Qendra e Ekselencës për Pajisjet dhe Materialet Mbrojtëse (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Përdorni lidhjen më poshtë për të ndarë versionin me tekst të plotë të këtij artikulli me miqtë dhe kolegët tuaj.Mëso më shumë.
Agjencitë e shëndetit publik rekomandojnë që komunitetet të përdorin maska për të reduktuar përhapjen e sëmundjeve ajrore si COVID-19.Kur maska vepron si një filtër me efikasitet të lartë, përhapja e virusit do të reduktohet, kështu që është e rëndësishme të vlerësohet efikasiteti i filtrimit të grimcave (PFE) të maskës.Megjithatë, kostot e larta dhe koha e gjatë e prodhimit të lidhur me blerjen e një sistemi PFE me çelës në dorë ose punësimin e një laboratori të akredituar pengojnë testimin e materialeve të filtrit.Ekziston qartë nevoja për një sistem testimi PFE "të personalizuar";megjithatë, standardet e ndryshme që përshkruajnë testimin PFE të maskave (mjekësore) (për shembull, ASTM International, NIOSH) ndryshojnë shumë në qartësinë e protokolleve dhe udhëzimeve të tyre.Këtu, përshkruhet zhvillimi i një sistemi PFE "të brendshëm" dhe metodë për testimin e maskave në kontekstin e standardeve aktuale të maskave mjekësore.Sipas standardeve ndërkombëtare ASTM, sistemi përdor sfera lateksi (madhësia nominale 0,1 µm) aerosole dhe përdor një analizues të grimcave lazer për të matur përqendrimin e grimcave në rrjedhën e sipërme dhe në rrjedhën e poshtme të materialit të maskës.Kryeni matjet e PFE në pëlhura të ndryshme të zakonshme dhe maska mjekësore.Metoda e përshkruar në këtë punë plotëson standardet aktuale të testimit të PFE, ndërkohë që ofron fleksibilitet për t'u përshtatur me ndryshimin e nevojave dhe kushteve të filtrimit.
Agjencitë e shëndetit publik rekomandojnë që popullata e përgjithshme të mbajë maska për të kufizuar përhapjen e COVID-19 dhe sëmundjeve të tjera të shkaktuara nga pikat dhe aerosolet.[1] Kërkesa për të veshur maska është efektive në reduktimin e transmetimit dhe [2] tregon se maskat e komunitetit të patestuara ofrojnë filtrim të dobishëm.Në fakt, studimet e modelimit kanë treguar se reduktimi i transmetimit të COVID-19 është pothuajse proporcional me produktin e kombinuar të efektivitetit të maskës dhe shkallës së adoptimit, dhe këto dhe masa të tjera të bazuara në popullatë kanë një efekt sinergjik në reduktimin e shtrimeve në spital dhe vdekjeve.[3]
Numri i maskave mjekësore dhe respiratorëve të certifikuar të kërkuar nga kujdesi shëndetësor dhe punonjës të tjerë të vijës së parë është rritur në mënyrë dramatike, duke paraqitur sfida për zinxhirët ekzistues të prodhimit dhe furnizimit, dhe duke bërë që prodhuesit e rinj të testojnë dhe certifikojnë me shpejtësi materialet e reja.Organizata të tilla si ASTM International dhe Instituti Kombëtar i Sigurisë dhe Shëndetit në Punë (NIOSH) kanë zhvilluar metoda të standardizuara për testimin e maskave mjekësore;megjithatë, detajet e këtyre metodave ndryshojnë shumë dhe secila organizatë ka vendosur standardet e veta të performancës.
Efikasiteti i filtrimit të grimcave (PFE) është karakteristika më e rëndësishme e një maske sepse lidhet me aftësinë e saj për të filtruar grimcat e vogla si aerosolet.Maskat mjekësore duhet të përmbushin objektivat specifike të PFE[4-6] në mënyrë që të certifikohen nga agjencitë rregullatore si ASTM International ose NIOSH.Maskat kirurgjikale janë të certifikuara nga ASTM, dhe respiratorët N95 janë të çertifikuar nga NIOSH, por të dyja maskat duhet të kalojnë vlera specifike të ndërprerjes PFE.Për shembull, maskat N95 duhet të arrijnë 95% filtrim për aerosolet e përbëra nga grimca kripe me një diametër mesatar numërues prej 0,075 µm, ndërsa maskat kirurgjikale ASTM 2100 L3 duhet të arrijnë 98% filtrim për aerosolet e përbëra nga topa lateksi me një diametër mesatar filtri prej 0,1 µm. .
Dy opsionet e para janë të shtrenjta (> 1,000 dollarë për mostër testimi, që vlerësohet të jetë > 150,000 dollarë për pajisjet e specifikuara), dhe gjatë pandemisë COVID-19, ka vonesa për shkak të kohërave të gjata të dorëzimit dhe problemeve të furnizimit.Kostoja e lartë e testimit PFE dhe të drejtat e kufizuara të aksesit - e kombinuar me mungesën e udhëzimeve koherente për vlerësimet e standardizuara të performancës - i kanë shtyrë studiuesit të përdorin një sërë sistemesh testimi të personalizuara, të cilat shpesh bazohen në një ose më shumë standarde për maskat mjekësore të certifikuara.
Pajisjet speciale të testimit të materialit të maskës që gjenden në literaturën ekzistuese zakonisht janë të ngjashme me standardet e sipërpërmendura NIOSH ose ASTM F2100/F2299.Megjithatë, studiuesit kanë mundësinë të zgjedhin ose ndryshojnë parametrat e dizajnit ose funksionimit sipas preferencave të tyre.Për shembull, janë përdorur ndryshime në shpejtësinë e sipërfaqes së mostrës, shpejtësinë e rrjedhës së ajrit/aerosolit, madhësinë e kampionit (zonën) dhe përbërjen e grimcave të aerosolit.Shumë studime të fundit kanë përdorur pajisje të personalizuara për të vlerësuar materialet e maskave.Këto pajisje përdorin aerosole klorur natriumi dhe janë afër standardeve NIOSH.Për shembull, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) dhe Joo et al.(2021) Të gjitha pajisjet e ndërtuara do të prodhojnë aerosol të klorurit të natriumit (madhësive të ndryshme), i cili neutralizohet nga ngarkesa elektrike, hollohet me ajër të filtruar dhe dërgohet në mostrën e materialit, ku madhësia e grimcave optike, grimcat e kondensuara të matjeve të ndryshme të përqendrimit të grimcave të kombinuara [9, 14-16] Konda et al.(2020) dhe Hao et al.(2020) U ndërtua një pajisje e ngjashme, por neutralizuesi i ngarkimit nuk u përfshi.[8, 17] Në këto studime, shpejtësia e ajrit në kampion varionte midis 1 dhe 90 L min-1 (nganjëherë për të zbuluar efektet e rrjedhës/shpejtësisë);megjithatë, shpejtësia e sipërfaqes ishte midis 5.3 dhe 25 cm s-1 ndërmjet.Madhësia e kampionit duket se varion ndërmjet ≈3.4 dhe 59 cm2.
Përkundrazi, ka pak studime për vlerësimin e materialeve të maskave përmes pajisjeve që përdorin aerosol latex, i cili është afër standardit ASTM F2100/F2299.Për shembull, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) dhe Lu et al.(2020) Ndërtoi një pajisje për të prodhuar aerosol polistiren lateks, i cili u hollua dhe u dërgua në mostrat e materialit, ku analizues të ndryshëm të grimcave ose analizues të madhësisë së grimcave të lëvizshmërisë skanuese u përdorën për të matur përqendrimin e grimcave.[18-20] Dhe Lu et al.Një neutralizues ngarkese u përdor në rrjedhën e poshtme të gjeneratorit të tyre të aerosolit, dhe autorët e dy studimeve të tjera jo.Shkalla e rrjedhës së ajrit në mostër gjithashtu ndryshoi pak - por brenda kufijve të standardit F2299 - nga ≈7.3 në 19 L min-1.Shpejtësia e sipërfaqes së ajrit të studiuar nga Bagheri et al.është përkatësisht 2 dhe 10 cm s–1 (brenda intervalit standard).Dhe Lu et al., dhe Shakya et al.[18-20] Përveç kësaj, autori dhe Shakya et al.sfera lateksi të testuara të madhësive të ndryshme (dmth. në përgjithësi, 20 nm deri në 2500 nm).Dhe Lu et al.Të paktën në disa nga testet e tyre, ata përdorin madhësinë e specifikuar të grimcave 100 nm (0.1 µm).
Në këtë punë, ne përshkruajmë sfidat me të cilat përballemi në krijimin e një pajisjeje PFE që përputhet me standardet ekzistuese ASTM F2100/F2299 sa më shumë që të jetë e mundur.Ndër standardet kryesore të njohura (p.sh. NIOSH dhe ASTM F2100/F2299), standardi ASTM ofron fleksibilitet më të madh në parametra (siç është shpejtësia e rrjedhës së ajrit) për të studiuar performancën e filtrimit që mund të ndikojë në PFE në maskat jomjekësore.Megjithatë, siç u demonstrua, ky fleksibilitet ofron një nivel shtesë kompleksiteti në projektimin e pajisjeve të tilla.
Kimikatet u blenë nga Sigma-Aldrich dhe u përdorën ashtu siç është.Monomeri i stirenit (≥99%) pastrohet përmes një kolone qelqi që përmban një heqës frenues të aluminit, i cili është krijuar për të hequr tert-butilkatekolin.Uji i dejonizuar (≈0,037 µS cm–1) vjen nga sistemi i pastrimit të ujit Sartorius Arium.
Endje e thjeshtë 100% pambuku (Muslin CT) me një peshë nominale prej 147 gm-2 vjen nga Veratex Lining Ltd., QC dhe përzierja bambu/lastik vjen nga D. Zinman Textiles, QC.Materialet e tjera të maskave kandidate vijnë nga shitësit lokalë të pëlhurave (Fabricland).Këto materiale përfshijnë dy pëlhura të ndryshme të endura 100% pambuk (me stampa të ndryshme), një pëlhurë të thurura pambuku/llak, dy pëlhura të thurura pambuku/poliestër (një "universale" dhe një "pëlhurë triko") dhe një pambuk jo të endura/polipropilen të përzier. material për rrahje pambuku.Tabela 1 tregon një përmbledhje të vetive të njohura të pëlhurës.Për të vlerësuar pajisjet e reja, maska mjekësore të certifikuara u morën nga spitalet lokale, duke përfshirë maskat mjekësore të certifikuara ASTM 2100 Level 2 (L2) dhe Level 3 (L3; Halyard) dhe respiratorë N95 (3M).
Një kampion rrethor me diametër afërsisht 85 mm u pre nga secili material që do të testohej;nuk u bënë modifikime të mëtejshme në material (për shembull, larja).Mbërtheni lakin e pëlhurës në mbajtësin e mostrës së pajisjes PFE për testim.Diametri aktual i mostrës në kontakt me rrjedhën e ajrit është 73 mm, dhe materialet e mbetura përdoren për të fiksuar fort kampionin.Për maskën e montuar, ana që prek fytyrën është larg aerosolit të materialit të dhënë.
Sinteza e sferave monodisperse të lateksit të polistirenit anionik me polimerizimin me emulsion.Sipas procedurës së përshkruar në studimin e mëparshëm, reagimi u krye në një mënyrë gjysmë grupi të urisë nga monomeri.[21, 22] Shtoni ujë të dejonizuar (160 mL) në një balonë me fund të rrumbullakët me tre qafë 250 mL dhe vendoseni në një banjë vaji që përzihet.Balona u pastrua më pas me azot dhe monomer stiren pa frenues (2.1 mL) iu shtua balonës së pastruar dhe të trazuar.Pas 10 minutash në 70 °C, shtoni lauril sulfat natriumi (0,235 g) të tretur në ujë të deionizuar (8 mL).Pas 5 minutash të tjera, shtohet persulfati i kaliumit (0,5 g) i tretur në ujë të dejonizuar (2 mL).Gjatë 5 orëve të ardhshme, përdorni një pompë shiringe për të injektuar ngadalë stiren shtesë pa frenues (20 mL) në balonë me një shpejtësi prej 66 µL min-1.Pas përfundimit të infuzionit të stirenit, reagimi vazhdoi edhe për 17 orë të tjera.Pastaj balona u hap dhe u fto për të përfunduar polimerizimin.Emulsioni i lateksit të polistirenit të sintetizuar u dializua kundër ujit të dejonizuar në një tub dialize SnakeSkin (prerje me peshë molekulare 3500 Da) për pesë ditë, dhe uji i dejonizuar zëvendësohej çdo ditë.Hiqeni emulsionin nga tubi i dializës dhe ruajeni në frigorifer në 4°C deri në përdorim.
Shpërndarja dinamike e dritës (DLS) u krye me analizuesin Brookhaven 90Plus, gjatësia e valës së lazerit ishte 659 nm dhe këndi i detektorit ishte 90°.Përdorni softuerin e integruar të zgjidhjes së grimcave (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) për të analizuar të dhënat.Pezullimi i lateksit hollohet me ujë të dejonizuar derisa numri i grimcave të jetë afërsisht 500 mijë numërime në sekondë (kcps).Madhësia e grimcave u përcaktua të ishte 125 ± 3 nm, dhe polidispersiteti i raportuar ishte 0.289 ± 0.006.
Një analizues i potencialit zeta ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.) u përdor për të marrë vlerën e matur të potencialit zeta në modalitetin e shpërndarjes së dritës në analizën e fazës.Mostra u përgatit duke shtuar një sasi lateksi në një tretësirë NaCl 5 × 10-3 m dhe duke holluar përsëri suspensionin e lateksit për të arritur një numër të grimcave prej afërsisht 500 kcps.U kryen pesë matje të përsëritura (secila e përbërë nga 30 ekzekutime), duke rezultuar në një vlerë potenciale zeta prej -55,1 ± 2,8 mV, ku gabimi përfaqëson devijimin standard të vlerës mesatare të pesë përsëritjeve.Këto matje tregojnë se grimcat janë të ngarkuara negativisht dhe formojnë një pezullim të qëndrueshëm.Të dhënat e potencialit DLS dhe zeta mund të gjenden në tabelat e informacionit mbështetës S2 dhe S3.
Ne ndërtuam pajisjet në përputhje me standardet ndërkombëtare ASTM, siç përshkruhet më poshtë dhe tregohet në Figurën 1. Gjeneratori i aerosolit të modulit të atomizimit të Blaustein me një avion (BLAM; CHTech) përdoret për prodhimin e aerosoleve që përmbajnë topa lateksi.Rrjedha e ajrit të filtruar (e marrë përmes filtrave GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP dhe 0,2 µm POLYCAP TF në seri) hyn në gjeneratorin e aerosolit me një presion prej 20 psi (6,9 kPa) dhe atomizon një pjesë të 5 mg L-1. suspension Lëngu injektohet në topin latex të pajisjes nëpërmjet një pompe shiringe (KD Scientific Model 100).Grimcat e lagura të aerosolizuara thahen duke kaluar rrymën e ajrit duke e lënë gjeneratorin e aerosolit përmes një shkëmbyesi tubular nxehtësie.Shkëmbyesi i nxehtësisë përbëhet nga një tub çelik inox 5/8" i plagosur me një spirale ngrohëse 8 metra të gjatë.Prodhimi është 216 W (BriskHeat).Sipas çelësit të tij të rregullueshëm, fuqia e ngrohësit vendoset në 40% të vlerës maksimale të pajisjes (≈86 W);kjo prodhon një temperaturë mesatare të murit të jashtëm prej 112 °C (devijimi standard ≈1 °C), i cili përcaktohet nga një matje e termoelementit të montuar në sipërfaqe (Taylor USA).Figura S4 në informacionin mbështetës përmbledh performancën e ngrohësit.
Grimcat e thara të atomizuara përzihen më pas me një vëllim më të madh ajri të filtruar për të arritur një shpejtësi totale të rrjedhës së ajrit prej 28.3 L min-1 (d.m.th., 1 këmbë kub në minutë).Kjo vlerë u zgjodh sepse është shpejtësia e saktë e rrjedhës së instrumentit të analizuesit të grimcave lazer që ka marrë mostra në rrjedhën e poshtme të sistemit.Rrjedha e ajrit që bart grimcat e lateksit dërgohet në njërën nga dy dhomat identike vertikale (d.m.th. tuba inox me mure të lëmuara): një dhomë "kontrolli" pa material maske, ose një dhomë "kampion" me prerje rrethore e shkëputshme për përdorim. Mbajtësja e mostrës futet jashtë pëlhurës.Diametri i brendshëm i dy dhomave është 73 mm, që përputhet me diametrin e brendshëm të mbajtësit të mostrës.Mbajtësi i kampionit përdor unaza me brazda dhe bulonat e futur për të mbyllur fort materialin e maskës dhe më pas futni mbajtësin e shkëputshëm në boshllëkun e dhomës së mostrës dhe vulosni fort në pajisje me guarnicione dhe kapëse gome (Figura S2, informacioni mbështetës).
Diametri i mostrës së pëlhurës në kontakt me rrjedhën e ajrit është 73 mm (sipërfaqja = 41,9 cm2);vuloset në dhomën e mostrës gjatë provës.Rrjedha e ajrit që del nga dhoma e "kontrollit" ose "kampionit" transferohet në një analizues të grimcave lazer (sistemi i matjes së grimcave LASAIR III 110) për të matur numrin dhe përqendrimin e grimcave të lateksit.Analizuesi i grimcave specifikon kufijtë e poshtëm dhe të sipërm të përqendrimit të grimcave, përkatësisht 2 × 10-4 dhe ≈34 grimca për këmbë kub (7 dhe ≈950 000 grimca për këmbë kub).Për matjen e përqendrimit të grimcave të lateksit, përqendrimi i grimcave raportohet në një "kuti" me një kufi të poshtëm dhe një kufi të sipërm prej 0,10-0,15 μm, që korrespondon me madhësinë e përafërt të grimcave të lateksit të vetëm në aerosol.Megjithatë, mund të përdoren madhësi të tjera kosh dhe mund të vlerësohen kosha të shumta në të njëjtën kohë, me një madhësi maksimale të grimcave prej 5 µm.
Pajisja përfshin gjithashtu pajisje të tjera, të tilla si pajisje për shpëlarjen e dhomës dhe analizuesit të grimcave me ajër të pastër të filtruar, si dhe valvulat dhe instrumentet e nevojshme (Figura 1).Diagramet e plota të tubacioneve dhe instrumenteve janë paraqitur në figurën S1 dhe tabelën S1 të informacionit mbështetës.
Gjatë eksperimentit, suspensioni i lateksit u injektua në gjeneratorin e aerosolit me një shpejtësi rrjedhëse prej ≈60 deri në 100 μL min-1 për të mbajtur një prodhim të qëndrueshëm të grimcave, afërsisht 14-25 grimca për centimetër kub (400 000 për centimetër kub) 700 000 grimca).këmbë) në një kosh me madhësi 0,10-0,15 µm.Ky interval i shpejtësisë së rrjedhës kërkohet për shkak të ndryshimeve të vëzhguara në përqendrimin e grimcave të lateksit në rrjedhën e poshtme të gjeneratorit të aerosolit, të cilat mund t'i atribuohen ndryshimeve në sasinë e pezullimit të lateksit të kapur nga kurthi i lëngshëm i gjeneratorit të aerosolit.
Për të matur PFE-në e një kampioni të caktuar pëlhure, aerosoli i grimcave të lateksit fillimisht transferohet përmes dhomës së kontrollit dhe më pas drejtohet në analizuesin e grimcave.Matni vazhdimisht përqendrimin e tre grimcave në vazhdimësi të shpejtë, secila prej një minutë.Analizuesi i grimcave raporton përqendrimin mesatar kohor të grimcave gjatë analizës, domethënë përqendrimin mesatar të grimcave në një minutë (28,3 L) të mostrës.Pas marrjes së këtyre matjeve bazë për të vendosur një numër të qëndrueshëm grimcash dhe shpejtësi të rrjedhës së gazit, aerosoli transferohet në dhomën e mostrës.Pasi sistemi të arrijë ekuilibrin (zakonisht 60-90 sekonda), bëhen tre matje të tjera të njëpasnjëshme një minutëshe në vazhdimësi të shpejtë.Këto matje të mostrës përfaqësojnë përqendrimin e grimcave që kalojnë nëpër mostrën e pëlhurës.Më pas, duke ndarë rrjedhën e aerosolit përsëri në dhomën e kontrollit, u morën tre matje të tjera të përqendrimit të grimcave nga dhoma e kontrollit për të verifikuar që përqendrimi i grimcave në rrjedhën e sipërme nuk ndryshoi ndjeshëm gjatë gjithë procesit të vlerësimit të mostrës.Meqenëse dizajni i dy dhomave është i njëjtë - përveç që dhoma e mostrës mund të akomodojë mbajtësin e mostrës - kushtet e rrjedhës në dhomë mund të konsiderohen të njëjta, kështu që përqendrimi i grimcave në gaz që largohet nga dhoma e kontrollit dhe dhoma e mostrës mund të krahasohen.
Për të ruajtur jetëgjatësinë e instrumentit të analizuesit të grimcave dhe për të hequr grimcat e aerosolit në sistem ndërmjet çdo testi, përdorni një avion ajri të filtruar HEPA për të pastruar analizuesin e grimcave pas çdo matjeje dhe pastroni dhomën e mostrës përpara se të ndryshoni mostrat.Ju lutemi referojuni Figurës S1 në informacionin mbështetës për një diagramë skematike të sistemit të shpëlarjes së ajrit në pajisjen PFE.
Kjo llogaritje përfaqëson një matje të vetme "të përsëritur" PFE për një kampion të vetëm materiali dhe është ekuivalente me llogaritjen e PFE në ASTM F2299 (Ekuacioni (2)).
Materialet e përshkruara në §2.1 u sfiduan me aerosole latex duke përdorur pajisjet PFE të përshkruara në §2.3 për të përcaktuar përshtatshmërinë e tyre si materiale maskash.Figura 2 tregon leximet e marra nga analizuesi i përqendrimit të grimcave, dhe vlerat e PFE të pëlhurave të trikove dhe materialeve të goditjes maten në të njëjtën kohë.U kryen tre analiza të mostrave për një total prej dy materialesh dhe gjashtë përsëritje.Natyrisht, leximi i parë në një grup prej tre leximesh (me hije me një ngjyrë më të çelur) zakonisht është i ndryshëm nga dy leximet e tjera.Për shembull, leximi i parë ndryshon nga mesatarja e dy leximeve të tjera në 12-15 treshe në Figurën 2 me më shumë se 5%.Ky vëzhgim lidhet me ekuilibrin e ajrit që përmban aerosol që rrjedh nëpër analizuesin e grimcave.Siç u diskutua në Materialet dhe Metodat, leximet e ekuilibrit (leximet e kontrollit të dytë dhe të tretë dhe të mostrës) u përdorën për të llogaritur PFE në nuancat blu të errët dhe të kuqe në Figurën 2, respektivisht.Në përgjithësi, vlera mesatare e PFE e tre kopjeve është 78% ± 2% për pëlhurën e trikove dhe 74% ± 2% për materialin e gomës së pambukut.
Për të vlerësuar performancën e sistemit, u vlerësuan gjithashtu maska mjekësore të certifikuara ASTM 2100 (L2, L3) dhe respiratorë NIOSH (N95).Standardi ASTM F2100 përcakton efikasitetin e filtrimit të grimcave nën mikron të grimcave 0,1 µm të maskave të nivelit 2 dhe nivelit 3 të jetë përkatësisht ≥ 95% dhe ≥ 98%.[5] Në mënyrë të ngjashme, respiratorët N95 të certifikuar nga NIOSH duhet të tregojnë një efikasitet filtrimi prej ≥95% për nanogrimcat e atomizuara NaCl me një diametër mesatar prej 0,075 µm.[24] Rengasamy et al.Sipas raporteve, maska të ngjashme N95 tregojnë një vlerë PFE prej 99,84%–99,98%, [25] Zangmeister et al.Sipas raporteve, N95 e tyre prodhon një efikasitet minimal të filtrimit më të madh se 99.9%, [14] ndërsa Joo et al.Sipas raporteve, maskat 3M N95 prodhuan 99% të PFE (grimcave 300 nm), [16] dhe Hao et al.N95 PFE e raportuar (grimca 300 nm) është 94.4%.[17] Për dy maskat N95 të sfiduara nga Shakya et al.me topa lateksi 0,1 µm, PFE ra afërsisht midis 80% dhe 100%.[19] Kur Lu et al.Duke përdorur topa latex të së njëjtës madhësi për të vlerësuar maskat N95, PFE mesatare raportohet të jetë 93.8%.[20] Rezultatet e marra duke përdorur pajisjet e përshkruara në këtë punë tregojnë se PFE e maskës N95 është 99,2 ± 0,1%, që është në përputhje të mirë me shumicën e studimeve të mëparshme.
Maskat kirurgjikale janë testuar gjithashtu në disa studime.Maskat kirurgjikale të Hao et al.treguan një PFE (grimca 300 nm) prej 73.4%, [17] ndërsa tre maskat kirurgjikale të testuara nga Drewnick et al.PFE-ja e prodhuar varion nga afërsisht 60% në pothuajse 100%.[15] (Maska e fundit mund të jetë një model i certifikuar.) Megjithatë, Zangmeister et al.Sipas raporteve, efikasiteti minimal i filtrimit të dy maskave kirurgjikale të testuara është vetëm pak më i lartë se 30%, [14] shumë më i ulët se maskat kirurgjikale të testuara në këtë studim.Në mënyrë të ngjashme, "maska kirurgjikale blu" e testuar nga Joo et al.Vërtetoni se PFE (grimcat 300 nm) është vetëm 22%.[16] Shakya et al.raportoi se PFE e maskave kirurgjikale (duke përdorur grimca latex 0.1 µm) u ul afërsisht me 60-80%.[19] Duke përdorur topa latex të së njëjtës madhësi, maska kirurgjikale e Lu et al. prodhoi një rezultat mesatar PFE prej 80.2%.[20] Në krahasim, PFE e maskës sonë L2 është 94,2 ± 0,6%, dhe PFE e maskës L3 është 94,9 ± 0,3%.Megjithëse këto PFE tejkalojnë shumë PFE në literaturë, duhet të theksojmë se nuk ka pothuajse asnjë nivel certifikimi të përmendur në kërkimin e mëparshëm dhe maskat tona kirurgjikale kanë marrë certifikimin e nivelit 2 dhe të nivelit 3.
Në të njëjtën mënyrë që u analizuan materialet e maskës kandidate në Figurën 2, u kryen tre teste në gjashtë materialet e tjera për të përcaktuar përshtatshmërinë e tyre në maskë dhe për të demonstruar funksionimin e pajisjes PFE.Figura 3 paraqet vlerat PFE të të gjitha materialeve të testuara dhe i krahason ato me vlerat PFE të marra duke vlerësuar materialet e çertifikuara të maskës L3 dhe N95.Nga 11 maskat/materialet e maskave të kandidatëve të zgjedhur për këtë punë, mund të shihet qartë një gamë e gjerë e performancës PFE, duke filluar nga ≈10% në afër 100%, në përputhje me studimet e tjera, [8, 9, 15] dhe përshkruesit e industrisë Nuk ka asnjë lidhje të qartë midis PFE dhe PFE.Për shembull, materialet me përbërje të ngjashme (dy mostra 100% pambuku dhe muslin pambuku) shfaqin vlera shumë të ndryshme PFE (përkatësisht 14%, 54% dhe 13%).Por është thelbësore që performanca e ulët (për shembull, 100% pambuk A; PFE ≈ 14%), performanca mesatare (për shembull, 70%/30% përzierje pambuku/poliesteri; PFE ≈ 49%) dhe performanca e lartë (për shembull, pulovër Pëlhurë; PFE ≈ 78%) Pëlhura mund të identifikohet qartë duke përdorur pajisjet PFE të përshkruara në këtë punë.Veçanërisht pëlhurat e trikove dhe materialet e rrahjes së pambukut performuan shumë mirë, me PFE që variojnë nga 70% në 80%.Materiale të tilla me performancë të lartë mund të identifikohen dhe analizohen më në detaje për të kuptuar karakteristikat që kontribuojnë në performancën e tyre të lartë të filtrimit.Megjithatë, ne duam të kujtojmë se për shkak se rezultatet e PFE-së të materialeve me përshkrime të ngjashme të industrisë (d.m.th. materialet e pambukut) janë shumë të ndryshme, këto të dhëna nuk tregojnë se cilat materiale janë gjerësisht të dobishme për maskat prej pëlhure dhe ne nuk synojmë të konkludojmë vetitë- kategori materiale.Marrëdhënia e performancës.Ne ofrojmë shembuj specifikë për të demonstruar kalibrimin, për të treguar se matja mbulon të gjithë gamën e efikasitetit të mundshëm të filtrimit dhe për të dhënë madhësinë e gabimit të matjes.
Ne morëm këto rezultate PFE për të vërtetuar se pajisja jonë ka një gamë të gjerë aftësish matëse, gabime të ulëta dhe krahasuar me të dhënat e marra në literaturë.Për shembull, Zangmeister et al.Raportohen rezultatet PFE të disa pëlhurave të endura pambuku (p.sh. "Cotton 1-11") (89 deri në 812 fije për inç).Në 9 nga 11 materialet, “efikasiteti minimal i filtrimit” varion nga 0% në 25%;PFE e dy materialeve të tjera është rreth 32%.[14] Në mënyrë të ngjashme, Konda et al.Raportohen të dhënat PFE të dy pëlhurave pambuku (80 dhe 600 TPI; 153 dhe 152 gm-2).PFE varion nga 7% në 36% dhe 65% në 85%, respektivisht.Në studimin e Drewnick et al., në pëlhura pambuku me një shtresë (p.sh. pambuk, thurje pambuku, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), diapazoni i materialit PFE është rreth 10% deri në 30%.Në studimin e Joo et al., materiali i tyre 100% pambuk ka një PFE prej 8% (grimca 300 nm).Bagheri etj.përdorur grimca latex polistireni prej 0,3 deri në 0,5 µm.U mat PFE e gjashtë materialeve pambuku (120-200 TPI; 136-237 gm-2), duke filluar nga 0% në 20%.[18] Prandaj, shumica e këtyre materialeve janë në përputhje të mirë me rezultatet PFE të tre pëlhurave tona prej pambuku (p.sh. Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A dhe B), dhe efikasiteti mesatar i tyre i filtrimit është 13%, 14% dhe përkatësisht.54%.Këto rezultate tregojnë se ka dallime të mëdha midis materialeve të pambukut dhe se vetitë e materialit që çojnë në PFE të lartë (p.sh. pambuku 600 TPI i Konda et al.; pambuku ynë B) janë kuptuar keq.
Kur bëjmë këto krahasime, ne pranojmë se është e vështirë të gjesh materiale të testuara në literaturë që kanë të njëjtat karakteristika (p.sh., përbërja e materialit, thurja dhe thurja, TPI, pesha, etj.) me materialet e testuara në këtë studim, dhe prandaj nuk mund të krahasohet drejtpërdrejt.Përveç kësaj, dallimet në instrumentet e përdorura nga autorët dhe mungesa e standardizimit e bëjnë të vështirë kryerjen e krahasimeve të mira.Megjithatë, është e qartë se marrëdhënia performancë/performancë e pëlhurave të zakonshme nuk është kuptuar mirë.Materialet do të testohen më tej me pajisje të standardizuara, fleksibël dhe të besueshme (të tilla si pajisjet e përshkruara në këtë punë) për të përcaktuar këto marrëdhënie.
Edhe pse ka një gabim total statistikor (0-5%) midis një përsëritjeje të vetme (0-4%) dhe mostrave të analizuara në tre kopje, pajisjet e propozuara në këtë punë rezultuan të jenë një mjet efektiv për testimin e PFE të materialeve të ndryshme.Pëlhura të zakonshme deri në maska mjekësore të certifikueshme.Vlen të theksohet se midis 11 materialeve të testuara për Figurën 3, gabimi i përhapjes σprop tejkalon devijimin standard midis matjeve PFE të një kampioni të vetëm, pra σsd e 9 nga 11 materiale;këto dy përjashtime ndodhin në vlerë shumë të lartë PFE (dmth. maska L2 dhe L3).Edhe pse rezultatet e paraqitura nga Rengasamy et al.Duke treguar se ndryshimi midis mostrave të përsëritura është i vogël (d.m.th., pesë përsëritje <0,29%), [25] ata studiuan materiale me veti të larta filtrimi të njohura të projektuara posaçërisht për prodhimin e maskave: vetë materiali mund të jetë më uniform, dhe testi është gjithashtu Ky zona e gamës PFE mund të jetë më e qëndrueshme.Në përgjithësi, rezultatet e marra duke përdorur pajisjet tona janë në përputhje me të dhënat e PFE dhe standardet e certifikimit të marra nga studiues të tjerë.
Megjithëse PFE është një tregues i rëndësishëm për të matur performancën e një maskë, në këtë pikë duhet t'u kujtojmë lexuesve se një analizë gjithëpërfshirëse e materialeve të maskës së ardhshme duhet të marrë parasysh faktorë të tjerë, domethënë përshkueshmërinë e materialit (d.m.th., përmes rënies së presionit ose testit të presionit diferencial ).Ekzistojnë rregullore në ASTM F2100 dhe F3502.Frymëmarrja e pranueshme është thelbësore për komoditetin e përdoruesit dhe parandalimin e rrjedhjes së skajit të maskës gjatë frymëmarrjes.Meqenëse PFE dhe përshkueshmëria e ajrit të shumë materialeve të zakonshme janë zakonisht në përpjesëtim të zhdrejtë, matja e rënies së presionit duhet të kryhet së bashku me matjen PFE për të vlerësuar më plotësisht performancën e materialit të maskës.
Ne rekomandojmë që udhëzimet për ndërtimin e pajisjeve PFE në përputhje me ASTM F2299 janë thelbësore për përmirësimin e vazhdueshëm të standardeve, gjenerimin e të dhënave kërkimore që mund të krahasohen ndërmjet laboratorëve kërkimorë dhe përmirësimin e filtrimit të aerosolit.Mbështetuni vetëm në standardin NIOSH (ose F3502), i cili specifikon një pajisje të vetme (TSI 8130A) dhe i kufizon studiuesit nga blerja e pajisjeve me çelës në dorë (për shembull, sistemet TSI).Mbështetja në sistemet e standardizuara si TSI 8130A është e rëndësishme për certifikimin standard aktual, por kufizon zhvillimin e maskave, respiratorëve dhe teknologjive të tjera të filtrimit të aerosolit që bien ndesh me përparimin e kërkimit.Vlen të përmendet se standardi NIOSH u zhvillua si një metodë për testimin e respiratorëve në kushtet e vështira që priten kur kjo pajisje nevojitet, por në të kundërt, maskat kirurgjikale testohen me metodat ASTM F2100/F2299.Forma dhe stili i maskave të komunitetit janë më shumë si maska kirurgjikale, që nuk do të thotë se ato kanë performancë të shkëlqyer të efikasitetit të filtrimit si N95.Nëse maskat kirurgjikale vlerësohen ende në përputhje me ASTM F2100/F2299, pëlhurat e zakonshme duhet të analizohen duke përdorur një metodë më afër ASTM F2100/F2299.Për më tepër, ASTM F2299 lejon fleksibilitet shtesë në parametra të ndryshëm (siç janë shpejtësia e rrjedhës së ajrit dhe shpejtësia e sipërfaqes në studimet e efikasitetit të filtrimit), gjë që mund ta bëjë atë një standard të përafërt superior në një mjedis kërkimor.
Koha e postimit: 30 gusht 2021