Center of Excellence for Protective Equipment and Materials (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Canada
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L'agenzii di salute publica raccomandanu chì e cumunità utilizanu maschere per riduce a diffusione di e malatie aeree cum'è COVID-19.Quandu a maschera agisce cum'è un filtru d'alta efficienza, a diffusione di u virus serà ridutta, dunque hè impurtante valutà l'efficienza di filtrazione di particelle (PFE) di a maschera.Tuttavia, i costi elevati è i lunghi tempi di consegna assuciati à l'acquistu di un sistema PFE chiavi in mano o à l'assunzione di un laboratoriu accreditatu impediscenu a prova di i materiali di filtru.Ci hè chjaramente bisognu di un sistema di teste PFE "customized";in ogni modu, e diverse norme chì prescrivonu a prova PFE di maschere (mediche) (per esempiu, ASTM International, NIOSH) varianu assai in a chiarezza di i so protokolli è linee guida.Quì, u sviluppu di un sistema PFE "internu" è un metudu per pruvà maschere in u cuntestu di i normi attuali di maschere mediche hè descrittu.Sicondu i standard internaziunali ASTM, u sistema usa aerosol di sfere di lattice (0,1 µm di dimensione nominale) è usa un analizzatore di particelle laser per misurà a cuncentrazione di particelle a monte è a valle di u materiale di a maschera.Eseguite misure PFE nantu à diversi tessuti cumuni è maschere mediche.U metudu descrittu in stu travagliu risponde à i normi attuali di teste PFE, mentre furnisce flessibilità per adattà à i bisogni cambianti è e cundizioni di filtrazione.
L'agenzii di salute publica ricumandenu chì a pupulazione generale porti maschere per limità a diffusione di COVID-19 è altre malatie trasmesse da gocce è aerosol.[1] L'esigenza di portà maschere hè efficace per riduce a trasmissione, è [2] indica chì e maschere di a cumunità micca testate furnisce un filtramentu utile.In fatti, studii di mudellu anu dimustratu chì a riduzione di a trasmissione di COVID-19 hè quasi proporzionale à u pruduttu cumminatu di l'efficacità di a maschera è a rata di adopzione, è queste è altre misure basate in a pupulazione anu un effettu sinergicu in a riduzione di l'uspitalisazioni è i morti.[3]
U numeru di maschere mediche è respiratori certificati richiesti da l'assistenza sanitaria è altri travagliadori in prima linea hè aumentatu drasticamente, ponendu sfide à e catene di fabricazione è di furnimentu esistenti, è pruvucannu à i novi fabricatori à pruvà rapidamente è certificà novi materiali.Organizzazioni cum'è ASTM International è l'Istitutu Naziunale di Sicurezza è Salute Occupational (NIOSH) anu sviluppatu metudi standardizati per pruvà maschere mediche;in ogni modu, i dettagli di sti metudi varianu assai, è ogni urganizazione hà stabilitu i so standard di rendiment.
L'efficienza di filtrazione di particelle (PFE) hè a caratteristica più impurtante di una maschera perchè hè ligata à a so capacità di filtrà particelle chjuche cum'è aerosols.E maschere mediche anu da risponde à obiettivi PFE specifici [4-6] per esse certificati da agenzie regulatori cum'è ASTM International o NIOSH.E maschere chirurgiche sò certificate da ASTM, è i respiratori N95 sò certificati da NIOSH, ma e duie maschere devenu passà valori specifichi di cut-off PFE.Per esempiu, e maschere N95 anu da ottene u 95% di filtrazione per aerosols composti da particelle di sali cù un diametru mediu di 0,075 µm, mentre chì e maschere chirurgiche ASTM 2100 L3 duveranu ottene u 98% di filtrazione per aerosols composti da bola di lattice cù un diametru mediu di 0,1 µm Filtru. .
E prime duie opzioni sò caru (> $ 1,000 per campione di prova, stimatu per esse> $ 150,000 per l'equipaggiu specificatu), è durante a pandemia di COVID-19, ci sò ritardi per via di lunghi tempi di consegna è prublemi di furnimentu.L'altu costu di e teste PFE è i diritti d'accessu limitati - cumminati cù una mancanza di guida coerente nantu à e valutazioni di rendiment standardizati - anu purtatu i ricercatori à aduprà una varietà di sistemi di teste persunalizati, chì sò spessu basati nantu à unu o più standard per maschere mediche certificate.
L'equipaggiu speciale di prova di materiale di maschere chì si trova in a literatura esistente hè di solitu simili à i standard NIOSH o ASTM F2100/F2299 sopra citati.Tuttavia, i circadori anu l'uppurtunità di sceglie o cambià i paràmetri di u disignu o di u funziunamentu secondu e so preferenze.Per esempiu, i cambiamenti in a velocità di a superficia di mostra, u flussu di l'aria / l'aerosol, a dimensione di a mostra (area) è a cumpusizioni di particelle di aerosol sò stati utilizati.Parechji studii recenti anu utilizatu l'equipaggiu persunalizatu per valutà i materiali di maschere.Questi equipaghji utilizanu aerosols di cloru di sodiu è sò vicinu à i standard NIOSH.Per esempiu, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) è Joo et al.(2021) Tutti l'equipaghji custruiti pruduceranu aerosol di cloruru di sodiu (diverse dimensioni), chì hè neutralizatu da a carica elettrica, diluitu cù l'aria filtrata è mandatu à u materiale di mostra, induve sizer otticu di particelle, particelle condensate di varii Misura di cuncentrazione di particella cumminata [9, 14-16] Konda et al.(2020) è Hao et al.(2020) Un dispositivu simili hè statu custruitu, ma u neutralizzatore di carica ùn era micca inclusu.[8, 17] In questi studii, a velocità di l'aria in a mostra variava trà 1 è 90 L min-1 (à volte per detectà effetti di flussu / velocità);in ogni modu, a velocità di a superficia era trà 5,3 è 25 cm s-1 trà.A taglia di mostra pare varià trà ≈3,4 è 59 cm2.
À u cuntrariu, ci sò pochi studii nantu à a valutazione di i materiali di maschere attraversu l'equipaggiu chì utilizanu aerosol di lattice, chì hè vicinu à u standard ASTM F2100/F2299.Per esempiu, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) è Lu et al.(2020) Custruitu un dispositivu per pruduce l'aerosol di lattice di polistirene, chì hè statu diluitu è mandatu à campioni di materiale, induve diversi analizzatori di particelle o analizatori di dimensione di particella di scansione di mobilità sò stati usati per misurà a cuncentrazione di particelle.[18-20] È Lu et al.Un neutralizatore di carica hè stata utilizata in a valle di u so generatore di aerosol, è l'autori di l'altri dui studii ùn anu micca.U flussu di l'aria in a mostra hà ancu cambiatu ligeramente - ma in i limiti di u standard F2299 - da ≈7,3 à 19 L min-1.A velocità di a superficia di l'aria studiata da Bagheri et al.hè 2 è 10 cm s–1 (dentru a gamma standard), rispettivamente.È Lu et al., è Shakya et al.[18-20] Inoltre, l'autore è Shakya et al.sfere di lattice testate di diverse dimensioni (vale à dì, in generale, da 20 nm à 2500 nm).Et Lu et al.Almenu in certi di i so testi, usanu a dimensione di particella specifica di 100 nm (0,1 µm).
In questu travagliu, descrivimu e sfide chì facemu in a creazione di un dispositivu PFE chì cunforma à i normi ASTM F2100 / F2299 esistenti quant'è pussibule.Trà i principali standard populari (vale à dì NIOSH è ASTM F2100/F2299), u standard ASTM furnisce una più grande flessibilità in i paràmetri (cum'è u flussu d'aria) per studià a prestazione di filtrazione chì pò influenzà PFE in maschere non-medicali.Tuttavia, cum'è avemu dimustratu, sta flessibilità furnisce un livellu supplementu di cumplessità in u disignu di tali equipaghji.
I chimichi sò stati acquistati da Sigma-Aldrich è usati cum'è.U monomeru di stirene (≥99%) hè purificatu attraversu una colonna di vetru chì cuntene un remover di l'inibitore di l'alumina, chì hè pensatu per sguassà tert-butilcatechol.L'acqua deionizzata (≈0,037 µS cm–1) vene da u sistema di purificazione di l'acqua Sartorius Arium.
100% cuttuni pianu pianu (Muslin CT) cù un pesu nominali di 147 gm-2 vene da Veratex Lining Ltd., QC, è a mistura bambù / spandex vene da D. Zinman Textiles, QC.L'altri materiali di maschere candidati venenu da i rivenditori di tessuti lucali (Fabricland).Questi materiali includenu dui tessuti di cuttuni 100% (cù stampe diverse), un tessulu di maglia di cuttuni / spandex, dui tessuti di maglia di cuttuni / poliester (un "universale" è un "tessu di maglione") è un mischju di cotone / polipropilene non-tessutu. materiale di batting di cuttuni.A Tabella 1 mostra un riassuntu di e pruprietà cunnisciute di u tissu.Per fà un benchmarking di u novu equipaggiu, maschere mediche certificate sò state ottenute da ospedali lucali, cumprese ASTM 2100 Livellu 2 (L2) è Livellu 3 (L3; Halyard) maschere mediche certificate è respiratori N95 (3M).
Una mostra circular di circa 85 mm di diametru hè stata tagliata da ogni materiale per esse pruvatu;nisuna mudificazione hè stata fatta à u materiale (per esempiu, lavà).Pinzate u ciclu di tela in u supportu di mostra di u dispusitivu PFE per a prova.U diametru propiu di a mostra in cuntattu cù u flussu di l'aria hè 73 mm, è i materiali restanti sò usati per riparà strettu a mostra.Per a mascara assemblata, u latu chì tocca a faccia hè luntanu da l'aerosol di u materiale furnitu.
Sintesi di sfere di lattice di polistirene anionicu monodisperse per polimerizazione in emulsione.Sicondu a prucedura descritta in u studiu precedente, a reazione hè stata realizata in un modu semi-batch di fame di monomeru.[21, 22] Aghjunghjite l'acqua deionizzata (160 mL) in un fiasco à fondu tondu à trè collu da 250 mL è mette in un bagnu d'oliu agitatu.U flask hè statu purgatu cù nitrogenu è u monomeru di stirene senza inhibitore (2,1 mL) hè statu aghjuntu à u flask purgatu è agitatu.Dopu à 10 minuti à 70 ° C, aghjunghje sodium lauryl sulfate (0,235 g) dissolutu in acqua deionized (8 mL).Dopu à altri 5 minuti, u persulfate di potasio (0,5 g) dissolutu in acqua deionizzata (2 mL) hè aghjuntu.In e prossime 5 ore, aduprate una pompa a siringa per iniettà lentamente stirene senza inhibitori supplementari (20 mL) in u fiasco à una velocità di 66 µL min-1.Dopu chì l'infuzione di stirene hè stata cumpleta, a reazzione prucede per altre 17 ore.Allora u flask hè apertu è rinfriscatu per finisce a polimerizazione.L'emulsione di lattice di polistirene sintetizatu hè stata dializata contr'à l'acqua deionizzata in un tubu di dialisi SnakeSkin (3500 Da cut-off di pesu moleculare) per cinque ghjorni, è l'acqua deionizzata hè stata rimpiazzata ogni ghjornu.Eliminate l'emulsione da u tubu di dialisi è guardà in un frigorifero à 4 ° C finu à l'usu.
A diffusione di luce dinamica (DLS) hè stata realizata cù l'analizzatore Brookhaven 90Plus, a lunghezza d'onda laser era 659 nm, è l'angolo di detector era 90 °.Aduprate u software di soluzione di particella integrata (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) per analizà e dati.A sospensjoni di lattice hè diluita cù l'acqua deionizzata finu à chì u conte di particella hè di circa 500 mila cunti per seconda (kcps).A dimensione di particella hè stata determinata per esse 125 ± 3 nm, è a polidispersità rapportata era 0.289 ± 0.006.
Un analizzatore ZetaPlus Zeta potenziale (Brookhaven Instruments Corp.) hè stata utilizata per ottene u valore misuratu di u potenziale zeta in u modu di scattering light di l'analisi di fase.A mostra hè stata preparata aghjunghjendu una aliquota di lattice à una suluzione 5 × 10-3m NaCl è diluting a sospensjoni di lattice di novu per ottene un conte di particelle di circa 500 kcps.Cinque misurazioni ripetuti (ognuna cumpostu di 30 runs) sò stati realizati, risultatu in un valore potenziale zeta di -55,1 ± 2,8 mV, induve l'errore rapprisenta a deviazione standard di u valore mediu di e cinque ripetizioni.Queste misurazioni indicanu chì e particelle sò caricate negativamente è formanu una sospensjoni stabile.I dati potenziali DLS è zeta ponu esse truvati in i tabelle d'informazioni di supportu S2 è S3.
Avemu custruitu l'equipaggiu in cunfurmità cù i standard ASTM International, cum'è discrittu quì sottu è mostratu in a Figura 1. U generatore di aerosol di u modulu di atomizazione Blaustein (BLAM; CHTech) hè utilizatu per pruduce l'aerosols chì cuntenenu boli di lattice.U flussu d'aria filtrata (ottenutu attraversu i filtri GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP è 0,2 µm POLYCAP TF in serie) entra in u generatore di aerosol à una pressione di 20 psi (6,9 kPa) è atomizza una parte di 5 mg L-1. Suspensione U liquidu hè injectatu in a bola di lattice di l'equipaggiu attraversu una pompa di siringa (KD Scientific Model 100).E particelle umide aerosolizzate sò secche passendu u flussu d'aria chì abbanduneghja u generatore di aerosol attraversu un scambiatore di calore tubulare.U scambiatore di calore hè custituitu da un tubu d'acciaio inox di 5/8" avvoltu cù una bobina di riscaldamentu di 8 piedi di longu.L'output hè 216 W (BriskHeat).Sicondu u so quadrante regulabile, l'output di u riscaldatore hè stabilitu à 40% di u valore massimu di u dispusitivu (≈86 W);questu pruduce una temperatura media di u muru esternu di 112 ° C (deviazione standard ≈ 1 ° C), chì hè determinata da una misurazione termocoppia in superficia (Taylor USA).A figura S4 in l'infurmazioni di supportu riassume u rendiment di u riscaldatore.
I particeddi atomizzati secchi sò allora mischiati cù un voluminu più grande di aria filtrata per ottene un flussu di l'aria tutale di 28,3 L min-1 (vale à dì, 1 cubic foot per minute).Stu valore hè statu sceltu perchè hè u flussu precisu di l'instrumentu di l'analizzatore di particelle laser di campionamentu in valle di u sistema.U flussu d'aria chì porta e particelle di lattice hè mandatu à una di duie camere verticali identiche (vale à dì tubi d'acciaio inossidabile à pareti liscia): una camera di "cuntrollu" senza materiale di maschera, o una camera di "campione" di taglio circular-utilizazione staccabile. hè inseritu fora di a tela.U diametru internu di e duie camere hè 73 mm, chì currisponde à u diametru internu di u supportu di mostra.U supportu di campionu usa anelli grooved è bulloni incassati per sigillà strettu u materiale di a maschera, è poi inserisce u supportu staccabile in u spaziu di a camera di mostra, è sigillalu strettu in u dispusitivu cù guarnizioni di gomma è pinze (Figura S2, informazioni di supportu).
U diametru di a mostra di tela in cuntattu cù u flussu di l'aire hè 73 mm (area = 41,9 cm2);hè sigillatu in a camera di mostra durante a prova.U flussu d'aria chì abbanduneghja a camera di "cuntrollu" o "campione" hè trasferitu à un analizatore di particelle laser (sistema di misurazione di particelle LASAIR III 110) per misurà u numeru è a cuncentrazione di particelle di lattice.L'analizzatore di particella specifica i limiti più bassi è superiori di a cuncentrazione di particelle, rispettivamente 2 × 10-4 è ≈34 particeddi per cubic foot (7 è ≈950 000 particles per cubic foot).Per a misurazione di a cuncentrazione di particelle di lattice, a cuncentrazione di particelle hè riportata in una "scatola" cù un limitu più bassu è un limitu superiore di 0,10-0,15 µm, chì currisponde à a dimensione apprussimata di particelle di lattice singlet in l'aerosol.Tuttavia, altre dimensioni di bin ponu esse aduprate, è parechji bins ponu esse valutati à u stessu tempu, cù una dimensione massima di particella di 5 µm.
L'equipaggiu includenu ancu altre equipaghji, cum'è l'equipaggiu per lavà a camera è l'analizzatore di particelle cù aria filtrata pulita, è ancu e valvole è strumenti necessarii (Figura 1).I diagrammi di tubazioni è strumentazioni cumpleti sò mostrati in a Figura S1 è a Tabella S1 di l'infurmazioni di supportu.
Duranti l'esperimentu, a sospensjoni di lattice hè stata injectata in u generatore di aerosol à un flussu di ≈60 à 100 µL min-1 per mantene una pruduzzioni di particella stabile, circa 14-25 particelle per centimetru cubu (400 000 per centimetru cubu) 700 000 particelle).Piedi) in un bin cù una dimensione di 0,10-0,15 µm.Stu intervallu di flussu hè necessariu per via di i cambiamenti osservati in a cuncentrazione di particelle di lattice in a valle di u generatore di aerosol, chì ponu esse attribuiti à cambiamenti in a quantità di sospensione di lattice catturata da a trappula di liquidu di u generatore di aerosol.
Per misurà u PFE di una mostra di tissutu, l'aerosol di particelle di lattice hè prima trasferitu à traversu a sala di cuntrollu è dopu diretta à l'analizzatore di particelle.Misura continuamente a cuncentrazione di trè particelle in successione rapida, ognuna dura un minutu.L'analizzatore di particelle riporta a cuncentrazione media di particelle in u tempu durante l'analisi, vale à dì a cuncentrazione media di particelle in un minutu (28,3 L) di a mostra.Dopu piglià sti misurazioni di basa per stabilisce un conte di particelle stabile è u flussu di gasu, l'aerosol hè trasferitu à a camera di mostra.Quandu u sistema righjunghji l'equilibriu (di solitu 60-90 seconde), altre trè misurazioni consecutivi di un minutu sò pigliate in successione rapida.Queste misure di mostra rapprisentanu a cuncintrazione di particelle chì passanu per u campione di tela.In seguitu, dividendu u flussu di l'aerosol torna à a sala di cuntrollu, altre trè misurazioni di cuncentrazione di particelle sò state prese da a sala di cuntrollu per verificà chì a cuncentrazione di particelle upstream ùn hà micca cambiatu sustancialmente durante tuttu u prucessu di valutazione di mostra.Siccomu u disignu di e duie camere hè u stessu, salvu chì a camera di mostra pò accoglie u supportu di mostra, e cundizioni di flussu in a camera pò esse cunsiderate uguali, cusì a cuncentrazione di particelle in u gasu chì abbanduneghja a camera di cuntrollu è a camera di mostra. pò esse paragunatu.
Per mantene a vita di l'analizzatore di particelle è caccià e particelle d'aerosol in u sistema trà ogni prova, aduprate un jet d'aria filtrata HEPA per pulisce l'analizzatore di particelle dopu ogni misurazione, è pulite a camera di mostra prima di cambià i campioni.Per piacè riferite à a Figura S1 in l'infurmazioni di supportu per un schema schematicu di u sistema di lavaggio d'aria nantu à u dispusitivu PFE.
Stu calculu rapprisenta una sola misura PFE "ripetuta" per una sola mostra di materiale è hè equivalente à u calculu PFE in ASTM F2299 (Equazione (2)).
I materiali descritti in §2.1 sò stati sfidati cù aerosol di lattice chì utilizanu l'equipaggiu PFE descrittu in §2.3 per determinà a so adattabilità cum'è materiali di maschere.A Figura 2 mostra e letture ottenute da l'analizzatore di cuncentrazione di particelle, è i valori PFE di i tessuti di maglione è i materiali di batte sò misurati à u stessu tempu.Trè analisi di mostra sò stati realizati per un totale di dui materiali è sei ripetizioni.Ovviamente, a prima lettura in un set di trè letture (ombreggiate cù un culore più chjaru) hè di solitu sfarente da l'altri dui letture.Per esempiu, a prima lettura difiere da a media di l'altri dui letture in i 12-15 triple in Figura 2 da più di 5%.Questa osservazione hè ligata à l'equilibriu di l'aria chì cuntene l'aerosol chì scorri attraversu l'analizzatore di particelle.Cum'è discutitu in Materiali è Metodi, e letture di equilibriu (secondu è terzu cuntrollu è lettura di mostra) sò stati utilizati per calculà u PFE in sfumature blu scuru è rossu in Figura 2, rispettivamente.In generale, u valore PFE mediu di e trè replicati hè 78% ± 2% per u tissu di maglione è 74% ± 2% per u materiale di batting di cuttuni.
Per benchmark u rendiment di u sistema, sò stati ancu valutati maschere mediche certificate ASTM 2100 (L2, L3) è respiratori NIOSH (N95).U standard ASTM F2100 stabilisce l'efficienza di filtrazione di particelle sub-micron di particelle di 0,1 µm di maschere di livellu 2 è livellu 3 per esse ≥ 95% è ≥ 98%, rispettivamente.[5] In listessu modu, i respiratori N95 certificati NIOSH devenu mustrà una efficienza di filtrazione di ≥95% per nanoparticelle di NaCl atomizzate cù un diametru mediu di 0.075 µm.[24] Rengasamy et al.Sicondu i rapporti, maschere N95 simili mostranu un valore PFE di 99.84%-99.98%, [25] Zangmeister et al.Sicondu i rapporti, u so N95 pruduce una efficienza di filtrazione minima di più di 99,9%, [14] mentri Joo et al.Sicondu i rapporti, e maschere 3M N95 pruducianu 99% di PFE (particelle 300 nm), [16] è Hao et al.U rapportu N95 PFE (particelle 300 nm) hè 94.4%.[17] Per e duie maschere N95 contestate da Shakya et al.cù sfere di lattice di 0,1 µm, u PFE hè cascatu à pocu pressu trà 80% è 100%.[19] Quandu Lu et al.Utilizendu boli di lattice di a listessa dimensione per evaluà e maschere N95, u PFE mediu hè informatu per esse 93.8%.[20] I risultati ottenuti cù l'equipaggiu descritti in questu travagliu mostranu chì u PFE di a mascara N95 hè 99,2 ± 0,1%, chì hè in bonu accordu cù a maiò parte di i studii previ.
E maschere chirurgiche sò state ancu testate in parechji studii.I maschere chirurgiche di Hao et al.mostrava un PFE (particelle di 300 nm) di 73.4%, [17] mentre chì e trè maschere chirurgiche testate da Drewnick et al.U PFE pruduttu varieghja da circa 60% à quasi 100%.[15] (Questa maschera pò esse un mudellu certificatu.) In ogni casu, Zangmeister et al.Sicondu i rapporti, l'efficienza di filtrazione minima di e duie maschere chirurgiche testate hè solu ligeramente più altu di u 30%, [14] assai più bassu di e maschere chirurgiche testate in stu studiu.In listessu modu, a "maschera chirurgica blu" testata da Joo et al.Pruvate chì PFE (particelle 300 nm) hè solu 22%.[16] Shakya et al.hà dettu chì u PFE di e maschere chirurgiche (aduprendu particelle di lattice 0,1 µm) hè diminuitu di circa 60-80%.[19] Utilizendu boli di lattice di a stessa dimensione, a maschera chirurgica di Lu et al. hà pruduttu un risultatu PFE mediu di 80,2%.[20] In paragone, u PFE di a nostra maschera L2 hè 94.2 ± 0.6%, è u PFE di a maschera L3 hè 94.9 ± 0.3%.Ancu se questi PFE superanu assai PFE in a literatura, duvemu nutà chì ùn ci hè quasi nisun livellu di certificazione citatu in a ricerca precedente, è e nostre maschere chirurgiche anu ottenutu certificazione di livellu 2 è livellu 3.
In u listessu modu chì i materiali di maschera candidati in a Figura 2 sò stati analizati, trè teste sò stati realizati nantu à l'altri sei materiali per determinà a so adattabilità in a maschera è dimustrà u funziunamentu di u dispusitivu PFE.A Figura 3 traccia i valori PFE di tutti i materiali testati è li paraguna cù i valori PFE ottenuti da a valutazione di i materiali di maschere L3 è N95 certificati.Da l'11 maschere / materiali di maschere candidati scelti per stu travagliu, una larga gamma di prestazioni PFE pò esse chjaramente vistu, chì varieghja da ≈10% à vicinu à 100%, in cunfurmità cù altri studii, [8, 9, 15] è descrittori di l'industria. Ùn ci hè micca una relazione clara trà PFE è PFE.Per esempiu, materiali cù cumpusizioni simili (dui campioni di cuttuni 100% è muslin di cuttuni) mostranu valori PFE assai diffirenti (14%, 54% è 13%, rispettivamente).Ma hè essenziale chì un rendimentu bassu (per esempiu, 100% cuttuni A; PFE ≈ 14%), rendiment mediu (per esempiu, 70% / 30% mistura di cuttuni / poliester; PFE ≈ 49%) è altu rendiment (per esempiu, Tessutu di maglione; PFE ≈ 78%) U tessulu pò esse chjaramente identificatu cù l'equipaggiu PFE descrittu in stu travagliu.In particulare i tessuti di maglione è i materiali di battellu di cuttuni anu realizatu assai bè, cù PFE chì varieghja da 70% à 80%.Tali materiali d'altu rendiment ponu esse identificati è analizati in più detail per capiscenu e caratteristiche chì cuntribuiscenu à u so altu rendiment di filtrazione.Tuttavia, vulemu ricurdà chì, perchè i risultati PFE di materiali cù descrizzioni di l'industria simili (ie materiali di cuttuni) sò assai diffirenti, sti dati ùn indicanu micca chì materiali sò largamente utili per maschere di tela, è ùn avemu micca intenzione di inferisce e proprietà - categurie materiali.A relazione di rendiment.Fornemu esempi specifichi per dimustrà a calibrazione, mostranu chì a misurazione copre tutta a gamma di l'efficienza di filtrazione pussibule, è dà a dimensione di l'errore di misurazione.
Avemu ottenutu sti risultati PFE per pruvà chì u nostru equipamentu hà una larga gamma di capacità di misurazione, pocu errore, è paragunatu cù dati ottenuti in a literatura.Per esempiu, Zangmeister et al.I risultati PFE di parechji tessuti di cuttuni intrecciati (per esempiu "Cotton 1-11") (89 à 812 fili per inch) sò riportati.In 9 di i materiali 11, l'"efficienza di filtrazione minima" varieghja da 0% à 25%;u PFE di l'altri dui materiali hè di circa 32%.[14] In modu simile, Konda et al.I dati PFE di dui tessuti di cuttuni (80 è 600 TPI; 153 è 152 gm-2) sò riportati.U PFE varia da 7% à 36% è da 65% à 85%, rispettivamente.In u studiu di Drewnick et al., in tessuti di cuttuni unicu (vale à dì, cuttuni, cuttuni, moleton; 139-265 TPI; 80-140 gm-2), a gamma di materiale PFE hè di circa 10% à 30%.In u studiu di Joo et al., u so materiale di cuttuni 100% hà un PFE di 8% (particelle 300 nm).Bagheri et al.particelle di lattice di polistirene utilizatu da 0,3 à 0,5 µm.U PFE di sei materiali di cuttuni (120-200 TPI; 136-237 gm-2) hè statu misuratu, chì varieghja da 0% à 20%.[18] Per quessa, a maiò parte di sti materiali sò in bonu accordu cù i risultati PFE di i nostri trè tessuti di cuttuni (ie Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A è B), è a so efficienza media di filtrazione hè 13%, 14% è rispettivamente.54%.Questi risultati indicanu chì ci sò grandi diffirenzii trà i materiali di cuttuni è chì e proprietà di materiale chì portanu à un altu PFE (ie u cotone 600 TPI di Konda et al.; u nostru cuttuni B) sò pocu capitu.
Quandu facennu sti paraguni, ammettimu chì hè difficiule di truvà materiali pruvati in a literatura chì anu e stesse caratteristiche (vale à dì, a cumpusizioni di materiale, u tessulu è a maglia, TPI, pesu, etc.) cù i materiali pruvati in stu studiu, è dunque ùn pò esse direttamente paragunatu.Inoltre, e sferenze in i strumenti utilizati da l'autori è a mancanza di standardizazione facenu difficiule di fà boni paraguni.Tuttavia, hè chjaru chì a relazione prestazione / prestazione di i tessuti ordinali ùn hè micca bè capitu.I materiali seranu più pruvati cù equipaghji standardizati, flessibili è affidabili (cum'è l'equipaggiu descritti in stu travagliu) per determinà queste relazioni.
Ancu s'ellu ci hè un errore statisticu tutale (0-5%) trà una sola replicata (0-4%) è i campioni analizati in triplicate, l'equipaggiu prupostu in stu travagliu hè statu un strumentu efficace per pruvà PFE di diversi materiali.Tessuti ordinarii à maschere mediche certificabili.Hè da nutà chì trà i materiali 11 pruvati per a Figura 3, l'errore di propagazione σprop supera a deviazione standard trà e misure PFE di una sola mostra, vale à dì u σsd di 9 fora di 11 materiali;sti dui eccezzioni sò in u valore PFE assai altu (ie L2 è L3 maschera).Ancu se i risultati presentati da Rengasamy et al.Dimustrendu chì a diffarenza trà i campioni ripetuti hè chjuca (vale à dì, cinque ripetizioni <0,29%), [25] anu studiatu materiali cù proprietà di filtrazione elevate cunnisciute apposta apposta per a fabricazione di maschere: u materiale stessu pò esse più uniforme, è a prova hè ancu Questu. L'area di a gamma PFE pò esse più consistente.In generale, i risultati ottenuti cù u nostru equipamentu sò coerenti cù i dati PFE è i normi di certificazione ottenuti da altri ricercatori.
Ancu se PFE hè un indicatore impurtante per misurà a prestazione di una maschera, à questu puntu duvemu ricurdà à i lettori chì un'analisi cumpleta di i futuri materiali di maschere deve cunsiderà altri fattori, vale à dì, a permeabilità di materiale (vale à dì, per via di caduta di pressione o di prova di pressione differenziale). ).Ci sò regulazioni in ASTM F2100 è F3502.A respirabilità accettabile hè essenziale per u cunfortu di l'usu è impedisce a fuga di u bordu di a maschera durante a respirazione.Siccomu a PFE è a permeabilità di l'aria di parechji materiali cumuni sò generalmente inversamente proporzionali, a misurazione di a caduta di pressione deve esse realizata inseme cù a misurazione PFE per valutà più cumpletamente a prestazione di u materiale di maschera.
Ricumandemu chì e linee guida per a custruzzione di l'equipaggiu PFE in cunfurmità cù ASTM F2299 sò essenziali per a migliione continua di i normi, a generazione di dati di ricerca chì ponu esse paragunati trà i laboratorii di ricerca, è a rinfurzà a filtrazione di l'aerosol.Solu appoghjate nantu à u standard NIOSH (o F3502), chì specifica un solu dispositivu (TSI 8130A) è restringe i circadori da l'acquistu di dispusitivi turnkey (per esempiu, sistemi TSI).A fiducia in sistemi standardizati cum'è TSI 8130A hè impurtante per a certificazione standard attuale, ma limita u sviluppu di maschere, respiratori è altre tecnulugia di filtrazione di aerosol chì vanu contru à u prugressu di a ricerca.Vale a pena nutà chì u standard NIOSH hè statu sviluppatu cum'è un metudu per pruvà i respiratori in e cundizioni duri previste quandu questu equipamentu hè necessariu, ma in cuntrastu, e maschere chirurgiche sò testate da i metudi ASTM F2100/F2299.A forma è u stile di e maschere di a cumunità sò più cum'è maschere chirurgiche, chì ùn significa micca chì anu un rendimentu eccellente di efficienza di filtrazione cum'è N95.Se e maschere chirurgiche sò sempre valutate in cunfurmità cù ASTM F2100/F2299, i tessuti ordinali anu da esse analizati cù un metudu più vicinu à ASTM F2100/F2299.Inoltre, ASTM F2299 permette una flessibilità supplementu in diversi paràmetri (cum'è u flussu di l'aria è a velocità di a superficia in i studii di efficienza di filtrazione), chì ponu fà un standard apprussimativu superiore in un ambiente di ricerca.
Tempu di post: 30-aug-2021