Center of Excellence for Protective Equipment and Materials (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Canada
Gamita ang link sa ubos aron ipaambit ang tibuuk nga bersyon sa teksto niini nga artikulo sa imong mga higala ug kauban.pagkat-on ug dugang.
Girekomenda sa mga ahensya sa panglawas sa publiko nga ang mga komunidad mogamit mga maskara aron makunhuran ang pagkaylap sa mga sakit sa hangin sama sa COVID-19.Kung ang maskara molihok ingon usa ka high-efficiency nga filter, ang pagkaylap sa virus makunhuran, busa hinungdanon nga susihon ang kahusayan sa pagsala sa partikulo (PFE) sa maskara.Bisan pa, ang taas nga gasto ug taas nga oras sa tingga nga may kalabotan sa pagpalit sa usa ka turnkey PFE system o pag-hire sa usa ka akreditado nga laboratoryo nakababag sa pagsulay sa mga materyales sa pagsala.Adunay tin-aw nga panginahanglan alang sa usa ka "customized" nga sistema sa pagsulay sa PFE;bisan pa, ang lain-laing mga sumbanan nga nagreseta sa PFE nga pagsulay sa (medikal) nga mga maskara (pananglitan, ASTM International, NIOSH) lahi kaayo sa katin-aw sa ilang mga protocol ug mga panudlo.Dinhi, ang pag-uswag sa usa ka "internal" nga sistema sa PFE ug pamaagi sa pagsulay sa mga maskara sa konteksto sa karon nga mga sumbanan sa medikal nga maskara gihulagway.Sumala sa internasyonal nga mga sumbanan sa ASTM, ang sistema naggamit sa latex spheres (0.1 µm nominal nga gidak-on) nga mga aerosol ug naggamit sa usa ka laser particle analyzer aron sukdon ang konsentrasyon sa particle upstream ug downstream sa mask material.Himoa ang mga pagsukod sa PFE sa lain-laing komon nga panapton ug medikal nga maskara.Ang pamaagi nga gihulagway niini nga trabaho nagtagbo sa kasamtangan nga mga sumbanan sa pagsulay sa PFE, samtang naghatag og pagka-flexible sa pagpahiangay sa pagbag-o sa mga panginahanglan ug mga kondisyon sa pagsala.
Girekomenda sa mga ahensya sa panglawas sa publiko nga ang kinatibuk-ang populasyon magsul-ob og maskara aron limitahan ang pagkaylap sa COVID-19 ug uban pang mga sakit nga dala sa aerosol ug droplet.[1] Ang kinahanglanon sa pagsul-ob og mga maskara epektibo sa pagkunhod sa transmission, ug [2] nagpakita nga ang wala pa nasulayan nga mga maskara sa komunidad naghatag mapuslanon nga pagsala.Sa tinuud, gipakita sa mga pagtuon sa modelo nga ang pagkunhod sa transmission sa COVID-19 halos katimbang sa hiniusa nga produkto sa pagkaepektibo sa maskara ug rate sa pagsagop, ug kini ug uban pang mga lakang nga nakabase sa populasyon adunay usa ka synergistic nga epekto sa pagkunhod sa mga ospital ug pagkamatay.[3]
Ang gidaghanon sa mga sertipikadong medikal nga maskara ug respirator nga gikinahanglan sa pag-atiman sa panglawas ug uban pang mga frontline nga mga trabahante miuswag pag-ayo, nga nagbutang og mga hagit sa kasamtangan nga mga manufacturing ug supply chain, ug hinungdan nga ang mga bag-ong tiggama dali nga nagsulay ug nagpamatuod sa bag-ong mga materyales.Ang mga organisasyon sama sa ASTM International ug sa National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH) nakahimo og standardized nga mga pamaagi sa pagsulay sa mga medikal nga maskara;bisan pa, ang mga detalye sa kini nga mga pamaagi magkalainlain, ug ang matag organisasyon nagtukod ug kaugalingon nga mga sumbanan sa paghimo.
Particulate filtration efficiency (PFE) mao ang labing importante nga kinaiya sa usa ka maskara tungod kay kini may kalabutan sa iyang abilidad sa pagsala sa gagmay nga mga partikulo sama sa aerosol.Ang mga medikal nga maskara kinahanglan nga makab-ot ang piho nga mga target sa PFE [4-6] aron ma-certify sa mga ahensya sa regulasyon sama sa ASTM International o NIOSH.Ang mga surgical mask gi-sertipikado sa ASTM, ug ang mga respirator sa N95 gi-sertipikado sa NIOSH, apan ang duha nga mga maskara kinahanglan nga ipasa ang piho nga mga kantidad sa pagputol sa PFE.Pananglitan, ang mga maskara sa N95 kinahanglan nga makab-ot ang 95% nga pagsala alang sa mga aerosol nga gilangkuban sa mga partikulo sa asin nga adunay average nga diameter nga 0.075 µm, samtang ang mga maskara sa pag-opera sa ASTM 2100 L3 kinahanglan nga makab-ot ang 98% nga pagsala alang sa mga aerosol nga gilangkuban sa mga latex nga bola nga adunay average nga diameter nga 0.1 µm Filter. .
Ang una nga duha nga kapilian mahal (> $1,000 matag sample sa pagsulay, gibanabana nga> $150,000 alang sa piho nga kagamitan), ug sa panahon sa pandemya sa COVID-19, adunay mga paglangan tungod sa taas nga oras sa pagpadala ug mga isyu sa suplay.Ang taas nga gasto sa pagsulay sa PFE ug limitado nga mga katungod sa pag-access — inubanan sa kakulang sa managsama nga giya sa estandardized nga mga pagtimbang-timbang sa pasundayag — nanguna sa mga tigdukiduki nga mogamit usa ka lainlaing mga gipahiangay nga sistema sa pagsulay, nga kanunay gibase sa usa o daghang mga sumbanan alang sa sertipikado nga mga maskara sa medikal.
Ang espesyal nga kagamitan sa pagsulay sa materyal nga maskara nga nakit-an sa naa na nga literatura kasagaran parehas sa nahisgutan sa itaas nga mga sumbanan sa NIOSH o ASTM F2100 / F2299.Bisan pa, ang mga tigdukiduki adunay higayon sa pagpili o pagbag-o sa disenyo o mga parameter sa operasyon sumala sa ilang gusto.Pananglitan, ang mga kausaban sa sample surface velocity, air/aerosol flow rate, sample size (lugar), ug aerosol particle composition kay gigamit.Daghang bag-ong mga pagtuon ang naggamit sa naandan nga kagamitan aron masusi ang mga materyales sa maskara.Kini nga mga ekipo naggamit sa sodium chloride aerosol ug duol sa mga sumbanan sa NIOSH.Pananglitan, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) ug Joo et al.(2021) Ang tanan nga gitukod nga mga ekipo makahimo og sodium chloride aerosol (lainlain nga mga gidak-on), nga neutralized sa electric charge, lasaw sa sinala nga hangin ug gipadala ngadto sa materyal nga sample, diin optical particle sizer, condensed particles sa nagkalain-laing Combined particle concentration measurement [9, 14-16] Konda et al.(2020) ug Hao et al.(2020) Usa ka susama nga himan ang gitukod, apan ang charge neutralizer wala gilakip.[8, 17] Niini nga mga pagtuon, ang tulin sa hangin sa sample lainlain tali sa 1 ug 90 L min-1 (usahay aron mahibal-an ang mga epekto sa dagan / tulin);bisan pa, ang katulin sa ibabaw kay tali sa 5.3 ug 25 cm s-1 taliwala.Ang sampol nga gidak-on daw lainlain tali sa ≈3.4 ug 59 cm2.
Sa kasukwahi, adunay pipila ka mga pagtuon sa pagtimbang-timbang sa mga materyales sa maskara pinaagi sa kagamitan gamit ang latex aerosol, nga duol sa sumbanan sa ASTM F2100 / F2299.Pananglitan, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) ug Lu et al.(2020) Naghimo usa ka aparato aron makahimo og polystyrene latex aerosol, nga lasaw ug gipadala sa mga sampol sa materyal, kung diin ang lainlaing mga analisador sa partikulo o pag-scan sa mga tig-analisar sa gidak-on sa partikulo sa paglihok gigamit aron masukod ang konsentrasyon sa partikulo.[18-20] Ug Lu et al.Usa ka charge neutralizer ang gigamit sa ubos sa ilang aerosol generator, ug ang mga tagsulat sa laing duha ka pagtuon wala.Ang rate sa pag-agos sa hangin sa sample usab gamay nga nausab-apan sulod sa mga limitasyon sa F2299 standard-gikan sa ≈7.3 ngadto sa 19 L min-1.Ang tulin sa nawong sa hangin gitun-an ni Bagheri et al.mao ang 2 ug 10 cm s–1 (sulod sa standard range), matag usa.Ug Lu et al., ug Shakya et al.[18-20] Dugang pa, ang tagsulat ug Shakya et al.gisulayan nga latex spheres sa lain-laing mga gidak-on (ie, kinatibuk-an, 20 nm ngadto sa 2500 nm).Ug Lu et al.Labing menos sa pipila sa ilang mga pagsulay, gigamit nila ang gitakda nga 100 nm (0.1 µm) nga gidak-on sa partikulo.
Niini nga trabaho, among gihulagway ang mga hagit nga among giatubang sa paghimo og PFE device nga nahiuyon sa kasamtangan nga ASTM F2100/F2299 nga mga sumbanan kutob sa mahimo.Lakip sa mga nag-unang popular nga mga sumbanan (ie NIOSH ug ASTM F2100/F2299), ang ASTM standard naghatag og mas dako nga pagka-flexible sa mga parameter (sama sa air flow rate) aron tun-an ang performance sa pagsala nga mahimong makaapekto sa PFE sa non-medical mask.Bisan pa, sama sa among gipakita, kini nga pagka-flexible naghatag dugang nga lebel sa pagkakomplikado sa pagdesinyo sa mga kagamitan.
Ang mga kemikal gipalit gikan sa Sigma-Aldrich ug gigamit sa ingon.Styrene monomer (≥99%) giputli pinaagi sa usa ka baso nga kolum nga adunay usa ka alumina inhibitor remover, nga gidisenyo sa pagtangtang tert-butylcatechol.Ang deionized nga tubig (≈0.037 µS cm–1) gikan sa Sartorius Arium water purification system.
Ang 100% cotton plain weave (Muslin CT) nga adunay nominal nga gibug-aton nga 147 gm-2 gikan sa Veratex Lining Ltd., QC, ug ang bamboo/spandex blend gikan sa D. Zinman Textiles, QC.Ang ubang mga materyales sa maskara sa kandidato gikan sa mga lokal nga retailer sa tela (Fabricland).Kini nga mga materyales naglakip sa duha ka lain-laing 100% nga gapas nga hinabol nga mga panapton (nga adunay lain-laing mga pag-imprinta), usa ka gapas/spandex nga hinabol nga panapton, duha ka gapas/polyester nga hinabol nga mga panapton (usa ka "unibersal" ug usa ka "sweater nga panapton") ug Usa ka non-woven nga gapas/polypropylene nga gisagol cotton batting nga materyal.Ang talaan 1 nagpakita sa usa ka summary sa nailhan nga mga kabtangan sa panapton.Aron ma-benchmark ang bag-ong kagamitan, nakuha ang mga sertipikadong maskara sa medikal gikan sa mga lokal nga ospital, lakip ang ASTM 2100 Level 2 (L2) ug Level 3 (L3; Halyard) nga sertipikado nga mga maskara sa medikal ug N95 respirator (3M).
Usa ka lingin nga sample nga gibana-bana nga 85 mm diametro ang giputol gikan sa matag materyal nga pagasulayan;walay dugang nga mga kausaban nga gihimo sa materyal (pananglitan, paghugas).I-clamp ang fabric loop sa sample holder sa PFE device para sa pagsulay.Ang aktuwal nga diyametro sa sample nga adunay kontak sa agos sa hangin mao ang 73 mm, ug ang nahabilin nga mga materyales gigamit sa pag-ayo sa sample.Alang sa gitapok nga maskara, ang kilid nga nakahikap sa nawong layo sa aerosol sa gihatag nga materyal.
Synthesis sa monodisperse anionic polystyrene latex spheres pinaagi sa emulsion polymerization.Sumala sa pamaagi nga gihulagway sa miaging pagtuon, ang reaksyon gihimo sa usa ka semi-batch mode sa monomer nga kagutom.[21, 22] Idugang ang deionized nga tubig (160 mL) sa usa ka 250 mL nga tulo ka liog nga lingin nga ubos nga flask ug ibutang kini sa stirring oil bath.Ang flask gipurga dayon gamit ang nitrogen ug ang inhibitor-free styrene monomer (2.1 mL) gidugang sa gipurga, stirred flask.Human sa 10 minutos sa 70 °C, idugang ang sodium lauryl sulfate (0.235 g) nga natunaw sa deionized nga tubig (8 mL).Human sa laing 5 ka minuto, ang potassium persulfate (0.5 g) nga natunaw sa deionized nga tubig (2 mL) gidugang.Sa sunod nga 5 ka oras, gamita ang syringe pump aron hinayhinay nga i-inject ang dugang nga inhibitor-free styrene (20 mL) sa flask sa gikusgon nga 66 µL min-1.Pagkahuman sa pagpuga sa styrene, ang reaksyon nagpadayon sa laing 17 ka oras.Dayon ang flask giablihan ug gipabugnaw aron tapuson ang polymerization.Ang synthesized polystyrene latex emulsion gi-dialyze batok sa deionized nga tubig sa SnakeSkin dialysis tube (3500 Da molecular weight cut-off) sulod sa lima ka adlaw, ug ang deionized nga tubig giilisan kada adlaw.Kuhaa ang emulsion gikan sa dialysis tube ug ibutang kini sa refrigerator sa 4°C hangtod magamit.
Ang dinamikong pagsabwag sa kahayag (DLS) gihimo sa Brookhaven 90Plus analyzer, ang wavelength sa laser mao ang 659 nm, ug ang anggulo sa detector mao ang 90 °.Gamita ang built-in nga particle solution software (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) sa pag-analisar sa datos.Ang latex suspension lasaw sa deionized nga tubig hangtud nga ang particle count kay gibana-bana nga 500 thousand counts per second (kcps).Ang gidak-on sa partikulo gitino nga 125 ± 3 nm, ug ang gitaho nga polydispersity mao ang 0.289 ± 0.006.
Usa ka ZetaPlus zeta potential analyzer (Brookhaven Instruments Corp.) gigamit aron makuha ang gisukod nga kantidad sa zeta potential sa phase analysis light scattering mode.Ang sample giandam pinaagi sa pagdugang sa usa ka aliquot sa latex sa usa ka 5 × 10-3m NaCl nga solusyon ug pagtunaw sa latex suspension pag-usab aron makab-ot ang gidaghanon sa partikulo nga gibana-bana nga 500 kcps.Lima ka gibalikbalik nga pagsukod (ang matag usa naglangkob sa 30 run) ang gihimo, nga miresulta sa usa ka potensyal nga kantidad sa zeta nga -55.1 ± 2.8 mV, diin ang sayop nagrepresentar sa standard deviation sa average nga bili sa lima ka repetitions.Kini nga mga pagsukod nagpakita nga ang mga partikulo negatibo nga gikargahan ug nagporma usa ka lig-on nga suspensyon.Ang DLS ug zeta nga potensyal nga datos makita sa pagsuporta sa mga talaan sa impormasyon S2 ug S3.
Gitukod namo ang mga ekipo sumala sa mga sumbanan sa ASTM International, sama sa gihulagway sa ubos ug gipakita sa Figure 1. Ang single-jet Blaustein atomization module (BLAM; CHTech) aerosol generator gigamit sa pagprodyus og mga aerosol nga adunay latex balls.Ang sinala nga agos sa hangin (nakuha pinaagi sa GE Healthcare Whatman 0.3 µm HEPA-CAP ug 0.2 µm POLYCAP TF filter sa serye) mosulod sa aerosol generator sa presyur nga 20 psi (6.9 kPa) ug atomize ang bahin sa 5 mg L-1 suspension Ang likido giindyeksyon sa latex nga bola sa kagamitan pinaagi sa syringe pump (KD Scientific Model 100).Ang aerosolized nga basa nga mga partikulo gipauga pinaagi sa pagpasa sa air stream nga nagbilin sa aerosol generator pinaagi sa usa ka tubular heat exchanger.Ang heat exchanger naglangkob sa 5/8” nga stainless steel tube nga samad nga adunay 8-foot-long heating coil.Ang output mao ang 216 W (BriskHeat).Sumala sa adjustable dial niini, ang heater output gitakda sa 40% sa maximum value sa device (≈86 W);kini nagpatunghag kasagaran nga temperatura sa gawas nga bungbong nga 112 °C (standard deviation ≈1 °C), nga gitino pinaagi sa usa ka surface-mounted thermocouple (Taylor USA) nga pagsukod.Ang Figure S4 sa pagsuporta sa impormasyon nagsumada sa performance sa heater.
Ang gipauga nga atomized nga mga partikulo dayon gisagol sa usa ka mas dako nga gidaghanon sa sinala nga hangin aron makab-ot ang kinatibuk-ang rate sa pag-agos sa hangin nga 28.3 L min-1 (nga mao, 1 cubic foot kada minuto).Gipili kini nga kantidad tungod kay kini ang tukma nga rate sa pag-agos sa instrumento sa pag-analisa sa partikulo sa laser nga pag-sampol sa ilawom sa sistema.Ang agos sa hangin nga nagdala sa mga partikulo sa latex gipadala ngadto sa usa sa duha ka managsama nga bertikal nga mga lawak (ie hamis nga bungbong nga stainless steel nga mga tubo): usa ka "kontrol" nga lawak nga walay maskara nga materyal, o usa ka circular-cut nga "sample" nga lawak-gamiton nga detachable Ang sample holder gisulod sa gawas sa panapton.Ang sulod nga diametro sa duha ka mga lawak mao ang 73 mm, nga motakdo sa sulod nga diametro sa sample holder.Ang sample holder naggamit sa mga grooved rings ug recessed bolts aron hugot nga ma-seal ang mask nga materyal, ug dayon isulod ang detachable bracket ngadto sa gintang sa sample chamber, ug i-seal kini pag-ayo sa device gamit ang rubber gaskets ug clamps (Figure S2, suporta nga impormasyon).
Ang diametro sa sample sa panapton nga nakontak sa airflow mao ang 73 mm (lugar = 41.9 cm2);kini gisilyo sa sample nga lawak sa panahon sa pagsulay.Ang pag-agos sa hangin gikan sa "kontrol" o "sample" nga lawak gibalhin sa usa ka laser particle analyzer (particle measurement system LASAIR III 110) aron sukdon ang gidaghanon ug konsentrasyon sa mga partikulo sa latex.Ang particle analyzer nagtino sa ubos ug taas nga limitasyon sa konsentrasyon sa partikulo, sa tinagsa 2 × 10-4 ug ≈34 nga mga partikulo kada cubic foot (7 ug ≈950 000 nga mga partikulo kada cubic foot).Alang sa pagsukod sa konsentrasyon sa latex nga partikulo, ang konsentrasyon sa partikulo gitaho sa usa ka "kahon" nga adunay ubos nga limitasyon ug taas nga limitasyon nga 0.10-0.15 µm, nga katumbas sa gibanabana nga gidak-on sa singlet nga mga partikulo sa latex sa aerosol.Bisan pa, ang ubang mga gidak-on sa bin mahimong magamit, ug daghang mga basurahan mahimong masusi sa parehas nga oras, nga adunay labing kadaghan nga gidak-on sa partikulo nga 5 µm.
Ang ekipo naglakip usab sa ubang mga ekipo, sama sa mga ekipo alang sa pag-flush sa lawak ug particle analyzer nga adunay limpyo nga sinala nga hangin, ingon man ang gikinahanglan nga mga balbula ug mga instrumento (Figure 1).Ang kompleto nga piping ug instrumentation diagrams gipakita sa Figure S1 ug Table S1 sa nagsuporta nga impormasyon.
Atol sa eksperimento, ang latex suspension gi-injected ngadto sa aerosol generator sa flow rate nga ≈60 ngadto sa 100 µL min-1 aron mamentinar ang usa ka stable nga partikulo nga output, gibana-bana nga 14-25 nga mga partikulo kada cubic centimeter (400 000-per cubic centimeter) 700 000 nga mga partikulo).Feet) sa usa ka bin nga adunay gidak-on nga 0.10–0.15 µm.Kini nga flow rate range gikinahanglan tungod sa naobserbahan nga mga pagbag-o sa konsentrasyon sa mga partikulo sa latex sa ubos sa aerosol generator, nga mahimong ipasangil sa mga pagbag-o sa kantidad sa latex suspension nga nakuha sa likido nga lit-ag sa aerosol generator.
Aron masukod ang PFE sa gihatag nga sample sa tela, ang latex particle aerosol una nga gibalhin pinaagi sa control room ug dayon idirekta sa particle analyzer.Padayon nga sukda ang konsentrasyon sa tulo ka mga partikulo sa paspas nga sunodsunod, matag usa molungtad og usa ka minuto.Ang particle analyzer nagtaho sa oras nga average nga konsentrasyon sa mga partikulo sa panahon sa pagtuki, nga mao, ang kasagaran nga konsentrasyon sa mga partikulo sa usa ka minuto (28.3 L) sa sample.Human sa pagkuha niini nga mga sukod sa baseline aron matukod ang usa ka lig-on nga ihap sa partikulo ug gas flow rate, ang aerosol ibalhin sa sample chamber.Sa higayon nga ang sistema makaabot sa equilibrium (kasagaran 60-90 segundos), laing tulo ka sunod-sunod nga usa ka minuto nga pagsukod ang gikuha sa paspas nga sunodsunod.Kini nga mga pagsukod sa sample nagrepresentar sa konsentrasyon sa mga partikulo nga moagi sa sample sa panapton.Pagkahuman, pinaagi sa pagbahin sa agos sa aerosol balik sa control room, laing tulo nga sukod sa konsentrasyon sa partikulo ang gikuha gikan sa control room aron mapamatud-an nga ang konsentrasyon sa partikulo sa ibabaw wala magbag-o sa tibuuk nga proseso sa pagsusi sa sample.Tungod kay ang disenyo sa duha ka mga lawak mao ang sama nga-gawas nga ang sampol nga lawak maka-accommodate sa sample naghupot-ang dagan nga mga kondisyon sa lawak mahimong giisip nga sa mao usab nga, mao nga ang konsentrasyon sa mga partikulo sa gas nga mibiya sa control lawak ug sa sample lawak. mahimong itandi.
Aron mapadayon ang kinabuhi sa instrumento sa particle analyzer ug tangtangon ang mga partikulo sa aerosol sa sistema tali sa matag pagsulay, gamita ang HEPA filtered air jet aron limpyohan ang particle analyzer pagkahuman sa matag sukod, ug limpyohan ang sample chamber sa dili pa mag-ilis sa mga sample.Palihug tan-awa ang Figure S1 sa impormasyon sa suporta alang sa usa ka schematic diagram sa air flushing system sa PFE device.
Kini nga kalkulasyon nagrepresentar sa usa ka "gibalikbalik" nga pagsukod sa PFE alang sa usa ka materyal nga sample ug katumbas sa kalkulasyon sa PFE sa ASTM F2299 (Equation (2)).
Ang mga materyales nga gilatid sa §2.1 gihagit sa mga latex aerosol gamit ang PFE nga kagamitan nga gihulagway sa §2.3 aron mahibal-an ang ilang pagkahaom isip mga materyales sa maskara.Gipakita sa Figure 2 ang mga pagbasa nga nakuha gikan sa analisador sa konsentrasyon sa partikulo, ug ang mga kantidad sa PFE sa mga panapton nga sweater ug mga materyales sa batting gisukod sa parehas nga oras.Tulo ka sample nga pag-analisa ang gihimo alang sa kinatibuk-an nga duha ka mga materyales ug unom ka pagbalik-balik.Dayag nga ang unang pagbasa sa usa ka hugpong sa tulo ka mga pagbasa (gilandongan sa mas gaan nga kolor) kasagaran lahi sa laing duha ka pagbasa.Pananglitan, ang unang pagbasa lahi sa kasagaran sa laing duha ka pagbasa sa 12-15 ka triples sa Figure 2 nga labaw sa 5%.Kini nga obserbasyon nalangkit sa balanse sa aerosol nga adunay hangin nga nagdagayday pinaagi sa particle analyzer.Sama sa gihisgutan sa Mga Materyal ug Pamaagi, ang mga pagbasa sa balanse (ikaduha ug ikatulo nga kontrol ug sample nga pagbasa) gigamit aron makalkulo ang PFE sa itom nga asul ug pula nga mga shade sa Figure 2, matag usa.Sa kinatibuk-an, ang kasagaran nga kantidad sa PFE sa tulo nga mga replika mao ang 78% ± 2% alang sa tela nga sweater ug 74% ± 2% alang sa materyal nga cotton batting.
Aron benchmark ang pasundayag sa sistema, ang ASTM 2100 nga sertipikado nga mga maskara sa medikal (L2, L3) ug mga respirator sa NIOSH (N95) gisusi usab.Ang ASTM F2100 standard nagtakda sa sub-micron particle filtration efficiency sa 0.1 µm nga mga partikulo sa level 2 ug level 3 nga mga maskara nga ≥ 95% ug ≥ 98%, matag usa.[5] Sa susama, ang NIOSH-certified N95 respirator kinahanglang magpakita ug filtration efficiency nga ≥95% para sa atomized NaCl nanoparticle nga adunay average diameter nga 0.075 µm.[24] Rengasamy et al.Sumala sa mga taho, ang susamang mga maskara sa N95 nagpakita sa kantidad sa PFE nga 99.84%–99.98%, [25] Zangmeister et al.Sumala sa mga taho, ang ilang N95 naghimo sa usa ka minimum nga kahusayan sa pagsala nga labaw sa 99.9%, [14] samtang si Joo et al.Sumala sa mga taho, ang 3M N95 nga mga maskara nagpatunghag 99% sa PFE (300 nm nga mga partikulo), [16] ug Hao et al.Ang gitaho nga N95 PFE (300 nm nga mga partikulo) mao ang 94.4%.[17] Alang sa duha ka N95 nga maskara nga gihagit ni Shakya et al.nga adunay 0.1 µm latex balls, ang PFE mikunhod halos tali sa 80% ug 100%.[19] Sa dihang si Lu et al.Ang paggamit sa mga latex nga bola nga parehas ang gidak-on aron masusi ang mga maskara sa N95, ang kasagaran nga PFE gikataho nga 93.8%.[20] Ang mga resulta nga nakuha gamit ang mga ekipo nga gihulagway niini nga trabaho nagpakita nga ang PFE sa N95 mask mao ang 99.2 ± 0.1%, nga uyon sa kadaghanan sa nangaging mga pagtuon.
Ang mga surgical mask gisulayan usab sa daghang mga pagtuon.Ang mga surgical mask sa Hao et al.nagpakita sa PFE (300 nm nga mga partikulo) sa 73.4%, [17] samtang ang tulo ka surgical mask nga gisulayan ni Drewnick et al.Ang gihimo sa PFE gikan sa gibana-bana nga 60% hangtod hapit 100%.[15] (Ang ulahi nga maskara mahimong usa ka sertipikado nga modelo.) Bisan pa, si Zangmeister et al.Sumala sa mga taho, ang minimum nga filtration efficiency sa duha ka surgical mask nga gisulayan mas taas lang og gamay sa 30%, [14] nga mas ubos pa kay sa surgical mask nga gisulayan niini nga pagtuon.Sa susama, ang "blue surgical mask" nga gisulayan ni Joo et al.Pamatud-i nga ang PFE (300 nm particle) kay 22% lang.[16] Shakya et al.nagtaho nga ang PFE sa surgical masks (gamit ang 0.1 µm latex particles) mikunhod sa halos 60-80%.[19] Gamit ang mga latex nga bola nga parehas og gidak-on, ang surgical mask ni Lu et al. naghimo ug average nga resulta sa PFE nga 80.2%.[20] Sa pagtandi, ang PFE sa atong L2 mask mao ang 94.2 ± 0.6%, ug ang PFE sa L3 mask mao ang 94.9 ± 0.3%.Bisan kung kini nga mga PFE milabaw sa daghang mga PFE sa literatura, kinahanglan naton matikdan nga halos wala’y lebel sa sertipikasyon nga gihisgutan sa miaging panukiduki, ug ang among mga maskara sa pag-opera nakakuha sa lebel 2 ug lebel 3 nga sertipikasyon.
Sa parehas nga paagi nga ang mga materyales sa maskara sa kandidato sa Figure 2 gisusi, tulo nga mga pagsulay ang gihimo sa ubang unom nga mga materyales aron mahibal-an ang ilang pagkaangay sa maskara ug ipakita ang operasyon sa aparato sa PFE.Ang Figure 3 naglaraw sa mga kantidad sa PFE sa tanan nga nasulayan nga mga materyales ug gitandi kini sa mga kantidad sa PFE nga nakuha pinaagi sa pagtimbang-timbang sa mga sertipikadong L3 ug N95 nga maskara nga mga materyales.Gikan sa 11 ka mga maskara/kandidato nga maskara nga mga materyales nga gipili alang niini nga trabaho, ang usa ka halapad nga han-ay sa performance sa PFE klaro nga makita, gikan sa ≈10% ngadto sa duol sa 100%, nahiuyon sa ubang mga pagtuon, [8, 9, 15] ug mga deskriptor sa industriya Walay klaro nga relasyon tali sa PFE ug PFE.Pananglitan, ang mga materyales nga adunay parehas nga komposisyon (duha ka 100% nga mga sample sa gapas ug gapas nga muslin) nagpakita nga lahi kaayo nga mga kantidad sa PFE (14%, 54%, ug 13%, sa tinuud).Apan gikinahanglan nga ubos ang performance (pananglitan, 100% cotton A; PFE ≈ 14%), medium performance (pananglitan, 70%/30% cotton/polyester blend; PFE ≈ 49%) ug high performance (pananglitan, sweater Tela; PFE ≈ 78%) Ang panapton klaro nga mailhan gamit ang PFE nga kagamitan nga gihulagway niini nga trabaho.Ilabi na ang mga panapton nga sweater ug cotton batting nga mga materyales nga maayo kaayo nga nahimo, nga adunay mga PFE gikan sa 70% hangtod 80%.Ang ingon nga mga high-performance nga mga materyales mahimong mailhan ug analisahon sa mas detalyado aron masabtan ang mga kinaiya nga nakatampo sa ilang taas nga filtration performance.Bisan pa, gusto namong pahinumdoman nga tungod kay ang mga resulta sa PFE sa mga materyales nga adunay susama nga mga paghubit sa industriya (ie mga materyales sa gapas) lahi kaayo, kini nga mga datos wala magpakita kung unsang mga materyales ang kaylap nga mapuslanon alang sa mga maskara sa panapton, ug wala kami magtinguha nga isulti ang mga kabtangan- materyal nga mga kategoriya.Ang relasyon sa pasundayag.Naghatag kami mga piho nga mga pananglitan aron ipakita ang pagkakalibrate, ipakita nga ang pagsukod naglangkob sa tibuuk nga sakup sa posible nga kahusayan sa pagsala, ug gihatag ang gidak-on sa sayup sa pagsukod.
Nakuha namo kini nga mga resulta sa PFE aron pamatud-an nga ang among mga ekipo adunay lapad nga mga kapabilidad sa pagsukod, ubos nga sayup, ug itandi sa datos nga nakuha sa literatura.Pananglitan, Zangmeister et al.Ang mga resulta sa PFE sa daghang hinabol nga mga panapton nga gapas (eg “Cotton 1-11″) (89 ngadto sa 812 ka hilo kada pulgada) gitaho.Sa 9 sa 11 ka mga materyales, ang "minimum filtration efficiency" gikan sa 0% ngadto sa 25%;ang PFE sa laing duha ka mga materyales mao ang mahitungod sa 32%.[14] Sa susama, Konda et al.Ang datos sa PFE sa duha ka gapas nga panapton (80 ug 600 TPI; 153 ug 152 gm-2) gitaho.Ang PFE gikan sa 7% hangtod 36% ug 65% hangtod 85%, sa tinuud.Sa pagtuon ni Drewnick et al., sa single-layer cotton fabrics (ie cotton, cotton knit, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), ang range sa materyal nga PFE maoy mga 10% ngadto sa 30%.Sa pagtuon sa Joo et al., ang ilang 100% nga gapas nga materyal adunay PFE nga 8% (300 nm nga mga partikulo).Bagheri et al.gigamit ang polystyrene latex nga mga partikulo sa 0.3 hangtod 0.5 µm.Ang PFE sa unom ka gapas nga materyales (120-200 TPI; 136-237 gm-2) gisukod, gikan sa 0% ngadto sa 20%.[18] Busa, kadaghanan sa kini nga mga materyales nahiuyon sa mga resulta sa PFE sa among tulo nga mga panapton nga gapas (ie Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A ug B), ug ang ilang kasagaran nga kahusayan sa pagsala mao ang 13%, 14% ug matag usa.54%.Kini nga mga resulta nagpakita nga adunay dagkong mga kalainan tali sa gapas nga mga materyales ug nga ang materyal nga mga kabtangan nga mosangpot ngadto sa taas nga PFE (ie Konda et al.'s 600 TPI nga gapas; atong gapas B) dili kaayo masabtan.
Sa paghimo niini nga mga pagtandi, among giangkon nga lisud ang pagpangita sa mga materyales nga gisulayan sa literatura nga adunay parehas nga mga kinaiya (ie, materyal nga komposisyon, paghabol ug pag-knitting, TPI, gibug-aton, ug uban pa) sa mga materyales nga gisulayan niini nga pagtuon, ug busa dili direkta nga itandi.Dugang pa, ang mga kalainan sa mga instrumento nga gigamit sa mga tagsulat ug ang kakulang sa standardisasyon nagpalisud sa paghimo og maayo nga pagtandi.Bisan pa niana, klaro nga ang pasundayag/performance nga relasyon sa ordinaryo nga mga panapton dili kaayo masabtan.Ang mga materyales dugang nga sulayan gamit ang standardized, flexible ug kasaligan nga kagamitan (sama sa mga kagamitan nga gihulagway niini nga trabaho) aron mahibal-an kini nga mga relasyon.
Bisan kung adunay usa ka kinatibuk-ang estadistika nga sayup (0-5%) tali sa usa ka kopya (0-4%) ug ang mga sample nga gi-analisa sa triplicate, ang mga kagamitan nga gisugyot sa kini nga trabaho napamatud-an nga usa ka epektibo nga himan alang sa pagsulay sa PFE sa lainlaing mga materyales.Ordinaryo nga mga panapton ngadto sa sertipikadong medikal nga mga maskara.Angay nga matikdan nga taliwala sa 11 ka mga materyales nga gisulayan alang sa Figure 3, ang propagation error σprop milapas sa standard deviation tali sa PFE measurements sa usa ka sample, nga mao, ang σsd sa 9 sa 11 nga mga materyales;kining duha ka eksepsiyon mahitabo sa Taas kaayo nga kantidad sa PFE (ie L2 ug L3 mask).Bisan tuod ang mga resulta nga gipresentar sa Renasamy et al.Nagpakita nga ang kalainan tali sa gibalikbalik nga mga sampol gamay ra (ie, lima ka pagbalik-balik <0.29%), [25] ilang gitun-an ang mga materyales nga adunay taas nga nahibal-an nga mga kabtangan sa pagsala nga gidisenyo alang sa paghimo sa maskara: ang materyal mismo mahimong labi ka uniporme, ug ang pagsulay mao usab Kini. ang dapit sa PFE range mahimong mas makanunayon.Sa kinatibuk-an, ang mga resulta nga nakuha gamit ang among kagamitan nahiuyon sa datos sa PFE ug mga sumbanan sa sertipikasyon nga nakuha sa ubang mga tigdukiduki.
Bisan kung ang PFE usa ka hinungdanon nga timailhan aron masukod ang paghimo sa usa ka maskara, sa kini nga punto kinahanglan naton pahinumdoman ang mga magbabasa nga ang usa ka komprehensibo nga pag-analisar sa umaabot nga mga materyales sa maskara kinahanglan nga tagdon ang ubang mga hinungdan, nga mao, ang pagkamatuhup sa materyal (nga mao, pinaagi sa pag-ubos sa presyur o pagsulay sa presyur sa differential. ).Adunay mga regulasyon sa ASTM F2100 ug F3502.Ang madawat nga pagginhawa hinungdanon alang sa kahupayan sa nagsul-ob ug pagpugong sa pagtulo sa sulud sa maskara sa panahon sa pagginhawa.Tungod kay ang PFE ug air permeability sa daghang komon nga mga materyales kasagaran inversely proportional, ang pressure drop measurement kinahanglang ipahigayon uban sa PFE measurement aron mas hingpit nga masusi ang performance sa mask material.
Among girekomenda nga ang mga giya alang sa pagtukod sa mga kagamitan sa PFE uyon sa ASTM F2299 kinahanglanon alang sa padayon nga pag-uswag sa mga sumbanan, paghimo sa datos sa panukiduki nga mahimong itandi tali sa mga laboratoryo sa panukiduki, ug pagpauswag sa pagsala sa aerosol.Pagsalig lamang sa NIOSH (o F3502) nga sumbanan, nga nagtino sa usa ka aparato (TSI 8130A) ug gipugngan ang mga tigdukiduki sa pagpalit sa mga aparato nga turnkey (pananglitan, mga sistema sa TSI).Ang pagsalig sa standardized nga mga sistema sama sa TSI 8130A importante alang sa kasamtangan nga standard nga sertipikasyon, apan kini naglimite sa pagpalambo sa mga maskara, respirator, ug uban pang mga teknolohiya sa pagsala sa aerosol nga supak sa pag-uswag sa panukiduki.Angay nga matikdan nga ang sumbanan sa NIOSH naugmad ingon usa ka pamaagi sa pagsulay sa mga respirator sa ilawom sa mapintas nga mga kondisyon nga gipaabut kung gikinahanglan kini nga kagamitan, apan sa kasukwahi, ang mga maskara sa pag-opera gisulayan sa mga pamaagi sa ASTM F2100 / F2299.Ang porma ug estilo sa mga maskara sa komunidad mas susama sa mga surgical mask, nga wala magpasabot nga sila adunay maayo kaayo nga filtration efficiency performance sama sa N95.Kung ang mga maskara sa pag-opera gisusi pa subay sa ASTM F2100 / F2299, ang ordinaryong mga panapton kinahanglan nga analisahon gamit ang pamaagi nga mas duol sa ASTM F2100 / F2299.Dugang pa, ang ASTM F2299 nagtugot sa dugang nga pagka-flexible sa lain-laing mga parameter (sama sa air flow rate ug surface velocity sa filtration efficiency studies), nga mahimo kining usa ka gibanabana nga labaw nga sumbanan sa usa ka research environment.
Oras sa pag-post: Ago-30-2021