Centro de Excelencia para Equipos e Materiais de Protección (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Canadá
Usa a seguinte ligazón para compartir a versión de texto completo deste artigo cos teus amigos e colegas.Aprender máis.
As axencias de saúde pública recomendan que as comunidades usen máscaras para reducir a propagación de enfermidades transmitidas polo aire como o COVID-19.Cando a máscara actúa como un filtro de alta eficiencia, a propagación do virus reducirase, polo que é importante avaliar a eficiencia de filtración de partículas (PFE) da máscara.Non obstante, os altos custos e os longos prazos de entrega asociados á compra dun sistema PFE chave en man ou á contratación dun laboratorio acreditado dificultan a proba dos materiais de filtro.Hai claramente a necesidade dun sistema de proba de PFE "personalizado";non obstante, os distintos estándares que prescriben as probas PFE das máscaras (médicas) (por exemplo, ASTM International, NIOSH) varían moito na claridade dos seus protocolos e directrices.Aquí descríbese o desenvolvemento dun sistema PFE "interno" e un método para probar máscaras no contexto das normas actuais de máscaras médicas.Segundo as normas internacionais ASTM, o sistema utiliza aerosois de esferas de látex (tamaño nominal de 0,1 µm) e utiliza un analizador de partículas láser para medir a concentración de partículas augas arriba e augas abaixo do material da máscara.Realiza medicións de PFE en varios tecidos comúns e máscaras médicas.O método descrito neste traballo cumpre cos estándares actuais de proba de PFE, ao tempo que proporciona flexibilidade para adaptarse ás necesidades cambiantes e ás condicións de filtrado.
As axencias de saúde pública recomendan que a poboación en xeral use máscaras para limitar a propagación da COVID-19 e outras enfermidades transmitidas por gotículas e aerosois.[1] O requisito de usar máscaras é efectivo para reducir a transmisión, e [2] indica que as máscaras comunitarias non probadas proporcionan un filtrado útil.De feito, os estudos de modelización demostraron que a redución da transmisión de COVID-19 é case proporcional ao produto combinado da eficacia da máscara e a taxa de adopción, e estas e outras medidas baseadas na poboación teñen un efecto sinérxico na redución de hospitalizacións e mortes.[3]
O número de máscaras médicas e respiradores certificados que requiren os traballadores sanitarios e outros traballadores de primeira liña aumentou drasticamente, o que supón un desafío para as cadeas de produción e subministración existentes, e provoca que os novos fabricantes proben e certifiquen novos materiais rapidamente.Organizacións como ASTM International e o Instituto Nacional de Seguridade e Saúde Laboral (NIOSH) desenvolveron métodos estandarizados para probar máscaras médicas;non obstante, os detalles destes métodos varían moito e cada organización estableceu os seus propios estándares de rendemento.
A eficiencia de filtración de partículas (PFE) é a característica máis importante dunha máscara porque está relacionada coa súa capacidade para filtrar partículas pequenas como os aerosois.As máscaras médicas deben cumprir obxectivos específicos de PFE[4-6] para poder ser certificadas por axencias reguladoras como ASTM International ou NIOSH.As máscaras cirúrxicas están certificadas pola ASTM e os respiradores N95 están certificados polo NIOSH, pero ambas as máscaras deben pasar valores de corte específicos de PFE.Por exemplo, as máscaras N95 deben conseguir unha filtración do 95 % para aerosois compostos por partículas de sal cun diámetro medio de conta de 0,075 µm, mentres que as máscaras cirúrxicas ASTM 2100 L3 deben conseguir unha filtración do 98 % para aerosois compostos por bólas de látex cun diámetro medio de 0,1 µm. .
As dúas primeiras opcións son caras (>1.000 USD por mostra de proba, estimado en > 150.000 USD para o equipo especificado) e durante a pandemia de COVID-19, hai atrasos debido aos longos prazos de entrega e problemas de subministración.O alto custo das probas PFE e os dereitos de acceso limitados, combinados coa falta de orientación coherente sobre as avaliacións de rendemento estandarizadas, levaron aos investigadores a utilizar unha variedade de sistemas de probas personalizados, que adoitan basearse nun ou máis estándares para máscaras médicas certificadas.
Os equipos especiais de proba de materiais de máscara que se atopan na literatura existente adoitan ser similares aos estándares NIOSH ou ASTM F2100/F2299 mencionados anteriormente.Non obstante, os investigadores teñen a oportunidade de elixir ou cambiar o deseño ou os parámetros de funcionamento segundo as súas preferencias.Por exemplo, utilizáronse cambios na velocidade superficial da mostra, o caudal de aire/aerosol, o tamaño da mostra (área) e a composición das partículas de aerosol.Moitos estudos recentes utilizaron equipos personalizados para avaliar materiais de máscara.Estes equipos usan aerosois de cloruro de sodio e están próximos aos estándares NIOSH.Por exemplo, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) e Joo et al.(2021) Todo o equipamento construído producirá aerosol de cloruro de sodio (varios tamaños), que se neutraliza mediante carga eléctrica, se dilúe con aire filtrado e se envía á mostra de material, onde o tamaño de partículas ópticas, partículas condensadas de varios Medición combinada da concentración de partículas [9, 14-16] Konda et al.(2020) e Hao et al.(2020) Construíuse un dispositivo similar, pero non se incluíu o neutralizador de carga.[8, 17] Nestes estudos, a velocidade do aire na mostra variou entre 1 e 90 L min-1 (ás veces para detectar efectos de fluxo/velocidade);con todo, a velocidade superficial estaba entre 5,3 e 25 cm s-1 entre.O tamaño da mostra parece variar entre ≈3,4 e 59 cm2.
Pola contra, hai poucos estudos sobre a avaliación de materiais de máscara mediante equipos que utilizan aerosol de látex, que se aproxima á norma ASTM F2100/F2299.Por exemplo, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) e Lu et al.(2020) Construíu un dispositivo para producir aerosol de látex de poliestireno, que foi diluído e enviado a mostras de materiais, onde se utilizaron varios analizadores de partículas ou analizadores de tamaño de partículas de mobilidade para medir a concentración de partículas.[18-20] E Lu et al.Utilizouse un neutralizador de carga augas abaixo do seu xerador de aerosois, e non o fixeron os autores dos outros dous estudos.O caudal de aire na mostra tamén cambiou lixeiramente, pero dentro dos límites do estándar F2299, de ≈7,3 a 19 L min-1.A velocidade da superficie do aire estudada por Bagheri et al.é de 2 e 10 cm s–1 (dentro do intervalo estándar), respectivamente.E Lu et al., e Shakya et al.[18-20] Ademais, o autor e Shakya et al.esferas de látex probadas de varios tamaños (é dicir, en xeral, de 20 nm a 2500 nm).E Lu et al.Polo menos nalgunhas das súas probas, usan o tamaño de partícula especificado de 100 nm (0,1 µm).
Neste traballo, describimos os retos aos que nos enfrontamos na creación dun dispositivo PFE que se axuste na medida do posible ás normas ASTM F2100/F2299 existentes.Entre os principais estándares populares (por exemplo, NIOSH e ASTM F2100/F2299), o estándar ASTM proporciona unha maior flexibilidade nos parámetros (como o caudal de aire) para estudar o rendemento de filtrado que pode afectar a PFE en máscaras non médicas.Non obstante, como demostramos, esta flexibilidade proporciona un nivel adicional de complexidade no deseño destes equipos.
Os produtos químicos foron comprados a Sigma-Aldrich e usáronse tal cual.O monómero de estireno (≥99%) purifícase a través dunha columna de vidro que contén un eliminador de inhibidores de alúmina, que está deseñado para eliminar o terc-butilcatecol.A auga desionizada (≈0,037 µS cm–1) procede do sistema de purificación de auga Sartorius Arium.
Tecido liso 100% algodón (Muslin CT) cun peso nominal de 147 gm-2 procede de Veratex Lining Ltd., QC, e a mestura de bambú/spandex procede de D. Zinman Textiles, QC.Outros materiais candidatos para máscaras proveñen de venda polo miúdo de tecidos locais (Fabricland).Estes materiais inclúen dous tecidos 100% algodón diferentes (con diferentes estampados), un tecido de punto de algodón/spandex, dous tecidos de punto de algodón/poliéster (un "universal" e outro "tecido de xersei") e unha mestura de algodón/polipropileno non tecido. material de bateo de algodón.A táboa 1 mostra un resumo das propiedades coñecidas do tecido.Para comparar o novo equipo, obtivéronse máscaras médicas certificadas dos hospitais locais, incluíndo máscaras médicas certificadas ASTM 2100 Nivel 2 (L2) e Nivel 3 (L3; Halyard) e respiradores N95 (3M).
Cortouse unha mostra circular de aproximadamente 85 mm de diámetro de cada material a probar;non se fixeron máis modificacións no material (por exemplo, lavado).Suxeite o bucle de tecido no soporte da mostra do dispositivo PFE para a proba.O diámetro real da mostra en contacto co fluxo de aire é de 73 mm, e os materiais restantes utilízanse para fixar firmemente a mostra.Para a máscara ensamblada, o lado que toca a cara está lonxe do aerosol do material subministrado.
Síntese de esferas de látex de poliestireno aniónico monodisperso mediante polimerización en emulsión.Segundo o procedemento descrito no estudo anterior, a reacción realizouse nun modo semi-batch de inanición de monómeros.[21, 22] Engade auga desionizada (160 ml) a un matraz de fondo redondo de tres bocas de 250 ml e colócaa nun baño de aceite axitado.O matraz foi despois purgado con nitróxeno e monómero de estireno sen inhibidores (2,1 ml) engadiuse ao matraz purgado e axitado.Despois de 10 minutos a 70 °C, engade lauril sulfato de sodio (0,235 g) disolto en auga desionizada (8 ml).Despois de outros 5 minutos, engadiuse persulfato de potasio (0,5 g) disolto en auga desionizada (2 ml).Durante as próximas 5 horas, use unha bomba de xiringa para inxectar lentamente estireno adicional sen inhibidores (20 ml) no matraz a unha velocidade de 66 µL min-1.Despois de completar a infusión de estireno, a reacción continuou durante outras 17 horas.Despois abriuse o matraz e arrefriouse para rematar a polimerización.A emulsión de látex de poliestireno sintetizado foi dializada contra auga desionizada nun tubo de diálise SnakeSkin (corte de peso molecular de 3500 Da) durante cinco días, e a auga desionizada foi substituída todos os días.Retire a emulsión do tubo de diálise e gárdaa no frigorífico a 4 °C ata o seu uso.
A dispersión dinámica da luz (DLS) realizouse co analizador Brookhaven 90Plus, a lonxitude de onda do láser era de 659 nm e o ángulo do detector era de 90°.Use o software de solución de partículas integrado (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) para analizar os datos.A suspensión de látex dilúese con auga desionizada ata que o reconto de partículas sexa de aproximadamente 500 mil contas por segundo (kcps).Determinouse que o tamaño das partículas era de 125 ± 3 nm e a polidispersidade indicada foi de 0,289 ± 0,006.
Utilizouse un analizador de potencial zeta ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.) para obter o valor medido do potencial zeta no modo de dispersión da luz de análise de fase.A mostra preparouse engadindo unha alícuota de látex a unha solución de NaCl de 5 × 10-3 m e diluíndo a suspensión de látex de novo para acadar un reconto de partículas de aproximadamente 500 kcps.Realizáronse cinco medicións repetidas (cada unha delas formada por 30 carreiras), o que resultou nun valor potencial zeta de -55,1 ± 2,8 mV, onde o erro representa a desviación estándar do valor medio das cinco repeticións.Estas medicións indican que as partículas están cargadas negativamente e forman unha suspensión estable.Os datos do potencial DLS e zeta pódense atopar nas táboas de información de apoio S2 e S3.
Construímos o equipo de acordo coas normas ASTM International, como se describe a continuación e se mostra na Figura 1. O xerador de aerosois do módulo de atomización Blaustein de chorro único (BLAM; CHTech) úsase para producir aerosois que conteñen bólas de látex.O fluxo de aire filtrado (obtido a través dos filtros GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP e 0,2 µm POLYCAP TF en serie) entra no xerador de aerosol a unha presión de 20 psi (6,9 kPa) e atomiza unha parte dos 5 mg L-1. suspensión O líquido inxéctase na bola de látex do equipo a través dunha bomba de xiringa (KD Scientific Model 100).As partículas húmidas en aerosol secan facendo pasar a corrente de aire que sae do xerador de aerosol a través dun intercambiador de calor tubular.O intercambiador de calor consiste nun tubo de aceiro inoxidable de 5/8" enrolado cunha bobina de calefacción de 8 pés de lonxitude.A saída é de 216 W (BriskHeat).Segundo o seu dial axustable, a saída do aquecedor está configurada nun 40% do valor máximo do dispositivo (≈86 W);isto produce unha temperatura media da parede exterior de 112 °C (desviación estándar ≈1 °C), que se determina mediante unha medición de termopar montado en superficie (Taylor USA).A figura S4 da información de apoio resume o rendemento do quentador.
A continuación, as partículas atomizadas secas mestúranse cun maior volume de aire filtrado para acadar un caudal de aire total de 28,3 L min-1 (é dicir, 1 pé cúbico por minuto).Escolleuse este valor porque é o caudal exacto da mostraxe do instrumento analizador de partículas láser augas abaixo do sistema.O fluxo de aire que transporta as partículas de látex envíase a unha das dúas cámaras verticais idénticas (é dicir, tubos de aceiro inoxidable de paredes lisas): unha cámara de "control" sen material de máscara, ou unha cámara de "mostra" de corte circular que se pode desmontar o soporte da mostra. insírese fóra do tecido.O diámetro interior das dúas cámaras é de 73 mm, o que coincide co diámetro interior do soporte da mostra.O soporte da mostra usa aneis ranurados e parafusos empotrados para selar firmemente o material da máscara e, a continuación, insire o soporte desmontable no espazo da cámara da mostra e péllao firmemente no dispositivo con xuntas de goma e abrazadeiras (Figura S2, información de apoio).
O diámetro da mostra de tecido en contacto co fluxo de aire é de 73 mm (área = 41,9 cm2);está selado na cámara de mostra durante a proba.O fluxo de aire que sae da cámara de "control" ou "mostra" transfírese a un analizador de partículas láser (sistema de medición de partículas LASAIR III 110) para medir o número e a concentración de partículas de látex.O analizador de partículas especifica os límites inferior e superior de concentración de partículas, respectivamente 2 × 10-4 e ≈34 partículas por pé cúbico (7 e ≈950 000 partículas por pé cúbico).Para a medición da concentración de partículas de látex, a concentración de partículas indícase nunha "caixa" cun límite inferior e un límite superior de 0,10-0,15 µm, correspondentes ao tamaño aproximado das partículas de látex singlete no aerosol.Non obstante, pódense usar outros tamaños de colectores e pódense avaliar varios colectores ao mesmo tempo, cun tamaño máximo de partícula de 5 µm.
O equipo tamén inclúe outros equipos, como equipos para lavar a cámara e o analizador de partículas con aire filtrado limpo, así como as válvulas e os instrumentos necesarios (Figura 1).Os diagramas completos de tubaxes e instrumentación móstranse na Figura S1 e na táboa S1 da información de apoio.
Durante o experimento, a suspensión de látex foi inxectada no xerador de aerosol a un caudal de ≈60 a 100 µL min-1 para manter unha saída de partículas estable, aproximadamente 14-25 partículas por centímetro cúbico (400 000 por centímetro cúbico) 700 000 partículas).pés) nun recipiente cun tamaño de 0,10-0,15 µm.Este intervalo de caudal é necesario debido aos cambios observados na concentración de partículas de látex augas abaixo do xerador de aerosois, que poden atribuírse a cambios na cantidade de suspensión de látex capturada pola trampa de líquido do xerador de aerosois.
Para medir o PFE dunha determinada mostra de tecido, o aerosol de partículas de látex transfírese primeiro a través da sala de control e despois diríxese ao analizador de partículas.Mide continuamente a concentración de tres partículas en rápida sucesión, cada unha dunha duración dun minuto.O analizador de partículas informa da concentración media temporal de partículas durante a análise, é dicir, a concentración media de partículas nun minuto (28,3 L) da mostra.Despois de tomar estas medicións de referencia para establecer un reconto de partículas estable e un caudal de gas, o aerosol transfírese á cámara de mostra.Unha vez que o sistema alcanza o equilibrio (normalmente 60-90 segundos), tómanse outras tres medicións consecutivas dun minuto en rápida sucesión.Estas medidas de mostra representan a concentración de partículas que atravesan a mostra de tecido.Posteriormente, ao dividir o fluxo de aerosol de volta á sala de control, realizáronse outras tres medidas de concentración de partículas desde a sala de control para verificar que a concentración de partículas augas arriba non cambiou substancialmente durante todo o proceso de avaliación da mostra.Dado que o deseño das dúas cámaras é o mesmo, excepto que a cámara de mostra pode acomodar o soporte da mostra, as condicións de fluxo na cámara pódense considerar iguais, polo que a concentración de partículas no gas que sae da cámara de control e da cámara de mostra. pódese comparar.
Para manter a vida útil do instrumento analizador de partículas e eliminar as partículas de aerosois do sistema entre cada proba, use un chorro de aire filtrado HEPA para limpar o analizador de partículas despois de cada medición e limpe a cámara de mostra antes de cambiar as mostras.Consulte a Figura S1 na información de soporte para obter un diagrama esquemático do sistema de lavado de aire no dispositivo PFE.
Este cálculo representa unha única medición de PFE "repetida" para unha única mostra de material e é equivalente ao cálculo de PFE da ASTM F2299 (ecuación (2)).
Os materiais descritos no § 2.1 foron desafiados con aerosois de látex utilizando o equipo PFE descrito no § 2.3 para determinar a súa idoneidade como materiais de máscara.A figura 2 mostra as lecturas obtidas do analizador de concentración de partículas e os valores de PFE dos tecidos de xersei e materiais de bateo mídense ao mesmo tempo.Realizáronse tres análises de mostras para un total de dous materiais e seis repeticións.Obviamente, a primeira lectura dun conxunto de tres lecturas (sombreadas cunha cor máis clara) adoita ser diferente das outras dúas lecturas.Por exemplo, a primeira lectura difire da media das outras dúas lecturas nos 12-15 triplas da Figura 2 en máis dun 5%.Esta observación está relacionada co equilibrio do aire que contén aerosois que flúe polo analizador de partículas.Como se comenta en Materiais e métodos, as lecturas de equilibrio (segundo e terceiro control e lecturas de mostra) utilizáronse para calcular o PFE en tons azul escuro e vermello na Figura 2, respectivamente.En xeral, o valor medio de PFE das tres réplicas é do 78% ± 2% para o tecido de xersei e do 74% ± 2% para o material de algodón.
Para comparar o rendemento do sistema, tamén se avaliaron as máscaras médicas certificadas por ASTM 2100 (L2, L3) e os respiradores NIOSH (N95).O estándar ASTM F2100 establece que a eficiencia de filtración de partículas submicronicas de partículas de 0,1 µm de máscaras de nivel 2 e nivel 3 sexa ≥ 95 % e ≥ 98 %, respectivamente.[5] Do mesmo xeito, os respiradores N95 certificados polo NIOSH deben mostrar unha eficiencia de filtración ≥95% para as nanopartículas de NaCl atomizadas cun diámetro medio de 0,075 µm.[24] Rengasamy et al.Segundo informes, máscaras N95 similares mostran un valor de PFE de 99,84%–99,98%, [25] Zangmeister et al.Segundo informes, o seu N95 produce unha eficiencia de filtración mínima superior ao 99,9 %, [14] mentres que Joo et al.Segundo informes, as máscaras 3M N95 producían o 99% de PFE (partículas de 300 nm), [16] e Hao et al.O N95 PFE informado (partículas de 300 nm) é do 94,4%.[17] Para as dúas máscaras N95 desafiadas por Shakya et al.con bólas de látex de 0,1 µm, o PFE caeu aproximadamente entre un 80% e un 100%.[19] Cando Lu et al.Usando bolas de látex do mesmo tamaño para avaliar máscaras N95, o PFE medio é do 93,8%.[20] Os resultados obtidos usando o equipo descrito neste traballo mostran que o PFE da máscara N95 é do 99,2 ± 0,1%, o que concorda coa maioría dos estudos anteriores.
As máscaras cirúrxicas tamén se probaron en varios estudos.As máscaras cirúrxicas de Hao et al.mostraron un PFE (partículas de 300 nm) do 73,4%, [17] mentres que as tres máscaras cirúrxicas probadas por Drewnick et al.O PFE producido oscila entre aproximadamente o 60% e case o 100%.[15] (Esta última máscara pode ser un modelo certificado.) Porén, Zangmeister et al.Segundo os informes, a eficiencia de filtración mínima das dúas máscaras cirúrxicas probadas é só lixeiramente superior ao 30%, [14] moito máis baixa que as máscaras cirúrxicas probadas neste estudo.Do mesmo xeito, a "máscara cirúrxica azul" probada por Joo et al.Prove que o PFE (partículas de 300 nm) é só un 22%.[16] Shakya et al.informou de que o PFE das máscaras cirúrxicas (que usan partículas de látex de 0,1 µm) diminuíu aproximadamente nun 60-80%.[19] Usando bolas de látex do mesmo tamaño, a máscara cirúrxica de Lu et al. produciu un resultado medio de PFE do 80,2%.[20] En comparación, o PFE da nosa máscara L2 é de 94,2 ± 0,6% e o PFE da máscara L3 é de 94,9 ± 0,3%.Aínda que estes PFE superan moitos PFE na literatura, debemos ter en conta que case non hai ningún nivel de certificación mencionado na investigación anterior, e as nosas máscaras cirúrxicas obtiveron a certificación de nivel 2 e nivel 3.
Do mesmo xeito que se analizaron os materiais de máscara candidatos da Figura 2, realizáronse tres probas nos outros seis materiais para determinar a súa idoneidade na máscara e demostrar o funcionamento do dispositivo PFE.A Figura 3 representa os valores de PFE de todos os materiais probados e compáraos cos valores de PFE obtidos avaliando os materiais de máscara L3 e N95 certificados.A partir das 11 máscaras/materiais de máscaras candidatos seleccionados para este traballo, pódese ver claramente unha ampla gama de rendemento de PFE, que vai dende ≈10% ata preto do 100%, de acordo con outros estudos [8, 9, 15] e descritores da industria. Non hai unha relación clara entre PFE e PFE.Por exemplo, materiais de composición similar (dúas mostras de algodón 100% e muselina de algodón) presentan valores de PFE moi diferentes (14%, 54% e 13%, respectivamente).Pero é esencial que un rendemento baixo (por exemplo, 100% algodón A; PFE ≈ 14%), rendemento medio (por exemplo, 70%/30% mestura de algodón/poliéster; PFE ≈ 49%) e alto rendemento (por exemplo, Tecido de xersei; PFE ≈ 78%) O tecido pódese identificar claramente usando o equipo PFE descrito neste traballo.Especialmente os tecidos de xersei e os materiais de bateo de algodón funcionaron moi ben, con PFE que oscila entre o 70% e o 80%.Estes materiais de altas prestacións pódense identificar e analizar con máis detalle para comprender as características que contribúen ao seu alto rendemento de filtración.Non obstante, queremos lembrar que, debido a que os resultados PFE de materiais con descricións industriais similares (é dicir, materiais de algodón) son moi diferentes, estes datos non indican que materiais son moi útiles para as máscaras de tea e non pretendemos inferir as propiedades. categorías materiais.A relación de rendemento.Proporcionamos exemplos específicos para demostrar a calibración, mostrar que a medición abarca todo o intervalo de posible eficiencia de filtración e indicar o tamaño do erro de medición.
Obtivemos estes resultados de PFE para demostrar que o noso equipo ten unha ampla gama de capacidades de medición, baixo erro e comparado cos datos obtidos na literatura.Por exemplo, Zangmeister et al.Infórmanse dos resultados de PFE de varios tecidos de algodón (por exemplo, "Algodón 1-11") (89 a 812 fíos por polgada).En 9 dos 11 materiais, a "eficiencia de filtración mínima" oscila entre o 0% e o 25%;o PFE dos outros dous materiais é de preto do 32%.[14] Do mesmo xeito, Konda et al.Infórmanse dos datos de PFE de dous tecidos de algodón (80 e 600 TPI; 153 e 152 gm-2).O PFE varía do 7% ao 36% e do 65% ao 85%, respectivamente.No estudo de Drewnick et al., en tecidos de algodón dunha soa capa (é dicir, algodón, malla de algodón, moleton; 139-265 TPI; 80-140 gm-2), o rango de material PFE é de aproximadamente 10% a 30%.No estudo de Joo et al., o seu material 100% algodón ten un PFE do 8% (partículas de 300 nm).Bagheri et al.partículas de látex de poliestireno utilizadas de 0,3 a 0,5 µm.Mediuse o PFE de seis materiais de algodón (120-200 TPI; 136-237 gm-2), que varía do 0% ao 20%.[18] Polo tanto, a maioría destes materiais están de acordo cos resultados PFE dos nosos tres tecidos de algodón (é dicir, Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A e B), e a súa eficiencia media de filtración é do 13%, 14% e respectivamente.54 %.Estes resultados indican que hai grandes diferenzas entre os materiais de algodón e que as propiedades dos materiais que conducen a un alto PFE (é dicir, o algodón de 600 TPI de Konda et al.; o noso algodón B) non se entenden mal.
Ao facer estas comparacións, admitimos que é difícil atopar materiais probados na literatura que teñan as mesmas características (é dicir, composición do material, tecido e malla, TPI, peso, etc.) cos materiais ensaiados neste estudo, e polo tanto, non se pode comparar directamente.Ademais, as diferenzas nos instrumentos empregados polos autores e a falta de estandarización dificultan a realización de boas comparacións.Non obstante, está claro que a relación rendemento/rendemento dos tecidos comúns non se entende ben.Os materiais probaranse posteriormente con equipos estandarizados, flexibles e fiables (como os equipamentos descritos neste traballo) para determinar estas relacións.
Aínda que existe un erro estatístico total (0-5%) entre unha única réplica (0-4%) e as mostras analizadas por triplicado, o equipamento proposto neste traballo demostrou ser unha ferramenta eficaz para probar PFE de diversos materiais.Tecidos comúns para máscaras médicas certificables.Cabe sinalar que entre os 11 materiais probados para a Figura 3, o erro de propagación σprop supera a desviación estándar entre as medidas de PFE dunha única mostra, é dicir, o σsd de 9 de 11 materiais;estas dúas excepcións ocorren nun valor PFE moi alto (é dicir, máscara L2 e L3).Aínda que os resultados presentados por Rengasamy et al.Amosando que a diferenza entre as mostras repetidas é pequena (é dicir, cinco repeticións <0,29%), [25] estudaron materiais con altas propiedades de filtrado coñecidas deseñados especificamente para a fabricación de máscaras: o material en si pode ser máis uniforme e a proba tamén é. área do intervalo PFE pode ser máis consistente.En xeral, os resultados obtidos cos nosos equipos son consistentes cos datos PFE e os estándares de certificación obtidos por outros investigadores.
Aínda que o PFE é un indicador importante para medir o rendemento dunha máscara, neste momento debemos lembrar aos lectores que unha análise exhaustiva dos futuros materiais da máscara debe considerar outros factores, é dicir, a permeabilidade do material (é dicir, mediante a caída de presión ou a proba de presión diferencial). ).Existen normativas en ASTM F2100 e F3502.A transpirabilidade aceptable é esencial para a comodidade do usuario e evitar a fuga do bordo da máscara durante a respiración.Dado que o PFE e a permeabilidade ao aire de moitos materiais comúns adoitan ser inversamente proporcionais, a medición da caída de presión debe realizarse xunto coa medición de PFE para avaliar máis completamente o rendemento do material da máscara.
Recomendamos que as directrices para a construción de equipos PFE de acordo coa ASTM F2299 sexan esenciais para a mellora continua dos estándares, a xeración de datos de investigación que se poidan comparar entre laboratorios de investigación e a mellora da filtración de aerosois.Só confía no estándar NIOSH (ou F3502), que especifica un único dispositivo (TSI 8130A) e restrinxe aos investigadores a compra de dispositivos chave en man (por exemplo, sistemas TSI).A confianza en sistemas estandarizados como TSI 8130A é importante para a certificación estándar actual, pero limita o desenvolvemento de máscaras, respiradores e outras tecnoloxías de filtración de aerosois que van en contra do progreso da investigación.Paga a pena sinalar que o estándar NIOSH desenvolveuse como un método para probar os respiradores nas duras condicións esperadas cando se necesita este equipo, pero, pola contra, as máscaras cirúrxicas son probadas polos métodos ASTM F2100/F2299.A forma e o estilo das máscaras comunitarias parécense máis ás máscaras cirúrxicas, o que non significa que teñan un excelente rendemento de eficiencia de filtración como o N95.Se as máscaras cirúrxicas aínda se avalían de acordo coa ASTM F2100/F2299, os tecidos ordinarios deben analizarse mediante un método máis próximo ao ASTM F2100/F2299.Ademais, ASTM F2299 permite unha flexibilidade adicional en diferentes parámetros (como a taxa de fluxo de aire e a velocidade da superficie nos estudos de eficiencia de filtración), o que pode convertelo nun estándar aproximado superior nun ambiente de investigación.
Hora de publicación: 30-ago-2021