Center of Excellence for Protective Equipment and Materials (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Gunakake link ing ngisor iki kanggo nuduhake versi teks lengkap artikel iki karo kanca lan kolega.sinau liyane.
Badan kesehatan masyarakat nyaranake supaya masyarakat nggunakake topeng kanggo nyuda panyebaran penyakit udhara kayata COVID-19.Nalika topeng tumindak minangka panyaring efisiensi dhuwur, panyebaran virus bakal suda, mula penting kanggo ngevaluasi efisiensi filtrasi partikel (PFE) topeng.Nanging, biaya dhuwur lan wektu timbal dawa sing ana gandhengane karo tuku sistem PFE turnkey utawa nyewa laboratorium akreditasi ngalangi tes bahan saringan.Ana cetha perlu kanggo sistem test PFE "selaras";Nanging, macem-macem standar sing menehi tes PFE kanggo topeng (medical) (contone, ASTM International, NIOSH) beda-beda banget babagan kejelasan protokol lan pedomane.Ing kene, pangembangan sistem lan metode PFE "internal" kanggo nguji topeng ing konteks standar topeng medis saiki diterangake.Miturut standar internasional ASTM, sistem kasebut nggunakake aerosol bal lateks (ukuran nominal 0.1 µm) lan nggunakake penganalisis partikel laser kanggo ngukur konsentrasi partikel ing hulu lan hilir materi topeng.Tindakake pangukuran PFE ing macem-macem kain umum lan topeng medis.Cara sing diterangake ing karya iki cocog karo standar tes PFE saiki, nalika nyedhiyakake keluwesan kanggo ngganti kabutuhan lan kahanan nyaring.
Badan kesehatan umum nyaranake supaya masarakat umum nganggo topeng kanggo mbatesi panyebaran COVID-19 lan penyakit tetesan lan aerosol liyane.[1] Syarat kanggo nyandhang topeng efektif kanggo nyuda transmisi, lan [2] nuduhake yen topeng komunitas sing durung diuji nyedhiyakake nyaring sing migunani.Nyatane, panaliten model nuduhake manawa nyuda transmisi COVID-19 meh sebanding karo produk gabungan efektifitas topeng lan tingkat adopsi, lan langkah-langkah adhedhasar populasi liyane duwe efek sinergis kanggo nyuda rawat inap lan tiwas.[3]
Jumlah topeng lan respirator medis sing disertifikasi sing dibutuhake dening petugas kesehatan lan buruh ngarep liyane saya tambah akeh, nyebabake tantangan kanggo manufaktur lan rantai pasokan sing wis ana, lan nyebabake produsen anyar nyoba cepet lan menehi sertifikasi bahan anyar.Organisasi kayata ASTM International lan National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) wis ngembangake metode standar kanggo nguji topeng medis;Nanging, rincian cara iki beda-beda, lan saben organisasi wis netepake standar kinerja dhewe.
Efisiensi filtrasi partikel (PFE) minangka karakteristik topeng sing paling penting amarga ana gandhengane karo kemampuan kanggo nyaring partikel cilik kayata aerosol.Topeng medis kudu nyukupi target PFE tartamtu [4-6] supaya bisa disertifikasi dening lembaga pangaturan kayata ASTM International utawa NIOSH.Topeng bedah disertifikasi dening ASTM, lan respirator N95 disertifikasi dening NIOSH, nanging loro topeng kasebut kudu ngliwati nilai potong PFE tartamtu.Contone, topeng N95 kudu entuk filtrasi 95% kanggo aerosol sing kasusun saka partikel uyah kanthi diameter rata-rata 0,075 µm, dene topeng bedah ASTM 2100 L3 kudu entuk filtrasi 98% kanggo aerosol sing kasusun saka bal lateks kanthi diameter rata-rata 0,1 µm Filter. .
Rong pilihan pisanan larang (> $ 1,000 saben conto tes, kira-kira $ 150,000 kanggo peralatan tartamtu), lan sajrone pandemi COVID-19, ana wektu tundha amarga wektu pangiriman sing dawa lan masalah pasokan.Biaya tes PFE sing dhuwur lan hak akses winates-digabungake karo kurang panuntun dhumateng koheren babagan evaluasi kinerja standar-wis mimpin peneliti kanggo nggunakake macem-macem sistem testing khusus, kang asring adhedhasar siji utawa luwih standar kanggo topeng medical certified.
Peralatan uji coba bahan topeng khusus sing ditemokake ing literatur sing ana biasane padha karo standar NIOSH utawa ASTM F2100 / F2299 sing kasebut ing ndhuwur.Nanging, peneliti duwe kesempatan kanggo milih utawa ngganti desain utawa paramèter operasi miturut preferensi.Contone, owah-owahan ing kecepatan lumahing sampel, tingkat aliran udara/aerosol, ukuran sampel (luas), lan komposisi partikel aerosol wis digunakake.Akeh panaliten anyar sing nggunakake peralatan khusus kanggo ngevaluasi bahan topeng.Peralatan kasebut nggunakake aerosol natrium klorida lan cedhak karo standar NIOSH.Contone, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) lan Joo et al.(2021) Kabeh peralatan sing dibangun bakal ngasilake aerosol natrium klorida (macem-macem ukuran), sing dinetralake kanthi muatan listrik, diencerke karo hawa sing disaring lan dikirim menyang sampel materi, ing ngendi ukuran partikel optik, partikel kondensasi saka macem-macem pangukuran konsentrasi partikel Gabungan [9, 14-16] Konda et al.(2020) lan Hao et al.(2020) Piranti sing padha dibangun, nanging neutralizer pangisian daya ora kalebu.[8, 17] Ing panliten kasebut, kecepatan udara ing sampel beda-beda antarane 1 lan 90 L min-1 (kadhangkala kanggo ndeteksi efek aliran / kecepatan);Nanging, kacepetan lumahing ana antarane 5,3 lan 25 cm s-1 antarane.Ukuran sampel katon beda-beda antarane ≈3,4 lan 59 cm2.
Kosok baline, ana sawetara panaliten babagan evaluasi bahan topeng liwat peralatan nggunakake aerosol lateks, sing cedhak karo standar ASTM F2100 / F2299.Contone, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) lan Lu et al.(2020) Nggawe piranti kanggo ngasilake aerosol lateks polystyrene, sing diencerke lan dikirim menyang conto materi, ing ngendi macem-macem analisa partikel utawa analisa ukuran partikel mobilitas mindhai digunakake kanggo ngukur konsentrasi partikel.[18-20] Lan Lu et al.Neutralizer pangisian daya digunakake ing hilir generator aerosol, lan penulis saka rong studi liyane ora.Tingkat aliran udara ing sampel uga rada owah-nanging ing watesan standar F2299-saka ≈7.3 nganti 19 L min-1.Kecepatan lumahing udhara sing diteliti dening Bagheri et al.yaiku 2 lan 10 cm s–1 (ing kisaran standar).Lan Lu et al., lan Shakya et al.[18-20] Kajaba iku, penulis lan Shakya et al.bola lateks sing diuji saka macem-macem ukuran (yaiku, sakabèhé, 20 nm nganti 2500 nm).Lan Lu et al.Paling ora ing sawetara tes, nggunakake ukuran partikel 100 nm (0,1 µm) sing ditemtokake.
Ing karya iki, kita njlèntrèhaké tantangan sing kita adhepi nalika nggawe piranti PFE sing salaras karo standar ASTM F2100/F2299 sing ana.Antarane standar populer utama (IE NIOSH lan ASTM F2100 / F2299), standar ASTM menehi keluwesan luwih ing paramèter (kayata tingkat aliran udara) kanggo sinau kinerja nyaring sing bisa mengaruhi PFE ing topeng non-medis.Nanging, kaya sing dituduhake, keluwesan iki menehi tingkat kerumitan tambahan kanggo ngrancang peralatan kasebut.
Bahan kimia kasebut dituku saka Sigma-Aldrich lan digunakake minangka.Monomer styrene (≥99%) diresiki liwat kolom kaca sing ngemot penghapus inhibitor alumina, sing dirancang kanggo mbusak tert-butylcatechol.Banyu deionisasi (≈0,037 µS cm–1) asalé saka sistem pemurnian banyu Sartorius Arium.
100% katun tenunan polos (Muslin CT) kanthi bobot nominal 147 gm-2 asalé saka Veratex Lining Ltd., QC, lan campuran bambu/spandex asalé saka D. Zinman Textiles, QC.Bahan topeng calon liyane asale saka pengecer kain lokal (Fabricland).Bahan kasebut kalebu rong kain tenun katun 100% sing beda (kanthi cetakan sing beda-beda), siji kain rajutan katun/spandex, rong kain rajutan katun/poliester (siji "universal" lan siji "kain sweter") lan campuran katun / polipropilena non-anyaman bahan katun primisima.Tabel 1 nuduhake ringkesan sifat kain sing dikenal.Kanggo benchmark peralatan anyar, topeng medis sing disertifikasi dipikolehi saka rumah sakit lokal, kalebu topeng medis sing disertifikasi ASTM 2100 Level 2 (L2) lan Level 3 (L3; Halyard) lan respirator N95 (3M).
Sampel bunder kanthi diameter kira-kira 85 mm dipotong saka saben materi sing bakal diuji;ora ana modifikasi luwih lanjut kanggo materi (contone, ngumbah).Clamp daur ulang kain ing wadhah sampel piranti PFE kanggo testing.Dhiameter nyata sampel ing kontak karo aliran udara punika 73 mm, lan bahan isih digunakake kanggo tightly ndandani sampel.Kanggo topeng sing dirakit, sisih sing ndemek pasuryan adoh saka aerosol saka materi sing diwenehake.
Sintesis bola lateks polystyrene anionik monodisperse kanthi polimerisasi emulsi.Miturut prosedur sing diterangake ing panliten sadurunge, reaksi kasebut ditindakake ing mode semi-batch saka keluwen monomer.[21, 22] Tambah banyu deionisasi (160 mL) menyang 250 mL labu ngisor bunder gulu telu lan sijine ing adus lenga aduk.Labu banjur diresiki nganggo nitrogen lan monomer stirena bebas inhibitor (2,1 mL) ditambahake ing labu sing wis diresiki lan diaduk.Sawise 10 menit ing suhu 70 °C, tambahake sodium lauryl sulfate (0,235 g) sing larut ing banyu deionisasi (8 ml).Sawise 5 menit liyane, kalium persulfat (0,5 g) larut ing banyu deionisasi (2 mL) ditambahake.Sajrone 5 jam sabanjure, gunakake pompa syringe kanggo nyuntikake stirena bebas inhibitor tambahan (20 ml) menyang labu kanthi kecepatan 66 µL min-1.Sawise infus styrene rampung, reaksi kasebut diterusake sajrone 17 jam liyane.Banjur flask dibukak lan digawe adhem kanggo mungkasi polimerisasi.Emulsi lateks polystyrene sing disintesis didialisis marang banyu deionisasi ing tabung dialisis SnakeSkin (potongan bobot molekul 3500 Da) suwene limang dina, lan banyu deionisasi diganti saben dina.Copot emulsi saka tabung dialisis lan simpen ing kulkas ing suhu 4 ° C nganti digunakake.
Dynamic light scattering (DLS) dileksanakake karo Brookhaven 90Plus analyzer, dawa gelombang laser 659 nm, lan sudut detektor 90 °.Gunakake software solusi partikel dibangun ing (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) kanggo njelasno data.Suspensi lateks diencerke karo banyu deionisasi nganti jumlah partikel kira-kira 500 ewu count per detik (kcps).Ukuran partikel ditemtokake dadi 125 ± 3 nm, lan polydispersity sing dilapurake yaiku 0,289 ± 0,006.
Analisa potensial ZetaPlus zeta (Brookhaven Instruments Corp.) digunakake kanggo entuk nilai sing diukur saka potensial zeta ing mode scattering cahya analisis fase.Sampel disiapake kanthi nambahake aliquot lateks menyang larutan NaCl 5 × 10-3m lan ngencerake suspensi lateks maneh kanggo entuk jumlah partikel kira-kira 500 kcps.Lima pangukuran bola-bali (saben kasusun saka 30 roto) ditindakake, ngasilake nilai potensial zeta -55,1 ± 2,8 mV, ing ngendi kesalahan kasebut nuduhake standar deviasi nilai rata-rata saka limang repetisi.Pangukuran kasebut nuduhake manawa partikel kasebut duwe muatan negatif lan mbentuk suspensi sing stabil.Data potensial DLS lan zeta bisa ditemokake ing tabel informasi sing ndhukung S2 lan S3.
We dibangun peralatan ing sesuai karo standar ASTM International, minangka diterangake ing ngisor iki lan ditampilake ing Figure 1. Single-jet Blaustein atomization modul (BLAM; CHTech) aerosol generator digunakake kanggo gawé aerosol ngemot bal lateks.Aliran udara sing disaring (dipikolehi liwat GE Healthcare Whatman 0.3 µm HEPA-CAP lan 0.2 µm saringan POLYCAP TF ing seri) mlebu generator aerosol kanthi tekanan 20 psi (6.9 kPa) lan atomisasi bagean saka 5 mg L-1. suspensi Cairan disuntikake menyang bal lateks saka peralatan liwat pump syringe (KD Scientific Model 100).Partikel-partikel udan aerosol sing dikeringake kanthi ngliwati aliran udara ninggalake generator aerosol liwat penukar panas tubular.Ing exchanger panas kasusun saka 5/8 "tabung stainless steel karo coil panas 8-mlaku-dawa.Output yaiku 216 W (BriskHeat).Miturut dial sing bisa diatur, output pemanas disetel dadi 40% saka nilai maksimum piranti (≈86 W);iki ngasilake suhu tembok njaba rata-rata 112 °C (standar deviasi ≈1 °C), sing ditemtokake dening pangukuran termokopel sing dipasang ing permukaan (Taylor USA).Gambar S4 ing informasi ndhukung ngringkes kinerja mesin ingkang ndamel benter.
Partikel atomisasi sing garing banjur dicampur karo volume udara sing disaring kanthi volume sing luwih gedhe kanggo entuk tingkat aliran udara total 28,3 L min-1 (yaiku, 1 kaki kubik saben menit).Nilai iki dipilih amarga tingkat aliran akurat saka instrumen penganalisis partikel laser sampling hilir sistem.Aliran udara sing nggawa partikel lateks dikirim menyang salah siji saka rong kamar vertikal sing padha (yaiku tabung baja tahan karat sing dilapisi alus): ruang "kontrol" tanpa bahan topeng, utawa ruang "sampel" sing dipotong bunder sing bisa dicopot Wadhah sampel. dipasang ing njaba kain.Dhiameter njero rong kamar yaiku 73 mm, sing cocog karo diameter njero wadah sampel.Sing nduwèni sampel nggunakake dering grooved lan bolts recessed kanggo tightly segel materi topeng, lan banjur masang krenjang copot menyang longkangan saka kamar sampel, lan segel tightly ing piranti karo gaskets karet lan Clamps (Figure S2, informasi dhukungan).
Dhiameter sampel kain ing kontak karo aliran udara yaiku 73 mm (area = 41,9 cm2);iku nutup ing kamar sampel sak test.Aliran udara sing metu saka kamar "kontrol" utawa "sampel" ditransfer menyang penganalisis partikel laser (sistem pangukuran partikel LASAIR III 110) kanggo ngukur jumlah lan konsentrasi partikel lateks.Penganalisis partikel nemtokake wates ngisor lan ndhuwur konsentrasi partikel, masing-masing 2 × 10-4 lan ≈34 partikel saben sikil kubik (7 lan ≈950.000 partikel saben sikil kubik).Kanggo pangukuran konsentrasi partikel lateks, konsentrasi partikel dilapurake ing "kotak" kanthi wates ngisor lan wates ndhuwur 0,10-0,15 µm, cocog karo ukuran partikel lateks singlet ing aerosol.Nanging, ukuran tong sampah liyane bisa digunakake, lan macem-macem tong sampah bisa dievaluasi bebarengan, kanthi ukuran partikel maksimal 5 µm.
Peralatan kasebut uga kalebu peralatan liyane, kayata peralatan kanggo ngresiki kamar lan penganalisis partikel kanthi udara sing disaring resik, uga katup lan instrumen sing dibutuhake (Gambar 1).Diagram pipa lan instrumentasi lengkap ditampilake ing Gambar S1 lan Tabel S1 saka informasi sing ndhukung.
Sajrone eksperimen, suspensi lateks disuntikake menyang generator aerosol kanthi laju aliran ≈60 nganti 100 µL min-1 kanggo njaga output partikel sing stabil, kira-kira 14-25 partikel saben sentimeter kubik (400 000-per sentimeter kubik) 700 000 partikel).Feet) ing tong sampah kanthi ukuran 0,10–0,15 µm.Kisaran tingkat aliran iki dibutuhake amarga owah-owahan sing diamati ing konsentrasi partikel lateks ing hilir generator aerosol, sing bisa uga disebabake owah-owahan ing jumlah suspensi lateks sing ditangkap dening jebakan cairan generator aerosol.
Kanggo ngukur PFE saka sampel kain sing diwenehake, aerosol partikel lateks pisanan ditransfer liwat kamar kontrol lan banjur diarahake menyang penganalisis partikel.Terus ngukur konsentrasi telung partikel kanthi cepet, saben siji menit.Analisa partikel nglaporake konsentrasi rata-rata wektu partikel sajrone analisis, yaiku, konsentrasi rata-rata partikel sajrone siji menit (28,3 L) saka sampel.Sawise njupuk pangukuran baseline kanggo netepake jumlah partikel sing stabil lan tingkat aliran gas, aerosol ditransfer menyang kamar sampel.Sawise sistem tekan keseimbangan (biasane 60-90 detik), telung pangukuran siji menit berturut-turut ditindakake kanthi cepet.Pangukuran sampel iki nggambarake konsentrasi partikel sing ngliwati sampel kain.Salajengipun, kanthi pisah aliran aerosol bali menyang kamar kontrol, liyane telung pangukuran konsentrasi partikel dijupuk saka kamar kontrol kanggo verifikasi sing konsentrasi partikel hulu ora owah-owahan mesti sak kabeh proses evaluasi sampel.Wiwit desain kamar loro iku padha-kajaba kamar sampel bisa nampung wadhah sampel-kahanan aliran ing kamar bisa dianggep padha, supaya konsentrasi partikel ing gas ninggalake kamar kontrol lan kamar sampel. bisa dibandhingake.
Kanggo njaga urip instrumen penganalisis partikel lan mbusak partikel aerosol ing sistem antarane saben tes, gunakake jet udara sing disaring HEPA kanggo ngresiki penganalisis partikel sawise saben pangukuran, lan ngresiki kamar sampel sadurunge ngganti conto.Mangga deleng Gambar S1 ing informasi dhukungan kanggo diagram skematis sistem flushing udhara ing piranti PFE.
Pitungan iki nggambarake pangukuran PFE "baleni" siji kanggo sampel materi siji lan padha karo pitungan PFE ing ASTM F2299 (Persamaan (2)).
Bahan sing digarisake ing §2.1 ditantang karo aerosol lateks nggunakake peralatan PFE sing diterangake ing §2.3 kanggo nemtokake kesesuaian minangka bahan topeng.Gambar 2 nuduhake maca sing dipikolehi saka penganalisis konsentrasi partikel, lan nilai PFE saka kain sweter lan bahan batting diukur bebarengan.Telung analisis sampel ditindakake kanthi total rong bahan lan enem pengulangan.Temenan, wacan pisanan ing sakumpulan telung wacan (diwarnai kanthi warna sing luwih entheng) biasane beda karo rong wacan liyane.Contone, maca pisanan beda-beda saka rata-rata saka rong wacan liyane ing 12-15 triple ing Figure 2 dening luwih saka 5%.Pengamatan iki ana hubungane karo keseimbangan udara sing ngemot aerosol sing mili liwat penganalisis partikel.Minangka rembugan ing Bahan lan Metode, maca keseimbangn (kontrol kapindho lan katelu lan maca sampel) digunakake kanggo ngetung PFE ing werna biru peteng lan abang ing Figure 2, mungguh.Sakabèhé, nilai PFE rata-rata saka telung replika yaiku 78% ± 2% kanggo kain sweter lan 74% ± 2% kanggo bahan batting katun.
Kanggo benchmark kinerja sistem kasebut, topeng medis sing disertifikasi ASTM 2100 (L2, L3) lan respirator NIOSH (N95) uga dievaluasi.Standar ASTM F2100 nyetel efisiensi filtrasi partikel sub-mikron saka partikel 0.1 µm saka topeng level 2 lan level 3 dadi ≥ 95% lan ≥ 98%, masing-masing.[5] Kajaba iku, respirator N95 sing disertifikasi NIOSH kudu nuduhake efisiensi filtrasi ≥95% kanggo nanopartikel NaCl atomisasi kanthi diameter rata-rata 0,075 µm.[24] Rengasamy et al.Miturut laporan, topeng N95 sing padha nuduhake nilai PFE 99.84% -99.98%, [25] Zangmeister et al.Miturut lapuran, N95 sing ngasilake efisiensi filtrasi minimal luwih saka 99,9%, [14] nalika Joo et al.Miturut lapuran, topeng 3M N95 ngasilake 99% PFE (partikel 300 nm), [16] lan Hao et al.N95 PFE (partikel 300 nm) sing dilaporake yaiku 94,4%.[17] Kanggo loro topeng N95 sing ditantang dening Shakya et al.kanthi bal lateks 0,1 µm, PFE mudhun kira-kira antarane 80% lan 100%.[19] Nalika Lu et al.Nggunakake bal lateks kanthi ukuran sing padha kanggo ngevaluasi topeng N95, rata-rata PFE dilaporake 93.8%.[20] Asil sing dipikolehi nggunakake peralatan sing diterangake ing karya iki nuduhake yen PFE topeng N95 yaiku 99,2 ± 0,1%, sing cocog karo akeh panaliten sadurunge.
Topeng bedah uga wis diuji ing sawetara pasinaon.Topeng bedah Hao et al.nuduhake PFE (300 nm partikel) saka 73,4%, [17] nalika telung topeng bedhah dites dening Drewnick et al.PFE sing diprodhuksi kisaran saka kira-kira 60% nganti meh 100%.[15] (Topeng sing terakhir bisa dadi model sing disertifikasi.) Nanging, Zangmeister et al.Miturut lapuran, efisiensi filtrasi minimal saka rong topeng bedah sing dites mung luwih dhuwur tinimbang 30%, [14] luwih murah tinimbang topeng bedah sing dites ing panliten iki.Kajaba iku, "topeng bedah biru" sing diuji dening Joo et al.Buktiake yen PFE (partikel 300 nm) mung 22%.[16] Sakya et al.nglaporake manawa PFE topeng bedah (nggunakake partikel lateks 0,1 µm) mudhun kira-kira 60-80%.[19] Nggunakake bal lateks kanthi ukuran sing padha, topeng bedah Lu et al ngasilake asil PFE rata-rata 80,2%.[20] Yen dibandhingake, PFE topeng L2 yaiku 94,2 ± 0,6%, lan PFE topeng L3 yaiku 94,9 ± 0,3%.Sanajan PFE iki ngluwihi akeh PFE ing literatur, kita kudu nyathet yen meh ora ana tingkat sertifikasi sing kasebut ing riset sadurunge, lan topeng bedah kita wis entuk sertifikasi level 2 lan level 3.
Kanthi cara sing padha karo bahan topeng calon ing Figure 2 dianalisis, telung tes ditindakake ing enem bahan liyane kanggo nemtokake kesesuaian ing topeng lan nduduhake operasi piranti PFE.Gambar 3 ngrancang nilai PFE kabeh bahan sing diuji lan mbandhingake karo nilai PFE sing dipikolehi kanthi ngevaluasi bahan topeng L3 lan N95 sing disertifikasi.Saka 11 bahan topeng/topeng calon sing dipilih kanggo karya iki, macem-macem kinerja PFE bisa dideleng kanthi jelas, wiwit saka ≈10% nganti cedhak 100%, konsisten karo studi liyane, [8, 9, 15] lan deskriptor industri. Ora ana hubungan sing jelas antarane PFE lan PFE.Contone, bahan kanthi komposisi sing padha (loro conto katun 100% lan muslin katun) nuduhake nilai PFE sing beda banget (masing-masing 14%, 54%, lan 13%).Nanging penting yen kinerja sing kurang (contone, 100% katun A; PFE ≈ 14%), kinerja medium (contone, 70%/30% campuran katun/poliester; PFE ≈ 49%) lan kinerja dhuwur (contone, Kain sweter; PFE ≈ 78%) Kain kasebut bisa dingerteni kanthi jelas nggunakake peralatan PFE sing diterangake ing karya iki.Utamane kain sweter lan bahan batting katun ditindakake kanthi apik, kanthi PFE wiwit saka 70% nganti 80%.Bahan berkinerja tinggi kasebut bisa diidentifikasi lan dianalisis kanthi luwih rinci kanggo ngerti karakteristik sing nyumbang kanggo kinerja filtrasi sing dhuwur.Nanging, kita pengin ngelingake yen amarga asil PFE saka bahan kanthi katrangan industri sing padha (yaiku bahan katun) beda banget, data kasebut ora nuduhake bahan apa sing migunani kanggo topeng kain, lan kita ora pengin nyimpulake sifat- kategori materi.Hubungan kinerja.Kita menehi conto khusus kanggo nduduhake kalibrasi, nuduhake manawa pangukuran kasebut nyakup kabeh efisiensi filtrasi, lan menehi ukuran kesalahan pangukuran.
Kita entuk asil PFE iki kanggo mbuktekake manawa peralatan kita duwe macem-macem kabisan pangukuran, kesalahan sing sithik, lan dibandhingake karo data sing dipikolehi ing literatur.Contone, Zangmeister et al.Asil PFE saka sawetara kain katun tenunan (contone, "Katun 1-11") (89 nganti 812 benang saben inci) dilaporake.Ing 9 saka 11 bahan, "efisiensi filtrasi minimal" kisaran saka 0% nganti 25%;PFE saka rong bahan liyane kira-kira 32%.[14] Kajaba iku, Konda et al.Data PFE saka rong kain katun (80 lan 600 TPI; 153 lan 152 gm-2) dilaporake.PFE kisaran saka 7% nganti 36% lan 65% nganti 85%.Ing panliten Drewnick et al., ing kain katun siji-lapisan (yaiku katun, katun rajutan, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), kisaran bahan PFE kira-kira 10% nganti 30%.Ing panalitene Joo et al., bahan katun 100% nduweni PFE 8% (partikel 300 nm).Bagheri et al.partikel polystyrene lateks digunakake 0,3 kanggo 0,5 µm.PFE saka enem bahan katun (120-200 TPI; 136-237 gm-2) diukur, wiwit saka 0% nganti 20%.[18] Mula, umume bahan kasebut cocog karo asil PFE saka telung kain katun kita (yaiku Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A lan B), lan efisiensi filtrasi rata-rata yaiku 13%, 14% lan masing-masing.54%.Asil kasebut nuduhake manawa ana bedane gedhe antarane bahan katun lan sifat materi sing nyebabake PFE dhuwur (katun Konda et al. 600 TPI; katun B kita) kurang dimangerteni.
Nalika nggawe perbandingan kasebut, kita ngakoni yen angel nemokake bahan sing diuji ing literatur sing nduweni ciri sing padha (yaiku komposisi bahan, tenun lan nyulam, TPI, bobot, lsp.) karo bahan sing diuji ing panliten iki, lan mula ora bisa langsung dibandhingake.Kajaba iku, bedane instrumen sing digunakake dening penulis lan kurang standarisasi ndadekake angel kanggo nggawe perbandingan sing apik.Nanging, cetha yen hubungan kinerja / kinerja kain biasa ora dimangerteni.Bahan kasebut bakal diuji maneh kanthi peralatan standar, fleksibel lan dipercaya (kayata peralatan sing diterangake ing karya iki) kanggo nemtokake hubungan kasebut.
Sanajan ana kesalahan statistik total (0-5%) antarane replika siji (0-4%) lan conto sing dianalisis kanthi rangkap rangkap, peralatan sing diusulake ing karya iki mbuktekake minangka alat sing efektif kanggo nguji PFE saka macem-macem bahan.Kain biasa kanggo topeng medis sing bisa disertifikasi.Wigati dicathet yen ing antarane 11 bahan sing diuji kanggo Gambar 3, kesalahan panyebaran σprop ngluwihi standar deviasi antarane pangukuran PFE saka sampel siji, yaiku, σsd saka 9 saka 11 bahan;loro istiméwa iki dumadi ing Nilai PFE dhuwur banget (IE topeng L2 lan L3).Senajan asil presented dening Rengasamy et al.Nuduhake manawa prabédan antarane conto sing bola-bali cilik (yaiku, limang repetisi <0,29%), [25] padha sinau bahan kanthi sifat panyaring sing misuwur sing dirancang khusus kanggo manufaktur topeng: materi kasebut bisa uga luwih seragam, lan tes kasebut uga Iki. area saka sawetara PFE bisa uga luwih konsisten.Sakabèhé, asil sing dipikolehi nggunakake peralatan kita konsisten karo data PFE lan standar sertifikasi sing dipikolehi dening peneliti liyane.
Sanajan PFE minangka indikator penting kanggo ngukur kinerja topeng, ing wektu iki kita kudu ngelingake para pamaca yen analisis lengkap babagan bahan topeng ing mangsa ngarep kudu nimbang faktor liyane, yaiku, permeabilitas materi (yaiku, liwat penurunan tekanan utawa tes tekanan diferensial. ).Ana peraturan ing ASTM F2100 lan F3502.Ambegan sing bisa ditampa penting kanggo kepenak sing nganggo lan nyegah bocor pinggiran topeng nalika ambegan.Amarga PFE lan permeabilitas udara saka akeh bahan umum biasane proporsi kuwalik, pangukuran penurunan tekanan kudu ditindakake bebarengan karo pangukuran PFE kanggo ngevaluasi kinerja materi topeng kanthi luwih lengkap.
Disaranake pedoman kanggo mbangun peralatan PFE selaras karo ASTM F2299 penting kanggo terus-terusan ningkatake standar, ngasilake data riset sing bisa dibandhingake ing antarane laboratorium riset, lan nambah filtrasi aerosol.Mung gumantung ing standar NIOSH (utawa F3502), sing nemtokake piranti siji (TSI 8130A) lan matesi peneliti saka tuku piranti turnkey (contone, sistem TSI).Ketergantungan ing sistem standar kayata TSI 8130A penting kanggo sertifikasi standar saiki, nanging mbatesi pangembangan topeng, respirator, lan teknologi filtrasi aerosol liyane sing nglawan kemajuan riset.Wigati dicathet yen standar NIOSH dikembangake minangka cara kanggo nguji respirator ing kahanan sing abot sing dikarepake nalika peralatan iki dibutuhake, nanging kontras, topeng bedah diuji kanthi metode ASTM F2100 / F2299.Bentuk lan gaya topeng komunitas luwih mirip topeng bedah, sing ora ateges duwe kinerja efisiensi filtrasi sing apik kaya N95.Yen topeng bedah isih dievaluasi miturut ASTM F2100 / F2299, kain biasa kudu dianalisis nggunakake metode sing luwih cedhak karo ASTM F2100 / F2299.Kajaba iku, ASTM F2299 ngidini fleksibilitas tambahan ing paramèter sing beda-beda (kayata tingkat aliran udara lan kecepatan permukaan ing studi efisiensi filtrasi), sing bisa dadi standar unggul ing lingkungan riset.
Wektu kirim: Aug-30-2021