Centre d'Excel·lència per a Equips i Materials de Protecció (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Canadà
Utilitzeu l'enllaç següent per compartir la versió de text completa d'aquest article amb els vostres amics i col·legues.aprèn més.
Les agències de salut pública recomanen que les comunitats utilitzin màscares per reduir la propagació de malalties transmeses per l'aire com la COVID-19.Quan la màscara actua com un filtre d'alta eficiència, la propagació del virus es reduirà, per la qual cosa és important avaluar l'eficiència de filtració de partícules (PFE) de la màscara.Tanmateix, els elevats costos i els llargs terminis de lliurament associats a l'adquisició d'un sistema PFE clau en mà o la contractació d'un laboratori acreditat dificulten les proves dels materials de filtre.Hi ha clarament la necessitat d'un sistema de prova PFE "personalitzat";tanmateix, els diferents estàndards que prescriuen les proves PFE de màscares (mèdiques) (per exemple, ASTM International, NIOSH) varien molt en la claredat dels seus protocols i directrius.Aquí es descriu el desenvolupament d'un sistema i mètode PFE "intern" per provar màscares en el context dels estàndards de màscares mèdiques actuals.Segons els estàndards internacionals ASTM, el sistema utilitza aerosols d'esferes de làtex (0,1 µm de mida nominal) i utilitza un analitzador de partícules làser per mesurar la concentració de partícules aigües amunt i aigües avall del material de la màscara.Realitzeu mesures de PFE en diversos teixits comuns i màscares mèdiques.El mètode descrit en aquest treball compleix els estàndards actuals de proves de PFE, alhora que proporciona flexibilitat per adaptar-se a les necessitats canviants i a les condicions de filtratge.
Les agències de salut pública recomanen que la població general porti màscares per limitar la propagació de la COVID-19 i altres malalties transmeses per gotes i aerosols.[1] El requisit de portar màscares és efectiu per reduir la transmissió, i [2] indica que les màscares comunitàries no provades proporcionen un filtratge útil.De fet, els estudis de modelització han demostrat que la reducció de la transmissió de COVID-19 és gairebé proporcional al producte combinat de l'efectivitat de la màscara i la taxa d'adopció, i aquestes i altres mesures basades en la població tenen un efecte sinèrgic en la reducció d'hospitalitzacions i morts.[3]
El nombre de màscares mèdiques i respiradors certificats que requereixen els treballadors sanitaris i altres treballadors de primera línia ha augmentat dràsticament, plantejant reptes a les cadenes de fabricació i subministrament existents, i fent que els nous fabricants provessin i certificin ràpidament nous materials.Organitzacions com ASTM International i l'Institut Nacional de Seguretat i Salut Laboral (NIOSH) han desenvolupat mètodes estandarditzats per provar màscares mèdiques;tanmateix, els detalls d'aquests mètodes varien àmpliament i cada organització ha establert els seus propis estàndards de rendiment.
L'eficiència de filtració de partícules (PFE) és la característica més important d'una màscara perquè està relacionada amb la seva capacitat per filtrar partícules petites com els aerosols.Les màscares mèdiques han de complir objectius específics de PFE[4-6] per tal de ser certificades per agències reguladores com ASTM International o NIOSH.Les màscares quirúrgiques estan certificades per ASTM i els respiradors N95 estan certificats per NIOSH, però ambdues màscares han de superar uns valors de tall PFE específics.Per exemple, les màscares N95 han d'aconseguir una filtració del 95% per als aerosols composts per partícules de sal amb un diàmetre mitjà de recompte de 0,075 µm, mentre que les màscares quirúrgiques ASTM 2100 L3 han d'aconseguir una filtració del 98% per als aerosols composts per boles de làtex amb un diàmetre mitjà de 0,1 µm. .
Les dues primeres opcions són cares (> 1.000 dòlars per mostra de prova, estimat en > 150.000 dòlars per a equips especificats) i durant la pandèmia de COVID-19, hi ha retards a causa dels llargs terminis de lliurament i problemes de subministrament.L'elevat cost de les proves PFE i els drets d'accés limitats, combinats amb la manca d'orientació coherent sobre avaluacions de rendiment estandarditzades, han portat els investigadors a utilitzar una varietat de sistemes de proves personalitzats, que sovint es basen en un o més estàndards per a màscares mèdiques certificades.
Els equips especials de prova de material de màscara que es troben a la literatura existent solen ser similars als estàndards NIOSH o ASTM F2100/F2299 esmentats anteriorment.No obstant això, els investigadors tenen l'oportunitat de triar o canviar el disseny o els paràmetres de funcionament segons les seves preferències.Per exemple, s'han utilitzat canvis en la velocitat superficial de la mostra, el cabal d'aire/aerosol, la mida de la mostra (àrea) i la composició de partícules d'aerosol.Molts estudis recents han utilitzat equips personalitzats per avaluar els materials de la màscara.Aquests equips utilitzen aerosols de clorur de sodi i estan a prop dels estàndards de NIOSH.Per exemple, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) i Joo et al.(2021) Tots els equips construïts produiran aerosol de clorur de sodi (diverses mides), que es neutralitza per càrrega elèctrica, es dilueix amb aire filtrat i s'envia a la mostra de material, on mesura òptica de partícules, partícules condensades de diverses mesures de concentració de partícules combinades [9, 14-16] Konda et al.(2020) i Hao et al.(2020) Es va construir un dispositiu similar, però el neutralitzador de càrrega no estava inclòs.[8, 17] En aquests estudis, la velocitat de l'aire a la mostra va variar entre 1 i 90 L min-1 (de vegades per detectar efectes flux/velocitat);tanmateix, la velocitat superficial estava entre 5,3 i 25 cm s-1 entre.La mida de la mostra sembla variar entre ≈3,4 i 59 cm2.
Al contrari, hi ha pocs estudis sobre l'avaluació de materials de màscara a través d'equips que utilitzen aerosol de làtex, que s'acosten a l'estàndard ASTM F2100/F2299.Per exemple, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) i Lu et al.(2020) Va construir un dispositiu per produir aerosol de làtex de poliestirè, que es va diluir i es va enviar a mostres de material, on es van utilitzar diversos analitzadors de partícules o analitzadors de mida de partícules de mobilitat d'escaneig per mesurar la concentració de partícules.[18-20] I Lu et al.Es va utilitzar un neutralitzador de càrrega aigües avall del seu generador d'aerosols, i els autors dels altres dos estudis no.El cabal d'aire a la mostra també va canviar lleugerament, però dins dels límits de l'estàndard F2299, de ≈7,3 a 19 L min-1.La velocitat superficial de l'aire estudiada per Bagheri et al.és de 2 i 10 cm s–1 (dins del rang estàndard), respectivament.I Lu et al., i Shakya et al.[18-20] A més, l'autor i Shakya et al.esferes de làtex provades de diferents mides (és a dir, en general, de 20 nm a 2500 nm).I Lu et al.Almenys en algunes de les seves proves, utilitzen la mida de partícula especificada de 100 nm (0,1 µm).
En aquest treball, descrivim els reptes als quals ens enfrontem per crear un dispositiu PFE que s'ajusti al màxim als estàndards ASTM F2100/F2299 existents.Entre els principals estàndards populars (és a dir, NIOSH i ASTM F2100/F2299), l'estàndard ASTM proporciona una major flexibilitat en paràmetres (com el cabal d'aire) per estudiar el rendiment de filtrat que pot afectar el PFE en màscares no mèdiques.Tanmateix, com hem demostrat, aquesta flexibilitat proporciona un nivell addicional de complexitat en el disseny d'aquests equips.
Els productes químics es van comprar a Sigma-Aldrich i es van utilitzar tal qual.El monòmer d'estirè (≥99%) es purifica a través d'una columna de vidre que conté un eliminador d'inhibidors d'alúmina, que està dissenyat per eliminar el tert-butilcatecol.L'aigua desionitzada (≈0,037 µS cm–1) prové del sistema de purificació d'aigua Sartorius Arium.
El teixit lli 100% cotó (Muslin CT) amb un pes nominal de 147 gm-2 prové de Veratex Lining Ltd., QC, i la barreja de bambú/spandex prové de D. Zinman Textiles, QC.Altres materials de màscara candidats provenen de minoristes locals de teixits (Fabricland).Aquests materials inclouen dos teixits diferents de cotó 100% (amb estampats diferents), un teixit de punt de cotó/spandex, dos teixits de punt de cotó/polièster (un "universal" i un de "teixit de jersei") i una barreja de cotó/polipropilè no teixit. material de batut de cotó.La taula 1 mostra un resum de les propietats conegudes del teixit.Per tal de comparar el nou equipament, es van obtenir màscares mèdiques certificades d'hospitals locals, incloses màscares mèdiques certificades ASTM 2100 Nivell 2 (L2) i Nivell 3 (L3; Halyard) i respiradors N95 (3M).
Es va tallar una mostra circular d'aproximadament 85 mm de diàmetre de cada material a provar;no es van fer més modificacions al material (per exemple, rentat).Fixeu el bucle de tela al suport de mostres del dispositiu PFE per a la prova.El diàmetre real de la mostra en contacte amb el flux d'aire és de 73 mm i la resta de materials s'utilitzen per fixar la mostra amb força.Per a la màscara muntada, el costat que toca la cara està lluny de l'aerosol del material subministrat.
Síntesi d'esferes de làtex de poliestirè aniònic monodispers per polimerització en emulsió.Segons el procediment descrit a l'estudi anterior, la reacció es va dur a terme en un mode semi-batch de fam de monòmers.[21, 22] Afegiu aigua desionitzada (160 ml) a un matràs de fons rodó de tres colls de 250 ml i col·loqueu-lo en un bany d'oli agitat.A continuació, es va purgar el matràs amb nitrogen i es va afegir un monòmer d'estirè lliure d'inhibidors (2, 1 ml) al matràs agitat i purgat.Després de 10 minuts a 70 °C, afegiu laurilsulfat de sodi (0,235 g) dissolt en aigua desionitzada (8 ml).Després de 5 minuts més, es va afegir persulfat de potassi (0,5 g) dissolt en aigua desionitzada (2 ml).Durant les properes 5 hores, utilitzeu una bomba de xeringa per injectar lentament estirè sense inhibidor addicional (20 ml) al matràs a una velocitat de 66 µL min-1.Un cop finalitzada la infusió d'estirè, la reacció va continuar durant 17 hores més.A continuació, es va obrir el matràs i es va refredar per acabar la polimerització.L'emulsió de làtex de poliestirè sintetitzada es va dialitzar contra aigua desionitzada en un tub de diàlisi SnakeSkin (tall de pes molecular de 3500 Da) durant cinc dies i l'aigua desionitzada es va substituir cada dia.Retirar l'emulsió del tub de diàlisi i guardar-la a la nevera a 4 °C fins al seu ús.
La dispersió de la llum dinàmica (DLS) es va realitzar amb l'analitzador Brookhaven 90Plus, la longitud d'ona del làser era de 659 nm i l'angle del detector era de 90 °.Utilitzeu el programari de solució de partícules integrat (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) per analitzar les dades.La suspensió de làtex es dilueix amb aigua desionitzada fins que el recompte de partícules és d'aproximadament 500 mil recomptes per segon (kcps).Es va determinar que la mida de les partícules era de 125 ± 3 nm i la polidispersitat informada era de 0,289 ± 0,006.
Es va utilitzar un analitzador de potencial zeta ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.) per obtenir el valor mesurat del potencial zeta en el mode de dispersió de la llum d'anàlisi de fase.La mostra es va preparar afegint una alíquota de làtex a una solució de NaCl de 5 × 10-3m i tornant a diluir la suspensió de làtex per aconseguir un recompte de partícules d'aproximadament 500 kcps.Es van realitzar cinc mesuraments repetits (cadascun format per 30 execucions), donant lloc a un valor potencial zeta de -55,1 ± 2,8 mV, on l'error representa la desviació estàndard del valor mitjà de les cinc repeticions.Aquestes mesures indiquen que les partícules estan carregades negativament i formen una suspensió estable.Les dades de potencial zeta i DLS es poden trobar a les taules d'informació de suport S2 i S3.
Hem construït l'equip d'acord amb les normes ASTM International, tal com es descriu a continuació i es mostra a la figura 1. El generador d'aerosols del mòdul d'atomització Blaustein d'un sol raig (BLAM; CHTech) s'utilitza per produir aerosols que contenen boles de làtex.El corrent d'aire filtrat (obtingut a través dels filtres GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP i 0,2 µm POLYCAP TF en sèrie) entra al generador d'aerosols a una pressió de 20 psi (6,9 kPa) i atomitza una part dels 5 mg L-1. suspensió El líquid s'injecta a la bola de làtex de l'equip mitjançant una bomba de xeringa (KD Scientific Model 100).Les partícules humides aerosolitzades s'assequen fent passar el corrent d'aire que surt del generador d'aerosols a través d'un intercanviador de calor tubular.L'intercanviador de calor consta d'un tub d'acer inoxidable de 5/8 polzades amb una bobina de calefacció de 8 peus de llarg.La sortida és de 216 W (BriskHeat).Segons el seu dial ajustable, la sortida de l'escalfador s'estableix al 40% del valor màxim del dispositiu (≈86 W);això produeix una temperatura mitjana de la paret exterior de 112 °C (desviació estàndard ≈1 °C), que es determina mitjançant una mesura de termoparell muntat a la superfície (Taylor USA).La figura S4 de la informació de suport resumeix el rendiment de l'escalfador.
A continuació, les partícules atomitzades seques es barregen amb un volum més gran d'aire filtrat per aconseguir un cabal d'aire total de 28,3 L min-1 (és a dir, 1 peu cúbic per minut).Aquest valor es va escollir perquè és el cabal precís del mostreig de l'instrument analitzador de partícules làser aigües avall del sistema.El corrent d'aire que transporta les partícules de làtex s'envia a una de les dues cambres verticals idèntiques (és a dir, tubs d'acer inoxidable de paret llisa): una cambra de "control" sense material de màscara, o una cambra de "mostra" de tall circular que es pot utilitzar desmuntable El suport de la mostra s'insereix fora de la tela.El diàmetre interior de les dues cambres és de 73 mm, que coincideix amb el diàmetre interior del suport de la mostra.El suport de mostres utilitza anells ranurats i cargols encastats per tancar bé el material de la màscara i, a continuació, inserir el suport desmuntable a l'espai de la cambra de la mostra i segellar-lo fermament al dispositiu amb juntes i pinces de goma (figura S2, informació de suport).
El diàmetre de la mostra de teixit en contacte amb el flux d'aire és de 73 mm (àrea = 41,9 cm2);es segella a la cambra de mostra durant la prova.El flux d'aire que surt de la cambra de "control" o "mostra" es transfereix a un analitzador de partícules làser (sistema de mesura de partícules LASAIR III 110) per mesurar el nombre i la concentració de partícules de làtex.L'analitzador de partícules especifica els límits inferior i superior de concentració de partícules, respectivament 2 × 10-4 i ≈34 partícules per peu cúbic (7 i ≈950 000 partícules per peu cúbic).Per a la mesura de la concentració de partícules de làtex, la concentració de partícules s'indica en una "caixa" amb un límit inferior i un límit superior de 0,10-0,15 µm, corresponent a la mida aproximada de les partícules de làtex singlet a l'aerosol.Tanmateix, es poden utilitzar altres mides de contenidors i es poden avaluar múltiples contenidors alhora, amb una mida màxima de partícules de 5 µm.
L'equip també inclou altres equips, com ara equips per rentar la cambra i l'analitzador de partícules amb aire filtrat net, així com les vàlvules i els instruments necessaris (Figura 1).Els diagrames complets de canonades i instrumentació es mostren a la figura S1 i la taula S1 de la informació de suport.
Durant l'experiment, la suspensió de làtex es va injectar al generador d'aerosols a un cabal de ≈60 a 100 µL min-1 per mantenir una sortida estable de partícules, aproximadament 14-25 partícules per centímetre cúbic (400 000 per centímetre cúbic) 700 000 partícules).peus) en un contenidor amb una mida de 0,10-0,15 µm.Aquest rang de cabal es requereix a causa dels canvis observats en la concentració de partícules de làtex aigües avall del generador d'aerosols, que es poden atribuir als canvis en la quantitat de suspensió de làtex capturada per la trampa de líquids del generador d'aerosols.
Per mesurar el PFE d'una mostra de teixit determinada, l'aerosol de partícules de làtex es transfereix primer a través de la sala de control i després es dirigeix a l'analitzador de partícules.Mesura contínuament la concentració de tres partícules en ràpida successió, cadascuna amb una durada d'un minut.L'analitzador de partícules informa de la concentració mitjana de temps de partícules durant l'anàlisi, és a dir, la concentració mitjana de partícules en un minut (28,3 L) de la mostra.Després de prendre aquestes mesures de referència per establir un recompte de partícules i un cabal de gas estables, l'aerosol es transfereix a la cambra de mostra.Una vegada que el sistema arriba a l'equilibri (normalment 60-90 segons), es fan altres tres mesures consecutives d'un minut en ràpida successió.Aquestes mesures de mostra representen la concentració de partícules que passen per la mostra de teixit.Posteriorment, dividint el flux d'aerosol de nou a la sala de control, es van prendre altres tres mesures de concentració de partícules des de la sala de control per verificar que la concentració de partícules aigües amunt no va canviar substancialment durant tot el procés d'avaluació de la mostra.Atès que el disseny de les dues cambres és el mateix, excepte que la cambra de mostra pot acomodar el suport de la mostra, les condicions de flux a la cambra es poden considerar iguals, de manera que la concentració de partícules en el gas que surt de la cambra de control i la cambra de mostra. es pot comparar.
Per mantenir la vida útil de l'instrument analitzador de partícules i eliminar les partícules d'aerosol del sistema entre cada prova, utilitzeu un raig d'aire filtrat HEPA per netejar l'analitzador de partícules després de cada mesura i netegeu la cambra de mostra abans de canviar les mostres.Consulteu la figura S1 a la informació de suport per obtenir un diagrama esquemàtic del sistema de rentat d'aire del dispositiu PFE.
Aquest càlcul representa una sola mesura de PFE "repetida" per a una sola mostra de material i és equivalent al càlcul de PFE a ASTM F2299 (equació (2)).
Els materials descrits al § 2.1 es van desafiar amb aerosols de làtex mitjançant l'equip PFE descrit al § 2.3 per determinar la seva idoneïtat com a materials de màscara.La figura 2 mostra les lectures obtingudes de l'analitzador de concentració de partícules i es mesuren al mateix temps els valors de PFE de teixits de jersei i materials de batut.Es van realitzar tres anàlisis de mostres per a un total de dos materials i sis repeticions.Evidentment, la primera lectura d'un conjunt de tres lectures (ombrejat amb un color més clar) sol ser diferent de les altres dues lectures.Per exemple, la primera lectura difereix de la mitjana de les altres dues lectures en els 12-15 triples de la figura 2 en més d'un 5%.Aquesta observació està relacionada amb l'equilibri d'aire que conté aerosols que flueix a través de l'analitzador de partícules.Tal com es va comentar a Materials i mètodes, les lectures d'equilibri (segon i tercer control i lectures de mostres) es van utilitzar per calcular el PFE en tons blau fosc i vermell a la figura 2, respectivament.En general, el valor mitjà de PFE de les tres rèpliques és del 78% ± 2% per al teixit de jersei i del 74% ± 2% per al material de batut de cotó.
Per comparar el rendiment del sistema, també es van avaluar màscares mèdiques certificades ASTM 2100 (L2, L3) i respiradors NIOSH (N95).L'estàndard ASTM F2100 estableix que l'eficiència de filtració de partícules submicròniques de partícules de 0,1 µm de màscares de nivell 2 i nivell 3 sigui ≥ 95% i ≥ 98%, respectivament.[5] De la mateixa manera, els respiradors N95 certificats per NIOSH han de mostrar una eficiència de filtració ≥95% per a nanopartícules de NaCl atomitzades amb un diàmetre mitjà de 0,075 µm.[24] Rengasamy et al.Segons els informes, màscares N95 similars mostren un valor de PFE del 99,84% al 99,98% [25] Zangmeister et al.Segons els informes, el seu N95 produeix una eficiència de filtració mínima superior al 99,9%, [14] mentre que Joo et al.Segons els informes, les màscares 3M N95 van produir el 99% de PFE (partícules de 300 nm), [16] i Hao et al.El N95 PFE reportat (partícules de 300 nm) és del 94,4%.[17] Per a les dues màscares N95 impugnades per Shakya et al.amb boles de làtex de 0,1 µm, el PFE va baixar aproximadament entre un 80% i un 100%.[19] Quan Lu et al.Utilitzant boles de làtex de la mateixa mida per avaluar màscares N95, es calcula que el PFE mitjà és del 93,8%.[20] Els resultats obtinguts amb l'equip descrit en aquest treball mostren que el PFE de la màscara N95 és del 99,2 ± 0,1%, la qual cosa està d'acord amb la majoria d'estudis anteriors.
Les màscares quirúrgiques també s'han provat en diversos estudis.Les màscares quirúrgiques de Hao et al.van mostrar un PFE (partícules de 300 nm) del 73, 4%, [17] mentre que les tres màscares quirúrgiques provades per Drewnick et al.El PFE produït oscil·la entre aproximadament el 60% i gairebé el 100%.[15] (Aquesta darrera màscara pot ser un model certificat.) Tanmateix, Zangmeister et al.Segons els informes, l'eficiència de filtració mínima de les dues màscares quirúrgiques provades és només lleugerament superior al 30%, [14] molt inferior a les màscares quirúrgiques provades en aquest estudi.De la mateixa manera, la "màscara quirúrgica blava" provada per Joo et al.Demostreu que PFE (partícules de 300 nm) és només el 22%.[16] Shakya et al.va informar que el PFE de les màscares quirúrgiques (utilitzant partícules de làtex de 0,1 µm) va disminuir aproximadament entre un 60 i un 80%.[19] Utilitzant boles de làtex de la mateixa mida, la màscara quirúrgica de Lu et al. va produir un resultat mitjà de PFE del 80,2%.[20] En comparació, el PFE de la nostra màscara L2 és del 94,2 ± 0,6% i el PFE de la màscara L3 és del 94,9 ± 0,3%.Tot i que aquests PFE superen molts PFE en la literatura, hem de tenir en compte que gairebé no hi ha cap nivell de certificació esmentat en la investigació anterior i les nostres màscares quirúrgiques han obtingut la certificació de nivell 2 i nivell 3.
De la mateixa manera que es van analitzar els materials de màscara candidats a la figura 2, es van realitzar tres proves amb els altres sis materials per determinar la seva idoneïtat a la màscara i demostrar el funcionament del dispositiu PFE.La figura 3 representa els valors de PFE de tots els materials provats i els compara amb els valors de PFE obtinguts avaluant els materials de màscara L3 i N95 certificats.De les 11 màscares/materials de màscares candidats seleccionats per a aquest treball, es pot veure clarament una àmplia gamma de rendiment de PFE, que va des del ≈10% fins a prop del 100%, d'acord amb altres estudis [8, 9, 15] i descriptors de la indústria. No hi ha una relació clara entre PFE i PFE.Per exemple, materials amb composició similar (dues mostres de cotó 100% i muselina de cotó) presenten valors de PFE molt diferents (14%, 54% i 13%, respectivament).Però és essencial que el rendiment baix (per exemple, 100% cotó A; PFE ≈ 14%), rendiment mitjà (per exemple, 70%/30% barreja de cotó/polièster; PFE ≈ 49%) i alt rendiment (per exemple, Teixit de jersei; PFE ≈ 78%) El teixit es pot identificar clarament mitjançant l'equip PFE descrit en aquest treball.Especialment els teixits de jersei i els materials de batut de cotó van funcionar molt bé, amb PFE que van del 70% al 80%.Aquests materials d'alt rendiment es poden identificar i analitzar amb més detall per entendre les característiques que contribueixen al seu alt rendiment de filtració.Tanmateix, volem recordar que com que els resultats de PFE de materials amb descripcions similars de la indústria (és a dir, materials de cotó) són molt diferents, aquestes dades no indiquen quins materials són àmpliament útils per a màscares de tela, i no pretenem inferir les propietats- categories materials.La relació de rendiment.Proporcionem exemples específics per demostrar el calibratge, mostrar que la mesura cobreix tot el rang d'eficiència de filtració possible i donar la mida de l'error de mesura.
Hem obtingut aquests resultats de PFE per demostrar que el nostre equip té una àmplia gamma de capacitats de mesura, un error baix i comparat amb les dades obtingudes a la literatura.Per exemple, Zangmeister et al.S'informa dels resultats PFE de diversos teixits de cotó (per exemple, "Cotton 1-11") (de 89 a 812 fils per polzada).En 9 dels 11 materials, l'"eficiència de filtració mínima" oscil·la entre el 0% i el 25%;el PFE dels altres dos materials és d'un 32%.[14] De la mateixa manera, Konda et al.S'informa de les dades de PFE de dos teixits de cotó (80 i 600 TPI; 153 i 152 gm-2).El PFE oscil·la entre el 7% i el 36% i el 65% i el 85%, respectivament.En l'estudi de Drewnick et al., en teixits de cotó d'una sola capa (és a dir, cotó, punt de cotó, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), el rang de material PFE és d'entre el 10% i el 30%.En l'estudi de Joo et al., el seu material 100% cotó té un PFE del 8% (partícules de 300 nm).Bagheri et al.utilitza partícules de làtex de poliestirè de 0,3 a 0,5 µm.Es va mesurar el PFE de sis materials de cotó (120-200 TPI; 136-237 gm-2), que va del 0% al 20%.[18] Per tant, la majoria d'aquests materials estan d'acord amb els resultats PFE dels nostres tres teixits de cotó (és a dir, Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A i B), i la seva eficiència de filtració mitjana és del 13%, 14% i respectivament.54%.Aquests resultats indiquen que hi ha grans diferències entre els materials de cotó i que les propietats del material que condueixen a un PFE elevat (és a dir, el cotó de 600 TPI de Konda et al.; el nostre cotó B) es comprenen poc.
Quan fem aquestes comparacions, admetem que és difícil trobar materials provats a la literatura que tinguin les mateixes característiques (és a dir, composició del material, teixit i teixit, TPI, pes, etc.) que els materials provats en aquest estudi, i per tant, no es poden comparar directament.A més, les diferències en els instruments utilitzats pels autors i la manca d'estandardització dificulten fer bones comparacions.No obstant això, està clar que la relació rendiment/rendiment dels teixits ordinaris no s'entén bé.Els materials es provaran posteriorment amb equips estandarditzats, flexibles i fiables (com els equips descrits en aquest treball) per determinar aquestes relacions.
Tot i que hi ha un error estadístic total (0-5%) entre una única rèplica (0-4%) i les mostres analitzades per triplicat, l'equip proposat en aquest treball va demostrar ser una eina eficaç per provar PFE de diversos materials.Teixits normals per a màscares mèdiques certificables.Val la pena assenyalar que entre els 11 materials provats per a la figura 3, l'error de propagació σprop supera la desviació estàndard entre les mesures de PFE d'una sola mostra, és a dir, la σsd de 9 d'11 materials;aquestes dues excepcions es produeixen en un valor PFE molt alt (és a dir, màscara L2 i L3).Tot i que els resultats presentats per Rengasamy et al.Demostrant que la diferència entre mostres repetides és petita (és a dir, cinc repeticions <0,29%), [25] van estudiar materials amb altes propietats de filtratge conegudes dissenyats específicament per a la fabricació de màscares: el material en si pot ser més uniforme i la prova també és. L'àrea del rang PFE pot ser més consistent.En general, els resultats obtinguts amb els nostres equips són coherents amb les dades de PFE i els estàndards de certificació obtinguts per altres investigadors.
Tot i que el PFE és un indicador important per mesurar el rendiment d'una màscara, en aquest punt hem de recordar als lectors que una anàlisi exhaustiva dels futurs materials de la màscara ha de tenir en compte altres factors, és a dir, la permeabilitat del material (és a dir, mitjançant la caiguda de pressió o la prova de pressió diferencial). ).Hi ha regulacions en ASTM F2100 i F3502.La transpirabilitat acceptable és essencial per a la comoditat de l'usuari i evitar les fuites de la vora de la màscara durant la respiració.Com que el PFE i la permeabilitat a l'aire de molts materials comuns solen ser inversament proporcionals, la mesura de la caiguda de pressió s'ha de realitzar juntament amb la mesura de PFE per avaluar més completament el rendiment del material de la màscara.
Recomanem que les directrius per construir equips PFE d'acord amb ASTM F2299 siguin essencials per a la millora contínua dels estàndards, la generació de dades d'investigació que es puguin comparar entre els laboratoris d'investigació i la millora de la filtració d'aerosols.Només confieu en l'estàndard NIOSH (o F3502), que especifica un únic dispositiu (TSI 8130A) i restringeix els investigadors a comprar dispositius clau en mà (per exemple, sistemes TSI).La confiança en sistemes estandarditzats com TSI 8130A és important per a la certificació estàndard actual, però limita el desenvolupament de màscares, respiradors i altres tecnologies de filtració d'aerosols que van en contra del progrés de la investigació.Val la pena assenyalar que l'estàndard NIOSH es va desenvolupar com un mètode per provar els respiradors en les dures condicions que s'esperaven quan es necessita aquest equip, però en canvi, les màscares quirúrgiques es posen a prova mitjançant mètodes ASTM F2100/F2299.La forma i l'estil de les màscares comunitàries s'assembla més a màscares quirúrgiques, la qual cosa no vol dir que tinguin un excel·lent rendiment d'eficiència de filtració com N95.Si les màscares quirúrgiques encara s'avaluen d'acord amb ASTM F2100/F2299, els teixits ordinaris s'han d'analitzar mitjançant un mètode més proper a ASTM F2100/F2299.A més, ASTM F2299 permet una flexibilitat addicional en diferents paràmetres (com ara el cabal d'aire i la velocitat superficial en estudis d'eficiència de filtració), cosa que pot convertir-lo en un estàndard superior aproximat en un entorn de recerca.
Hora de publicació: 30-agost-2021