studier om utvärdering av maskmaterial genom utrustning som använder latexaerosol, vilket ligger nära ASTM F2100/F2299-standarden.Till exempel har Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) och Lu et al.(2020) Konstruerade en anordning för att producera polystyrenlatexaerosol, som späddes ut och skickades till materialprover, där olika partikelanalysatorer eller partikelstorleksanalysatorer för skanning av rörlighet användes för att mäta partikelkoncentrationen.[18-20] Och Lu et al.En laddningsneutraliserare användes nedströms deras aerosolgenerator, och författarna till de andra två studierna gjorde det inte.Luftflödet i provet förändrades också något – men inom gränserna för F2299-standarden – från ≈7,3 till 19 L min-1.Luftens ythastighet studerad av Bagheri et al.är 2 respektive 10 cm s–1 (inom standardintervallet).Och Lu et al., och Shakya et al.[18-20] Dessutom har författaren och Shakya et al.testade latexsfärer av olika storlekar (dvs totalt 20 nm till 2500 nm).Och Lu et al.Åtminstone i några av sina tester använder de den specificerade 100 nm (0,1 µm) partikelstorleken.
I detta arbete beskriver vi de utmaningar vi står inför när det gäller att skapa en PFE-enhet som överensstämmer med de befintliga ASTM F2100/F2299-standarderna så mycket som möjligt.Bland de populäraste standarderna (dvs. NIOSH och ASTM F2100/F2299) ger ASTM-standarden större flexibilitet i parametrar (som luftflödeshastighet) för att studera filtreringsprestanda som kan påverka PFE i icke-medicinska masker.Men som vi har visat, ger denna flexibilitet en ytterligare komplexitetsnivå vid utformning av sådan utrustning.
Kemikalierna köptes från Sigma-Aldrich och användes som de är.Styrenmonomer (≥99%) renas genom en glaskolonn som innehåller en aluminiumoxidinhibitorborttagare, som är utformad för att avlägsna tert-butylkatekol.Avjoniserat vatten (≈0,037 µS cm–1) kommer från Sartorius Ariums vattenreningssystem.
100 % slät väv av bomull (Muslin CT) med en nominell vikt på 147 gm-2 kommer från Veratex Lining Ltd., QC, och bambu/spandexblandningen kommer från D. Zinman Textiles, QC.Andra kandidatmaterial för mask kommer från lokala tygåterförsäljare (Fabricland).Dessa material inkluderar två olika vävda tyger i 100 % bomull (med olika tryck), ett stickat tyg av bomull/spandex, två stickat tyg av bomull/polyester (ett "universal" och ett "tröjatyg") och A non-woven bomull/polypropylen blandat bomullsvaddmaterial.Tabell 1 visar en sammanfattning av kända tygegenskaper.För att jämföra den nya utrustningen erhölls certifierade medicinska masker från lokala sjukhus, inklusive ASTM 2100 Level 2 (L2) och Level 3 (L3; Halyard) certifierade medicinska masker och N95 andningsskydd (3M).
Ett cirkulärt prov med cirka 85 mm diameter skars ut från varje material som skulle testas;inga ytterligare modifieringar gjordes på materialet (till exempel tvätt).Kläm fast tygöglan i provhållaren på PFE-enheten för testning.Den faktiska diametern på provet i kontakt med luftflödet är 73 mm, och de återstående materialen används för att fixera provet tätt.För den sammansatta masken är sidan som rör ansiktet borta från aerosolen i det medföljande materialet.
Syntes av monodispersa anjoniska polystyrenlatexsfärer genom emulsionspolymerisation.Enligt förfarandet som beskrevs i den tidigare studien, utfördes reaktionen i ett semi-batch-sätt av monomersvält.[21, 22] Tillsätt avjoniserat vatten (160 ml) till en 250 ml trehalsad rundbottnad kolv och placera den i ett omrörande oljebad.Kolven spolades sedan med kväve och inhibitorfri styrenmonomer (2,1 ml) sattes till den spolade, omrörda kolven.Efter 10 minuter vid 70 °C, tillsätt natriumlaurylsulfat (0,235 g) löst i avjoniserat vatten (8 ml).Efter ytterligare 5 minuter tillsattes kaliumpersulfat (0,5 g) löst i avjoniserat vatten (2 ml).Under de kommande 5 timmarna, använd en sprutpump för att långsamt injicera ytterligare inhibitorfri styren (20 mL) i kolven med en hastighet av 66 µL min-1.Efter det att styreninfusionen var fullbordad fortsatte reaktionen i ytterligare 17 timmar.Därefter öppnades kolven och kyldes för att avsluta polymerisationen.Den syntetiserade polystyrenlatexemulsionen dialyserades mot avjoniserat vatten i ett SnakeSkin-dialysrör (3500 Da molekylviktsgräns) under fem dagar, och det avjoniserade vattnet ersattes varje dag.Ta bort emulsionen från dialysröret och förvara den i kylskåp vid 4°C fram till användning.
Dynamisk ljusspridning (DLS) utfördes med Brookhaven 90Plus analysator, laservåglängden var 659 nm och detektorvinkeln var 90°.Använd den inbyggda programvaran för partikellösning (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) för att analysera data.Latexsuspensionen späds med avjoniserat vatten tills partikelantalet är cirka 500 tusen räkningar per sekund (kcps).Partikelstorleken bestämdes till 125 ± 3 nm, och den rapporterade polydispersiteten var 0,289 ± 0,006.
En ZetaPlus zetapotentialanalysator (Brookhaven Instruments Corp.) användes för att erhålla det uppmätta värdet av zetapotentialen i fasanalysljusspridningsmoden.Provet bereddes genom att tillsätta en alikvot latex till en 5 x 10-3 m NaCl-lösning och späda latexsuspensionen igen för att uppnå ett partikelantal på cirka 500 kcps.Fem upprepade mätningar (var och en bestående av 30 körningar) utfördes, vilket resulterade i ett zetapotentialvärde på -55,1 ± 2,8 mV, där felet representerar standardavvikelsen för medelvärdet för de fem repetitionerna.Dessa mätningar indikerar att partiklarna är negativt laddade och bildar en stabil suspension.DLS- och zeta-potentialdata finns i de stödjande informationstabellerna S2 och S3.
Vi byggde utrustningen i enlighet med ASTM internationella standarder, som beskrivs nedan och visas i figur 1. Blaustein-atomiseringsmodulen (BLAM; CHTech) med singelstråle används för att producera aerosoler som innehåller latexkulor.Den filtrerade luftströmmen (erhållen genom GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP- och 0,2 µm POLYCAP TF-filter i serie) kommer in i aerosolgeneratorn med ett tryck av 20 psi (6,9 kPa) och finfördelar en del av 5 mg L-1 suspension Vätskan injiceras i utrustningens latexkula genom en sprutpump (KD Scientific Model 100).De aerosoliserade våta partiklarna torkas genom att luftströmmen som lämnar aerosolgeneratorn passerar genom en rörformig värmeväxlare.Värmeväxlaren består av ett 5/8” rostfritt stålrör lindat med en 8 fot lång värmeslinga.Effekten är 216 W (BriskHeat).Enligt dess justerbara ratt är värmeeffekten inställd på 40 % av enhetens maximala värde (≈86 W);detta ger en genomsnittlig ytterväggstemperatur på 112 °C (standardavvikelse ≈1 °C), vilket bestäms av ett ytmonterat termoelement (Taylor USA) mätning.Figur S4 i stödinformationen sammanfattar värmarens prestanda.
De torkade finfördelade partiklarna blandas sedan med en större volym filtrerad luft för att uppnå en total luftflödeshastighet på 28,3 L min-1 (det vill säga 1 kubikfot per minut).Detta värde valdes eftersom det är den exakta flödeshastigheten för laserpartikelanalysinstrumentets provtagning nedströms om systemet.Luftströmmen som bär latexpartiklarna skickas till en av två identiska vertikala kammare (dvs. slätväggiga rör av rostfritt stål): en "kontroll" kammare utan maskmaterial, eller en cirkulärt skuren "prov" kammare, avtagbar. Provhållaren sätts utanför tyget.De två kamrarnas innerdiameter är 73 mm, vilket matchar provhållarens innerdiameter.Provhållaren använder räfflade ringar och försänkta bultar för att tätt försegla maskmaterialet, och sätt sedan in den löstagbara konsolen i springan i provkammaren och täta den tätt i enheten med gummipackningar och klämmor (Figur S2, supportinformation).
Diametern på tygprovet i kontakt med luftflödet är 73 mm (area = 41,9 cm2);den försluts i provkammaren under testet.Luftflödet som lämnar "kontroll"- eller "prov"-kammaren överförs till en laserpartikelanalysator (partikelmätsystem LASAIR III 110) för att mäta antalet och koncentrationen av latexpartiklar.Partikelanalysatorn specificerar de nedre och övre gränserna för partikelkoncentration, respektive 2 × 10-4 och ≈34 partiklar per kubikfot (7 och ≈950 000 partiklar per kubikfot).För mätning av latexpartikelkoncentrationen redovisas partikelkoncentrationen i en ”låda” med en nedre gräns och en övre gräns på 0,10–0,15 µm, motsvarande den ungefärliga storleken på singlettlatexpartiklar i aerosolen.Andra kärlstorlekar kan dock användas och flera behållare kan utvärderas samtidigt, med en maximal partikelstorlek på 5 µm.
Utrustningen inkluderar även annan utrustning, såsom utrustning för att spola kammaren och partikelanalysatorn med ren filtrerad luft, samt nödvändiga ventiler och instrument (Figur 1).De fullständiga rörlednings- och instrumentdiagrammen visas i figur S1 och tabell S1 med stödjande information.
Under experimentet injicerades latexsuspensionen i aerosolgeneratorn med en flödeshastighet av ≈60 till 100 µL min-1 för att upprätthålla en stabil partikelutmatning, cirka 14-25 partiklar per kubikcentimeter (400 000-per kubikcentimeter) 700 000 partiklar).Fötter) i en behållare med en storlek på 0,10–0,15 µm.Detta flödeshastighetsområde krävs på grund av de observerade förändringarna i koncentrationen av latexpartiklar nedströms om aerosolgeneratorn, vilket kan tillskrivas förändringar i mängden latexsuspension som fångas upp av aerosolgeneratorns vätskefälla.
För att mäta PFE för ett givet tygprov överförs latexpartikelaerosolen först genom kontrollrummet och leds sedan till partikelanalysatorn.Mät kontinuerligt koncentrationen av tre partiklar i snabb följd, vardera i en minut.Partikelanalysatorn rapporterar den genomsnittliga koncentrationen av partiklar under analysen, det vill säga den genomsnittliga koncentrationen av partiklar under en minut (28,3 L) av provet.Efter att ha tagit dessa baslinjemätningar för att fastställa ett stabilt partikelantal och gasflödeshastighet, överförs aerosolen till provkammaren.När systemet väl når jämvikt (vanligtvis 60-90 sekunder) görs ytterligare tre på varandra följande enminutersmätningar i snabb följd.Dessa provmätningar representerar koncentrationen av partiklar som passerar genom tygprovet.Därefter, genom att dela aerosolflödet tillbaka till kontrollrummet, togs ytterligare tre partikelkoncentrationsmätningar från kontrollrummet för att verifiera att partikelkoncentrationen uppströms inte förändrades väsentligt under hela provutvärderingsprocessen.Eftersom designen av de två kamrarna är densamma – förutom att provkammaren kan rymma provhållaren – kan flödesförhållandena i kammaren anses vara desamma, så koncentrationen av partiklar i gasen som lämnar kontrollkammaren och provkammaren kan jämföras.
För att bibehålla livslängden för partikelanalysatorinstrumentet och ta bort aerosolpartiklarna i systemet mellan varje test, använd en HEPA-filtrerad luftstråle för att rengöra partikelanalysatorn efter varje mätning, och rengör provkammaren innan provbyte.Se figur S1 i supportinformationen för ett schematiskt diagram av luftspolningssystemet på PFE-enheten.
Denna beräkning representerar en enda "upprepad" PFE-mätning för ett enda materialprov och motsvarar PFE-beräkningen i ASTM F2299 (ekvation (2)).
Materialen som beskrivs i §2.1 utmanades med latexaerosoler med användning av PFE-utrustningen som beskrivs i §2.3 för att fastställa deras lämplighet som maskmaterial.Figur 2 visar avläsningarna som erhållits från partikelkoncentrationsanalysatorn, och PFE-värdena för tröjatyger och vaddmaterial mäts samtidigt.Tre provanalyser utfördes för totalt två material och sex repetitioner.Uppenbarligen skiljer sig den första avläsningen i en uppsättning av tre avläsningar (skuggad med en ljusare färg) vanligtvis från de andra två avläsningarna.Till exempel skiljer sig den första avläsningen från genomsnittet av de två andra avläsningarna i de 12-15 trippelna i figur 2 med mer än 5 %.Denna observation är relaterad till balansen av aerosolinnehållande luft som strömmar genom partikelanalysatorn.Som diskuterats i Material och metoder, användes jämviktsavläsningarna (andra och tredje kontroll- och provavläsningar) för att beräkna PFE i mörkblå respektive röda nyanser i figur 2.Totalt sett är det genomsnittliga PFE-värdet för de tre replikaten 78 % ± 2 % för tröja och 74 % ± 2 % för bomullsvaddmaterial.
För att jämföra systemets prestanda utvärderades även ASTM 2100-certifierade medicinska masker (L2, L3) och NIOSH-respiratorer (N95).ASTM F2100-standarden anger submikron partikelfiltreringseffektiviteten för 0,1 µm partiklar av nivå 2- och nivå 3-masker till ≥ 95 % respektive ≥ 98 %.[5] På liknande sätt måste NIOSH-certifierade N95-respiratorer visa en filtreringseffektivitet på ≥95 % för finfördelade NaCl-nanopartiklar med en medeldiameter på 0,075 µm.[24] Rengasamy et al.Enligt rapporter visar liknande N95-masker ett PFE-värde på 99,84%–99,98%, [25] Zangmeister et al.Enligt rapporter producerar deras N95 en minsta filtreringseffektivitet på mer än 99,9 %, [14] medan Joo et al.Enligt rapporter producerade 3M N95-masker 99% av PFE (300 nm partiklar), [16] och Hao et al.Den rapporterade N95 PFE (300 nm partiklar) är 94,4%.[17] För de två N95-maskerna som utmanats av Shakya et al.med 0,1 µm latexkulor sjönk PFE ungefär mellan 80 % och 100 %.[19] När Lu et al.Genom att använda latexkulor av samma storlek för att utvärdera N95-masker rapporteras den genomsnittliga PFE vara 93,8 %.[20] Resultaten som erhållits med den utrustning som beskrivs i detta arbete visar att PFE för N95-masken är 99,2 ± 0,1 %, vilket stämmer väl överens med de flesta tidigare studier.
Kirurgiska masker har också testats i flera studier.De kirurgiska maskerna av Hao et al.visade en PFE (300 nm partiklar) på 73,4%, [17] medan de tre kirurgiska masker testade av Drewnick et al.Den producerade PFE varierar från cirka 60 % till nästan 100 %.[15] (Den senare masken kan vara en certifierad modell.) Zangmeister et al.Enligt rapporter är den minsta filtreringseffektiviteten för de två testade kirurgiska maskerna endast något högre än 30 %, [14] mycket lägre än de kirurgiska maskerna som testades i denna studie.På samma sätt testades den "blå kirurgiska masken" av Joo et al.Bevisa att PFE (300 nm partiklar) bara är 22%.[16] Shakya et al.rapporterade att PFE för kirurgiska masker (med 0,1 µm latexpartiklar) minskade ungefär med 60-80%.[19] Genom att använda latexkulor av samma storlek gav Lu et al.s kirurgiska mask ett genomsnittligt PFE-resultat på 80,2 %.[20] Som jämförelse är PFE för vår L2-mask 94,2 ± 0,6 % och PFE för L3-masken är 94,9 ± 0,3 %.Även om dessa PFE:er överträffar många PFE:er i litteraturen, måste vi notera att det nästan inte finns någon certifieringsnivå som nämns i den tidigare forskningen, och våra kirurgiska masker har erhållit nivå 2 och nivå 3 certifiering.
På samma sätt som kandidatmaskmaterialen i figur 2 analyserades, utfördes tre tester på de andra sex materialen för att bestämma deras lämplighet i masken och demonstrera funktionen hos PFE-anordningen.Figur 3 visar PFE-värdena för alla testade material och jämför dem med PFE-värdena som erhållits genom att utvärdera certifierade L3- och N95-maskmaterial.Av de 11 maskerna/kandidatmaskmaterialen som valts ut för detta arbete kan ett brett spektrum av PFE-prestanda tydligt ses, från ≈10 % till nära 100 %, i överensstämmelse med andra studier, [8, 9, 15] och branschbeskrivningar Det finns inget tydligt samband mellan PFE och PFE.Till exempel uppvisar material med liknande sammansättning (två 100% bomullsprover och bomullsmuslin) mycket olika PFE-värden (14%, 54% respektive 13%).Men det är viktigt att låg prestanda (till exempel 100 % bomull A; PFE ≈ 14 %), medelhög prestanda (till exempel 70 %/30 % bomull/polyesterblandning; PFE ≈ 49 %) och hög prestanda (till exempel, tröja Tyg, PFE ≈ 78%) Tyget kan tydligt identifieras med PFE-utrustningen som beskrivs i detta arbete.Speciellt tröjatyger och bomullsvaddmaterial fungerade mycket bra, med PFE:er från 70 % till 80 %.Sådana högpresterande material kan identifieras och analyseras mer i detalj för att förstå de egenskaper som bidrar till deras höga filtreringsprestanda.Vi vill dock påminna om att eftersom PFE-resultaten för material med liknande branschbeskrivningar (dvs bomullsmaterial) är mycket olika, indikerar dessa data inte vilka material som är allmänt användbara för tygmasker, och vi har inte för avsikt att härleda egenskaperna- materialkategorier.Prestationsrelationen.Vi ger specifika exempel för att demonstrera kalibrering, visar att mätningen täcker hela intervallet av möjlig filtreringseffektivitet och ger storleken på mätfelet.
Vi fick dessa PFE-resultat för att bevisa att vår utrustning har ett brett utbud av mätmöjligheter, låga fel och jämfört med data som erhållits i litteraturen.Till exempel, Zangmeister et al.PFE-resultaten för flera vävda bomullstyger (t.ex. "Cotton 1-11″) (89 till 812 trådar per tum) rapporteras.I 9 av de 11 materialen sträcker sig "minsta filtreringseffektivitet" från 0 % till 25 %;PFE för de andra två materialen är cirka 32 %.[14] På liknande sätt har Konda et al.PFE-data för två bomullstyger (80 och 600 TPI; 153 och 152 gm-2) rapporteras.PFE varierar från 7 % till 36 % respektive 65 % till 85 %.I studien av Drewnick et al., i enskiktsbomullstyger (dvs. bomull, bomullssticka, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), är intervallet för materialet PFE cirka 10 % till 30 %.I studien av Joo et al. har deras 100% bomullsmaterial en PFE på 8% (300 nm partiklar).Bagheri et al.använda polystyrenlatexpartiklar på 0,3 till 0,5 µm.PFE för sex bomullsmaterial (120-200 TPI; 136-237 gm-2) mättes och sträckte sig från 0% till 20%.[18] Därför överensstämmer de flesta av dessa material bra med PFE-resultaten för våra tre bomullstyger (dvs. Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A och B), och deras genomsnittliga filtreringseffektivitet är 13 %, 14 % respektive.54 %.Dessa resultat indikerar att det finns stora skillnader mellan bomullsmaterial och att de materialegenskaper som leder till hög PFE (dvs Konda et al.s 600 TPI bomull; vår bomull B) är dåligt förstådda.
När vi gör dessa jämförelser medger vi att det är svårt att hitta material som testats i litteraturen som har samma egenskaper (dvs materialsammansättning, vävning och stickning, TPI, vikt etc.) med materialen som testats i denna studie, och kan därför inte direkt jämföras.Dessutom gör skillnaderna i de instrument som används av författarna och bristen på standardisering det svårt att göra bra jämförelser.Ändå är det tydligt att förhållandet mellan prestanda och prestanda för vanliga tyger inte är väl förstått.Materialen kommer att testas ytterligare med standardiserad, flexibel och pålitlig utrustning (som utrustningen som beskrivs i detta arbete) för att fastställa dessa samband.
Även om det finns ett totalt statistiskt fel (0-5%) mellan en enstaka replikat (0-4%) och proverna analyserade i tre exemplar, visade sig den utrustning som föreslagits i detta arbete vara ett effektivt verktyg för att testa PFE av olika material.Vanliga tyger till certifieringsbara medicinska masker.Det är värt att notera att bland de 11 materialen som testats för figur 3 överstiger utbredningsfelet σprop standardavvikelsen mellan PFE-mätningarna för ett enstaka prov, det vill säga σsd för 9 av 11 material;dessa två undantag förekommer i mycket högt PFE-värde (dvs L2- och L3-mask).Även om resultaten presenterade av Rengasamy et al.De visade att skillnaden mellan upprepade prover är liten (dvs fem repetitioner <0,29%), [25] studerade de material med höga kända filtreringsegenskaper designade specifikt för masktillverkning: materialet i sig kan vara mer enhetligt, och testet är också område av PFE-området kan vara mer konsekvent.Sammantaget överensstämmer de resultat som erhållits med vår utrustning med PFE-data och certifieringsstandarder som erhållits av andra forskare.
Även om PFE är en viktig indikator för att mäta en masks prestanda, måste vi vid denna tidpunkt påminna läsarna om att en omfattande analys av framtida maskmaterial måste beakta andra faktorer, det vill säga materialpermeabilitet (det vill säga genom tryckfall eller differentialtryckstest ).Det finns bestämmelser i ASTM F2100 och F3502.Acceptabel andningsförmåga är väsentlig för bärarens komfort och för att förhindra läckage av maskkanten under andning.Eftersom PFE och luftpermeabiliteten för många vanliga material vanligtvis är omvänt proportionella, bör tryckfallsmätningen utföras tillsammans med PFE-mätningen för att mer fullständigt utvärdera maskmaterialets prestanda.
Vi rekommenderar att riktlinjer för konstruktion av PFE-utrustning i enlighet med ASTM F2299 är väsentliga för kontinuerlig förbättring av standarder, generering av forskningsdata som kan jämföras mellan forskningslaboratorier och förbättring av aerosolfiltrering.Lita bara på NIOSH-standarden (eller F3502), som specificerar en enda enhet (TSI 8130A) och begränsar forskare från att köpa nyckelfärdiga enheter (till exempel TSI-system).Att förlita sig på standardiserade system som TSI 8130A är viktigt för nuvarande standardcertifiering, men det begränsar utvecklingen av masker, andningsskydd och andra aerosolfiltreringstekniker som strider mot forskningsframsteg.Det är värt att notera att NIOSH-standarden utvecklades som en metod för att testa andningsskydd under de svåra förhållanden som förväntas när denna utrustning behövs, men däremot testas kirurgiska masker med ASTM F2100/F2299-metoder.Formen och stilen på gemenskapsmasker är mer som kirurgiska masker, vilket inte betyder att de har utmärkt filtreringseffektivitet som N95.Om kirurgiska masker fortfarande utvärderas i enlighet med ASTM F2100/F2299, bör vanliga tyger analyseras med en metod som ligger närmare ASTM F2100/F2299.Dessutom möjliggör ASTM F2299 ytterligare flexibilitet i olika parametrar (såsom luftflöde och ythastighet i studier av filtreringseffektivitet), vilket kan göra det till en ungefärlig överlägsen standard i en forskningsmiljö.
Posttid: 30 augusti 2021