Պաշտպանական սարքավորումների և նյութերի գերազանցության կենտրոն (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Կանադա
Օգտագործեք ստորև բերված հղումը՝ այս հոդվածի ամբողջական տեքստային տարբերակը ձեր ընկերների և գործընկերների հետ կիսելու համար:իմանալ ավելին:
Հանրային առողջապահական գործակալությունները խորհուրդ են տալիս համայնքներին դիմակներ օգտագործել՝ նվազեցնելու օդակաթիլային հիվանդությունների տարածումը, ինչպիսին է COVID-19-ը:Երբ դիմակը գործում է որպես բարձր արդյունավետ ֆիլտր, վիրուսի տարածումը կնվազի, ուստի կարևոր է գնահատել դիմակի մասնիկների ֆիլտրման արդյունավետությունը (PFE):Այնուամենայնիվ, բարձր ծախսերը և երկարաժամկետ ժամկետները, որոնք կապված են բանտապահ PFE համակարգի ձեռքբերման կամ հավատարմագրված լաբորատորիա վարձելու հետ, խոչընդոտում են զտիչ նյութերի փորձարկմանը:Ակնհայտ է, որ «հարմարեցված» PFE թեստային համակարգի կարիք կա.Այնուամենայնիվ, տարբեր ստանդարտները, որոնք սահմանում են (բժշկական) դիմակների PFE թեստավորում (օրինակ, ASTM International, NIOSH) մեծապես տարբերվում են իրենց արձանագրությունների և ուղեցույցների հստակությամբ:Այստեղ նկարագրված է «ներքին» PFE համակարգի և դիմակների փորձարկման մեթոդի մշակումը բժշկական դիմակների ներկայիս ստանդարտների համատեքստում:Համաձայն ASTM միջազգային ստանդարտների՝ համակարգը օգտագործում է լատեքսային գնդիկներ (0,1 մկմ անվանական չափս) աերոզոլներ և օգտագործում է լազերային մասնիկների անալիզատոր՝ դիմակի նյութի վերևում և ներքևում գտնվող մասնիկների կոնցենտրացիան չափելու համար:Կատարեք PFE չափումներ տարբեր սովորական գործվածքների և բժշկական դիմակների վրա:Այս աշխատանքում նկարագրված մեթոդը համապատասխանում է PFE-ի փորձարկման ներկայիս ստանդարտներին՝ միաժամանակ ապահովելով ճկունություն՝ հարմարվելու փոփոխվող կարիքներին և զտման պայմաններին:
Հանրային առողջապահական գործակալությունները խորհուրդ են տալիս ընդհանուր բնակչությանը դիմակներ կրել՝ COVID-19-ի և այլ կաթիլային և աերոզոլային ճանապարհով փոխանցվող հիվանդությունների տարածումը սահմանափակելու համար։[1] Դիմակ կրելու պահանջն արդյունավետ է փոխանցումը նվազեցնելու համար, և [2] ցույց է տալիս, որ չստուգված համայնքային դիմակները օգտակար զտում են ապահովում:Իրականում, մոդելավորման ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ COVID-19-ի փոխանցման կրճատումը գրեթե համաչափ է դիմակների արդյունավետության և որդեգրման մակարդակի համակցված արդյունքին, և այս և բնակչության վրա հիմնված այլ միջոցները սիներգիստական ազդեցություն ունեն հոսպիտալացումների և մահերի կրճատման գործում:[3]
Առողջապահության և առաջնագծի այլ աշխատողների կողմից պահանջվող հավաստագրված բժշկական դիմակների և ռեսպիրատորների թիվը կտրուկ աճել է՝ մարտահրավերներ առաջացնելով առկա արտադրական և մատակարարման շղթաների համար և ստիպելով նոր արտադրողներին արագ փորձարկել և հավաստագրել նոր նյութեր:Կազմակերպություններ, ինչպիսիք են ASTM International-ը և Աշխատանքի անվտանգության և առողջության ազգային ինստիտուտը (NIOSH) մշակել են բժշկական դիմակների փորձարկման ստանդարտացված մեթոդներ.Այնուամենայնիվ, այս մեթոդների մանրամասները շատ տարբեր են, և յուրաքանչյուր կազմակերպություն սահմանել է իր կատարողական ստանդարտները:
Մասնիկների ֆիլտրման արդյունավետությունը (PFE) դիմակի ամենակարևոր հատկանիշն է, քանի որ այն կապված է փոքր մասնիկները, օրինակ՝ աերոզոլները զտելու ունակության հետ:Բժշկական դիմակները պետք է համապատասխանեն հատուկ PFE թիրախներին[4-6], որպեսզի հավաստագրվեն կարգավորող գործակալությունների կողմից, ինչպիսիք են ASTM International-ը կամ NIOSH-ը:Վիրաբուժական դիմակները հավաստագրված են ASTM-ի կողմից, իսկ N95 ռեսպիրատորները՝ NIOSH-ի կողմից, սակայն երկու դիմակներն էլ պետք է անցնեն հատուկ PFE-ի անջատման արժեքներ:Օրինակ, N95 դիմակները պետք է հասնեն 95% զտման աղի մասնիկներից կազմված աերոզոլների համար, որոնց հաշվարկի միջին տրամագիծը 0,075 մկմ է, մինչդեռ ASTM 2100 L3 վիրաբուժական դիմակները պետք է հասնեն 98% ֆիլտրացման աերոզոլների համար, որոնք կազմված են լատեքսային գնդիկներից 0,1 մկմ ֆիլտրի միջին տրամագծով: .
Առաջին երկու տարբերակները թանկ են (> $1,000 մեկ փորձանմուշի համար, որը գնահատվում է ավելի քան $150,000 նշված սարքավորումների համար), իսկ COVID-19 համաճարակի ժամանակ ձգձգումներ են լինում երկար առաքման ժամանակների և մատակարարման խնդիրների պատճառով:PFE թեստավորման բարձր արժեքը և մուտքի սահմանափակ իրավունքները, որոնք զուգորդվում են ստանդարտացված կատարողականի գնահատումների վերաբերյալ հետևողական ուղեցույցի բացակայության հետ, ստիպել են հետազոտողներին օգտագործել տարբեր հարմարեցված փորձարկման համակարգեր, որոնք հաճախ հիմնված են հավաստագրված բժշկական դիմակների մեկ կամ մի քանի ստանդարտների վրա:
Առկա գրականության մեջ հայտնաբերված դիմակի նյութերի փորձարկման հատուկ սարքավորումները սովորաբար նման են վերը նշված NIOSH կամ ASTM F2100/F2299 ստանդարտներին:Այնուամենայնիվ, հետազոտողները հնարավորություն ունեն ընտրել կամ փոխել նախագծման կամ գործառնական պարամետրերը ըստ իրենց նախասիրությունների:Օրինակ՝ օգտագործվել են նմուշի մակերեսի արագության, օդի/աէրոզոլի հոսքի արագության, նմուշի չափի (տարածքի) և աերոզոլի մասնիկների կազմի փոփոխությունները:Շատ վերջին ուսումնասիրություններ օգտագործել են հարմարեցված սարքավորումներ՝ դիմակների նյութերը գնահատելու համար:Այս սարքավորումները օգտագործում են նատրիումի քլորիդի աերոզոլներ և մոտ են NIOSH ստանդարտներին:Օրինակ, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) և Joo et al.(2021) Բոլոր կառուցված սարքավորումները կարտադրեն նատրիումի քլորիդի աերոզոլ (տարբեր չափերի), որը չեզոքացվում է էլեկտրական լիցքով, նոսրացվում է ֆիլտրացված օդով և ուղարկվում է նյութի նմուշ, որտեղ օպտիկական մասնիկների չափիչ, տարբեր համակցված մասնիկների կոնցենտրացիայի չափման խտացված մասնիկներ [9, 14-16] Konda et al.(2020) և Hao et al.(2020) Կառուցվել է նմանատիպ սարք, սակայն լիցքավորման չեզոքացուցիչը ներառված չի եղել։[8, 17] Այս ուսումնասիրություններում օդի արագությունը նմուշում տատանվում էր 1-ից մինչև 90 լ րոպե-1 (երբեմն հոսքի/արագության ազդեցությունը հայտնաբերելու համար);Այնուամենայնիվ, մակերեսի արագությունը 5,3-ից 25 սմ s-1-ի միջև էր:Նմուշի չափը, ըստ երևույթին, տատանվում է ≈3,4 և 59 սմ2 միջև:
Ընդհակառակը, քիչ ուսումնասիրություններ կան դիմակային նյութերի գնահատման վերաբերյալ լատեքսային աերոզոլ օգտագործող սարքավորումների միջոցով, որը մոտ է ASTM F2100/F2299 ստանդարտին:Օրինակ, Բաղերին եւ այլք.(2021), Shakya et al.(2016) և Lu et al.(2020) Կառուցվել է պոլիստիրոլի լատեքսային աերոզոլ արտադրելու սարք, որը նոսրացվում և ուղարկվում է նյութի նմուշներ, որտեղ մասնիկների կոնցենտրացիան չափելու համար օգտագործվել են տարբեր մասնիկների անալիզատորներ կամ սկանավորող շարժունակության մասնիկների չափի անալիզատորներ:[18-20] Եվ Լու et al.Նրանց աերոզոլային գեներատորից ներքևում օգտագործվել է լիցքավորման չեզոքացուցիչ, իսկ մյուս երկու ուսումնասիրությունների հեղինակները՝ ոչ:Նմուշում օդի հոսքի արագությունը նույնպես փոքր-ինչ փոխվել է, բայց F2299 ստանդարտի սահմաններում՝ ≈7.3-ից մինչև 19 L min-1:Բաղերիի և այլոց կողմից ուսումնասիրված օդի մակերեսի արագությունը։համապատասխանաբար 2 և 10 սմ ս–1 է (ստանդարտ միջակայքում):Եվ Լու և այլք, և Շաքյա և այլք:[18-20] Բացի այդ, հեղինակը և Shakya et al.փորձարկված լատեքսային տարբեր չափերի գնդիկներ (այսինքն, ընդհանուր առմամբ, 20 նմ-ից մինչև 2500 նմ):Իսկ Լու et al.Առնվազն իրենց որոշ թեստերում նրանք օգտագործում են նշված 100 նմ (0,1 մկմ) մասնիկի չափը:
Այս աշխատանքում մենք նկարագրում ենք այն մարտահրավերները, որոնք մենք բախվում ենք PFE սարք ստեղծելու համար, որը հնարավորինս համապատասխանում է առկա ASTM F2100/F2299 ստանդարտներին:Հիմնական հանրաճանաչ ստանդարտներից (այսինքն՝ NIOSH և ASTM F2100/F2299) ASTM ստանդարտն ապահովում է պարամետրերի ավելի մեծ ճկունություն (օրինակ՝ օդի հոսքի արագությունը)՝ ուսումնասիրելու ֆիլտրման աշխատանքը, որը կարող է ազդել PFE-ի վրա ոչ բժշկական դիմակներում:Այնուամենայնիվ, ինչպես մենք ցույց տվեցինք, այս ճկունությունն ապահովում է նման սարքավորումների նախագծման բարդության լրացուցիչ մակարդակ:
Քիմիական նյութերը ձեռք են բերվել Sigma-Aldrich-ից և օգտագործվել այնպես, ինչպես կա:Ստիրոլի մոնոմերը (≥99%) զտվում է ապակե սյունակի միջոցով, որը պարունակում է ալյումինի ինհիբիտոր հեռացնող միջոց, որը նախատեսված է տերտ-բութիլկատեխոլը հեռացնելու համար:Դիոնացված ջուրը (≈0,037 µS սմ–1) գալիս է Sartorius Arium ջրի մաքրման համակարգից:
100% բամբակյա հասարակ գործվածքը (Muslin CT) 147 գմ-2 անվանական քաշով գալիս է Veratex Lining Ltd., QC-ից, իսկ բամբուկ/սպանդեքս խառնուրդը՝ D. Zinman Textiles, QC:Թեկնածու դիմակների այլ նյութերը գալիս են գործվածքների տեղական մանրածախ վաճառողներից (Fabricland):Այս նյութերը ներառում են երկու տարբեր 100% բամբակյա գործվածքներ (տարբեր տպագրություններով), մեկ բամբակ/սպանդեքս տրիկոտաժե գործվածք, երկու բամբակ/պոլիեսթեր գործվածք (մեկ «ունիվերսալ» և մեկ «սվիտեր») և ոչ հյուսված բամբակ/պոլիպրոպիլեն խառը։ բամբակյա թակելու նյութ:Աղյուսակ 1-ը ցույց է տալիս գործվածքների հայտնի հատկությունների ամփոփագիրը:Նոր սարքավորումները համեմատելու համար հավաստագրված բժշկական դիմակներ են ձեռք բերվել տեղական հիվանդանոցներից, ներառյալ ASTM 2100 Level 2 (L2) և Level 3 (L3; Halyard) հավաստագրված բժշկական դիմակները և N95 շնչառական սարքերը (3M):
Փորձարկվող յուրաքանչյուր նյութից կտրվել է մոտավորապես 85 մմ տրամագծով շրջանաձև նմուշ.նյութի վրա հետագա փոփոխություններ չեն կատարվել (օրինակ՝ լվացում):Փորձարկման համար սեղմեք գործվածքների օղակը PFE սարքի նմուշի պահարանում:Օդի հոսքի հետ շփվող նմուշի իրական տրամագիծը 73 մմ է, իսկ մնացած նյութերն օգտագործվում են նմուշը սերտորեն ամրացնելու համար:Հավաքված դիմակի համար դեմքին դիպչող կողմը հեռու է մատակարարված նյութի աերոզոլից:
Մոնոդիսպերս անիոնային պոլիստիրոլի լատեքսային գնդերի սինթեզ էմուլսիոն պոլիմերացման միջոցով:Նախորդ ուսումնասիրության մեջ նկարագրված ընթացակարգի համաձայն, ռեակցիան իրականացվել է մոնոմերային սովի կիսափուլային ռեժիմով:[21, 22] Ավելացրեք դեիոնացված ջուր (160 մլ) 250 մլ երեք պարանոցով կլոր հատակով կոլբայի մեջ և դրեք այն խառնող յուղի լոգանքի մեջ:Այնուհետև կոլբը մաքրվել է ազոտով և զերծ արգելակող ստիրոլի մոնոմեր (2,1 մլ) ավելացվել է մաքրված, խառնված կոլբայի մեջ:10 րոպե հետո 70 °C ջերմաստիճանում ավելացրեք նատրիումի լաուրիլ սուլֆատ (0,235 գ) լուծարված դեոնացված ջրի մեջ (8 մլ):Եվս 5 րոպե հետո ավելացվել է կալիումի պերսուլֆատ (0,5 գ)՝ լուծված դեիոնացված ջրի մեջ (2 մլ):Հաջորդ 5 ժամվա ընթացքում օգտագործեք ներարկիչի պոմպ, որպեսզի դանդաղ ներարկեք լրացուցիչ ինհիբիտորից զերծ ստիրոլ (20 մլ) կոլբայի մեջ 66 μL min-1 արագությամբ:Ստիրոլի ինֆուզիոն ավարտվելուց հետո ռեակցիան շարունակվել է ևս 17 ժամ:Այնուհետև կոլբը բացվեց և սառեցվեց, որպեսզի ավարտվի պոլիմերացումը:Սինթեզված պոլիստիրոլի լատեքսային էմուլսիան դիալիզացվել է դեոնացված ջրի դեմ SnakeSkin դիալիզի խողովակում (3500 Da մոլեկուլային քաշի կտրվածք) հինգ օր շարունակ, և դեոնացված ջուրը փոխարինվել է ամեն օր:Հեռացրեք էմուլսիան դիալիզի խողովակից և պահեք սառնարանում 4°C ջերմաստիճանում մինչև օգտագործելը:
Լույսի դինամիկ ցրումը (DLS) կատարվել է Brookhaven 90Plus անալիզատորով, լազերային ալիքի երկարությունը 659 նմ էր, իսկ դետեկտորի անկյունը՝ 90°։Տվյալները վերլուծելու համար օգտագործեք ներկառուցված մասնիկների լուծման ծրագրակազմը (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation):Լատեքսային կախոցը նոսրացվում է դեիոնացված ջրով, մինչև մասնիկների քանակը կազմում է մոտավորապես 500 հազար հաշվարկ վայրկյանում (kcps):Մասնիկների չափը որոշվել է 125 ± 3 նմ, իսկ հաղորդված պոլիդիսպերսությունը՝ 0,289 ± 0,006:
ZetaPlus zeta պոտենցիալների անալիզատորը (Brookhaven Instruments Corp.) օգտագործվել է զետա ներուժի չափված արժեքը ստանալու համար փուլային վերլուծության լույսի ցրման ռեժիմում:Նմուշը պատրաստվել է լատեքսի մասնաբաժինը ավելացնելով 5 × 10-3 մ NaCl լուծույթին և կրկին նոսրացնելով լատեքսային կախոցը՝ հասնելով մոտավորապես 500 կկ/վ մասնիկների քանակի:Կատարվել են հինգ կրկնվող չափումներ (յուրաքանչյուրը բաղկացած է 30 վազքից), որի արդյունքում ստացվել է զետա պոտենցիալ արժեքը -55,1 ± 2,8 մՎ, որտեղ սխալը ներկայացնում է հինգ կրկնությունների միջին արժեքի ստանդարտ շեղումը:Այս չափումները ցույց են տալիս, որ մասնիկները բացասական լիցքավորված են և կազմում են կայուն կախոց:DLS և zeta պոտենցիալ տվյալները կարելի է գտնել օժանդակ տեղեկատվական աղյուսակներում S2 և S3:
Մենք սարքավորումը կառուցեցինք ASTM միջազգային ստանդարտներին համապատասխան, ինչպես նկարագրված է ստորև և ցույց է տրված Նկար 1-ում: Մեկ շիթով Blaustein ատոմացման մոդուլը (BLAM; CHTech) աերոզոլային գեներատորն օգտագործվում է լատեքսային գնդիկներ պարունակող աերոզոլներ արտադրելու համար:Զտված օդի հոսքը (ստացված GE Healthcare Whatman 0,3 մկմ HEPA-CAP և 0,2 մկմ POLYCAP TF ֆիլտրերի միջոցով) մտնում է աերոզոլային գեներատոր 20 psi (6,9 կՊա) ճնշման տակ և ատոմացնում է 5 մգ L-1-ի մի մասը: կախոց Հեղուկը ներարկվում է սարքավորման լատեքսային գնդիկի մեջ ներարկիչի պոմպի միջոցով (KD Scientific Model 100):Աերոզոլացված թաց մասնիկները չորանում են՝ անցնելով օդային հոսքը, թողնելով աերոզոլային գեներատորը խողովակային ջերմափոխանակիչի միջով:Ջերմափոխանակիչը բաղկացած է 5/8 դյույմ չժանգոտվող պողպատից խողովակից, որը փաթաթված է 8 ոտնաչափ երկարությամբ ջեռուցման կծիկով:Արդյունքը 216 Վտ է (BriskHeat):Ըստ իր կարգավորվող թվաքանակի՝ ջեռուցիչի հզորությունը սահմանվում է սարքի առավելագույն արժեքի 40%-ի (≈86 Վտ);սա արտադրում է արտաքին պատի միջին ջերմաստիճանը 112 °C (ստանդարտ շեղում ≈1 °C), որը որոշվում է մակերեսի վրա տեղադրված ջերմազույգով (Թեյլոր ԱՄՆ) չափումներով։Նկար S4-ը օժանդակ տեղեկատվության մեջ ամփոփում է ջեռուցիչի աշխատանքը:
Չորացրած ատոմացված մասնիկները այնուհետև խառնվում են ավելի մեծ ծավալով զտված օդի հետ՝ հասնելու համար օդի ընդհանուր հոսքի արագությունը 28,3 լ min-1 (այսինքն՝ 1 խորանարդ ֆուտ րոպեում):Այս արժեքը ընտրվել է, քանի որ դա լազերային մասնիկների անալիզատորի գործիքի ճշգրիտ հոսքի արագությունն է, որը նմուշառվում է համակարգից ներքև:Լատեքսային մասնիկները տեղափոխող օդի հոսքն ուղարկվում է երկու նույնական ուղղահայաց խցիկներից մեկը (այսինքն՝ հարթ պատերով չժանգոտվող պողպատից խողովակներ). տեղադրվում է գործվածքից դուրս:Երկու խցիկների ներքին տրամագիծը 73 մմ է, որը համապատասխանում է նմուշի պահարանի ներքին տրամագծին:Նմուշի պահողը օգտագործում է ակոսավոր օղակներ և ներքևված պտուտակներ՝ դիմակի նյութը սերտորեն փակելու համար, այնուհետև տեղադրեք անջատվող փակագիծը նմուշի խցիկի բացվածքի մեջ և սերտորեն փակեք այն սարքի մեջ ռետինե միջադիրներով և սեղմակներով (Նկար S2, օժանդակ տեղեկատվություն):
Օդի հոսքի հետ շփվող գործվածքների նմուշի տրամագիծը 73 մմ է (տարածքը = 41,9 սմ2);փորձարկման ընթացքում այն կնքվում է նմուշի խցիկում:«Վերահսկիչ» կամ «նմուշ» խցիկից դուրս եկող օդի հոսքը տեղափոխվում է լազերային մասնիկների անալիզատոր (մասնիկների չափման համակարգ LASAIR III 110)՝ չափելու լատեքսի մասնիկների քանակը և կոնցենտրացիան:Մասնիկների անալիզատորը սահմանում է մասնիկների կոնցենտրացիայի ստորին և վերին սահմանները, համապատասխանաբար 2 × 10-4 և ≈34 մասնիկ մեկ խորանարդ ֆուտի համար (7 և ≈950 000 մասնիկ մեկ խորանարդ ֆուտի համար):Լատեքսի մասնիկների կոնցենտրացիայի չափման համար մասնիկների կոնցենտրացիան հաղորդվում է «արկղում», որի ստորին սահմանը և վերին սահմանը 0,10–0,15 մկմ է, որը համապատասխանում է աերոզոլում լատեքսային մասնիկների մոտավոր չափին:Այնուամենայնիվ, աղբամանների այլ չափսեր կարող են օգտագործվել, և մի քանի աղբամաններ կարող են գնահատվել միաժամանակ՝ մասնիկների առավելագույն չափը 5 մկմ:
Սարքավորումը ներառում է նաև այլ սարքավորումներ, ինչպիսիք են խցիկը և մասնիկների անալիզատորը մաքուր ֆիլտրացված օդով լվանալու սարքավորումներ, ինչպես նաև անհրաժեշտ փականներ և գործիքներ (Նկար 1):Խողովակաշարերի և գործիքավորման ամբողջական դիագրամները ներկայացված են օժանդակ տեղեկատվության Նկար S1-ում և Աղյուսակ S1-ում:
Փորձի ընթացքում լատեքսային կախոցը ներարկվել է աերոզոլային գեներատորի մեջ ≈60-ից մինչև 100 µL min-1 հոսքի արագությամբ, որպեսզի պահպանվի մասնիկների կայուն ելքը, մոտավորապես 14-25 մասնիկ մեկ խորանարդ սանտիմետրում (400 000-մեկ խորանարդ սանտիմետրում) 700: 000 մասնիկ):Ոտքեր) 0,10–0,15 մկմ չափի աղբարկղում:Հոսքի արագության այս միջակայքը պահանջվում է աերոզոլային գեներատորից ներքև գտնվող լատեքսային մասնիկների կոնցենտրացիայի նկատվող փոփոխությունների պատճառով, ինչը կարող է վերագրվել աերոզոլային գեներատորի հեղուկ թակարդի կողմից գրավված լատեքսային կախոցի քանակի փոփոխությանը:
Տվյալ գործվածքի նմուշի PFE-ը չափելու համար լատեքսային մասնիկների աերոզոլը նախ տեղափոխվում է կառավարման սենյակով, այնուհետև ուղղվում է մասնիկների անալիզատոր:Անընդհատ չափեք երեք մասնիկների կոնցենտրացիան արագ հաջորդականությամբ, որոնցից յուրաքանչյուրը տևում է մեկ րոպե:Մասնիկների անալիզատորը հաղորդում է վերլուծության ընթացքում մասնիկների միջին ժամանակի կոնցենտրացիան, այսինքն՝ մասնիկների միջին կոնցենտրացիան նմուշի մեկ րոպեում (28,3 լ):Այս ելակետային չափումները կատարելուց հետո՝ կայուն մասնիկների քանակն ու գազի հոսքի արագությունը հաստատելու համար, աերոզոլը տեղափոխվում է նմուշի խցիկ:Երբ համակարգը հասնում է հավասարակշռության (սովորաբար 60-90 վայրկյան), ևս երեք անընդմեջ մեկ րոպեանոց չափումներ կատարվում են արագ հաջորդականությամբ:Այս նմուշի չափումները ներկայացնում են կտորի նմուշի միջով անցնող մասնիկների կոնցենտրացիան:Այնուհետև, աերոզոլի հոսքը հետ բաժանելով դեպի հսկիչ սենյակ, վերահսկիչ սենյակից վերցվեցին մասնիկների կոնցենտրացիայի ևս երեք չափումներ՝ ստուգելու համար, որ վերևում մասնիկների կոնցենտրացիան էապես չի փոխվել նմուշի գնահատման ողջ գործընթացի ընթացքում:Քանի որ երկու խցիկների ձևավորումը նույնն է, բացառությամբ այն, որ նմուշի խցիկը կարող է տեղավորել նմուշի պահողը, խցիկի հոսքի պայմանները կարելի է համարել նույնը, ուստի մասնիկների կոնցենտրացիան գազում, որը թողնում է կառավարման պալատը և նմուշի պալատը: կարելի է համեմատել։
Մասնիկների անալիզատորի գործիքի կյանքը պահպանելու և յուրաքանչյուր փորձարկման միջև ընկած ժամանակահատվածում համակարգում աերոզոլային մասնիկները հեռացնելու համար օգտագործեք HEPA ֆիլտրացված օդային շիթ՝ յուրաքանչյուր չափումից հետո մասնիկների անալիզատորը մաքրելու համար, և նմուշները փոխելուց առաջ մաքրեք նմուշի խցիկը:PFE սարքի վրա օդի լվացման համակարգի սխեմատիկ գծապատկերի համար դիմեք Նկար S1-ին օժանդակ տեղեկատվության մեջ:
Այս հաշվարկը ներկայացնում է մեկ «կրկնվող» PFE չափում մեկ նյութի նմուշի համար և համարժեք է PFE հաշվարկին ASTM F2299-ում (հավասարում (2)):
§2.1-ում ուրվագծված նյութերը վիճարկվել են լատեքսային աերոզոլներով՝ օգտագործելով §2.3-ում նկարագրված PFE սարքավորումը՝ որոշելու դրանց համապատասխանությունը որպես դիմակային նյութեր:Նկար 2-ը ցույց է տալիս մասնիկների կոնցենտրացիայի անալիզատորից ստացված ցուցումները, և սվիտերների գործվածքների և ճարմանդային նյութերի PFE արժեքները չափվում են միաժամանակ:Կատարվել է երեք նմուշի վերլուծություն ընդհանուր երկու նյութի և վեց կրկնության համար:Ակնհայտ է, որ երեք ընթերցումների հավաքածուի առաջին ընթերցումը (ավելի բաց գույնով ստվերված) սովորաբար տարբերվում է մյուս երկու ընթերցումներից:Օրինակ, առաջին ընթերցումը տարբերվում է Գծապատկեր 2-ի 12-15 եռյակների մյուս երկու ընթերցումների միջինից ավելի քան 5%-ով:Այս դիտարկումը կապված է մասնիկների անալիզատորով հոսող աերոզոլ պարունակող օդի հավասարակշռության հետ:Ինչպես քննարկվել է «Նյութեր և մեթոդներ» բաժնում, հավասարակշռության ցուցանիշները (երկրորդ և երրորդ հսկիչ և նմուշի ընթերցումներ) օգտագործվել են Նկար 2-ում համապատասխանաբար մուգ կապույտ և կարմիր երանգներով PFE-ը հաշվարկելու համար:Ընդհանուր առմամբ, երեք կրկնօրինակների միջին PFE արժեքը 78% ± 2% է սվիտեր գործվածքների համար և 74% ± 2% բամբակյա թրթուրների համար:
Համակարգի արդյունավետությունը համեմատելու համար գնահատվել են նաև ASTM 2100 հավաստագրված բժշկական դիմակները (L2, L3) և NIOSH շնչառական սարքերը (N95):ASTM F2100 ստանդարտը սահմանում է 2-րդ և 3-րդ մակարդակի դիմակների 0,1 մկմ մասնիկների ենթամիկրոն մասնիկների ֆիլտրման արդյունավետությունը համապատասխանաբար ≥ 95% և ≥ 98%:[5] Նմանապես, NIOSH հավաստագրված N95 ռեսպիրատորները պետք է ցույց տան 0,075 մկմ միջին տրամագծով ատոմացված NaCl նանոմասնիկների ֆիլտրացման արդյունավետությունը ≥95%:[24] Rengasamy et al.Ըստ զեկույցների, նմանատիպ N95 դիմակները ցույց են տալիս PFE արժեքը 99,84%-99,98%, [25] Zangmeister et al.Ըստ զեկույցների, նրանց N95-ն արտադրում է ֆիլտրման նվազագույն արդյունավետություն ավելի քան 99,9% [14], մինչդեռ Joo et al.Ըստ զեկույցների, 3M N95 դիմակները արտադրել են PFE-ի 99%-ը (300 նմ մասնիկներ), [16] և Hao et al.Հաղորդված N95 PFE (300 նմ մասնիկներ) կազմում է 94,4%:[17] Երկու N95 դիմակների համար, որոնք վիճարկվել են Shakya et al.0,1 մկմ լատեքսային գնդիկներով PFE-ն իջել է մոտավորապես 80%-ից 100%-ի սահմաններում:[19] Երբ Lu et al.Օգտագործելով նույն չափի լատեքսային գնդիկներ՝ N95 դիմակները գնահատելու համար, միջին PFE-ն հաղորդվում է 93,8%:[20] Այս աշխատանքում նկարագրված սարքավորումների միջոցով ստացված արդյունքները ցույց են տալիս, որ N95 դիմակի PFE-ը 99,2 ± 0,1% է, ինչը լավ համընկնում է նախորդ ուսումնասիրությունների մեծ մասի հետ:
Վիրաբուժական դիմակները նույնպես փորձարկվել են մի քանի հետազոտություններում:Հաոյի և այլոց վիրաբուժական դիմակները:ցույց տվեցին PFE (300 նմ մասնիկներ) 73,4% [17], մինչդեռ երեք վիրաբուժական դիմակները փորձարկվեցին Դրյունիկի և այլոց կողմից։Արտադրված PFE-ն տատանվում է մոտավորապես 60%-ից մինչև գրեթե 100%:[15] (Վերջին դիմակը կարող է լինել վավերացված մոդել:) Այնուամենայնիվ, Zangmeister et al.Ըստ զեկույցների, փորձարկված երկու վիրաբուժական դիմակների ֆիլտրման նվազագույն արդյունավետությունը միայն մի փոքր ավելի է, քան 30% [14], շատ ավելի ցածր, քան այս հետազոտության մեջ փորձարկված վիրաբուժական դիմակները։Նմանապես, «կապույտ վիրաբուժական դիմակը», որը փորձարկվել է Joo et al.Ապացուցեք, որ PFE (300 նմ մասնիկներ) ընդամենը 22% է:[16] Shakya et al.հաղորդում է, որ վիրաբուժական դիմակների PFE-ն (օգտագործելով 0,1 մկմ լատեքսային մասնիկներ) նվազել է մոտավորապես 60-80%-ով:[19] Օգտագործելով նույն չափի լատեքսային գնդիկները, Lu et al.-ի վիրաբուժական դիմակը միջին PFE արդյունք է տվել 80,2%:[20] Համեմատության համար, մեր L2 դիմակի PFE-ն 94,2 ± 0,6% է, իսկ L3 դիմակի PFE-ը 94,9 ± 0,3% է:Չնայած գրականության մեջ այս PFE-ները գերազանցում են շատ PFE-ներին, մենք պետք է նշենք, որ նախորդ հետազոտության մեջ նշված հավաստագրման մակարդակ գրեթե չկա, և մեր վիրաբուժական դիմակները ստացել են 2-րդ և 3-րդ մակարդակների սերտիֆիկացում:
Նույն կերպ, ինչպես վերլուծվել են Նկար 2-ում ներկայացված դիմակի թեկնածու նյութերը, մյուս վեց նյութերի վրա կատարվել են երեք փորձարկում՝ դիմակի մեջ դրանց համապատասխանությունը որոշելու և PFE սարքի աշխատանքը ցուցադրելու համար:Նկար 3-ը ներկայացնում է բոլոր փորձարկված նյութերի PFE արժեքները և դրանք համեմատում է PFE արժեքների հետ, որոնք ստացվել են՝ գնահատելով հավաստագրված L3 և N95 դիմակ նյութերը:Այս աշխատանքի համար ընտրված 11 դիմակներից/թեկնածուների դիմակների նյութերից պարզորոշ երևում է PFE կատարողականի լայն շրջանակ՝ տատանվում է ≈10%-ից մինչև մոտ 100%, համահունչ այլ հետազոտությունների, [8, 9, 15] և արդյունաբերության նկարագրություններին: PFE-ի և PFE-ի միջև հստակ հարաբերություններ չկան:Օրինակ, նմանատիպ բաղադրությամբ նյութերը (100% բամբակի երկու նմուշ և բամբակյա մուսլին) ցուցադրում են շատ տարբեր PFE արժեքներ (համապատասխանաբար 14%, 54% և 13%):Բայց կարևոր է, որ ցածր կատարողականություն (օրինակ՝ 100% բամբակ A; PFE ≈ 14%), միջին կատարողականություն (օրինակ՝ 70%/30% բամբակ/պոլիեսթեր խառնուրդ; PFE ≈ 49%) և բարձր արդյունավետություն (օրինակ. սվիտեր Գործվածք; PFE ≈ 78%) Գործվածքը կարելի է հստակ ճանաչել այս աշխատանքում նկարագրված PFE սարքավորումների միջոցով:Հատկապես սվիտերների գործվածքները և բամբակյա ճարմանդային նյութերը շատ լավ էին գործում, PFE-ները տատանվում են 70% -ից մինչև 80%:Նման բարձր արդյունավետության նյութերը կարելի է ավելի մանրամասն ճանաչել և վերլուծել՝ հասկանալու այն բնութագրերը, որոնք նպաստում են դրանց ֆիլտրման բարձր կատարողականությանը:Այնուամենայնիվ, մենք ուզում ենք հիշեցնել, որ քանի որ նմանատիպ արդյունաբերության նկարագրություններով նյութերի PFE արդյունքները (այսինքն բամբակյա նյութեր) շատ տարբեր են, այս տվյալները չեն ցույց տալիս, թե որ նյութերն են լայնորեն օգտակար կտորից դիմակների համար, և մենք մտադիր չենք եզրակացնել, որ հատկությունները. նյութական կատեգորիաներ.Կատարողական հարաբերություններ.Մենք տրամադրում ենք կոնկրետ օրինակներ՝ ստուգաչափումը ցույց տալու համար, ցույց տալու համար, որ չափումն ընդգրկում է հնարավոր զտման արդյունավետության ողջ տիրույթը և տալիս է չափման սխալի չափը:
Մենք ստացանք այս PFE արդյունքները՝ ապացուցելու համար, որ մեր սարքավորումն ունի չափման լայն հնարավորություններ, ցածր սխալ և համեմատվում է գրականությունից ստացված տվյալների հետ:Օրինակ, Zangmeister et al.Հաղորդվում են մի քանի հյուսված բամբակյա գործվածքների PFE արդյունքները (օրինակ՝ «Cotton 1-11») (89-ից 812 թել մեկ դյույմում):11 նյութերից 9-ում «զտման նվազագույն արդյունավետությունը» տատանվում է 0%-ից մինչև 25%;Մյուս երկու նյութերի PFE-ը կազմում է մոտ 32%:[14] Նմանապես, Konda et al.Հաղորդվում են երկու բամբակյա գործվածքների PFE տվյալները (80 և 600 TPI; 153 և 152 գմ-2):PFE-ն տատանվում է համապատասխանաբար 7%-ից մինչև 36% և 65%-ից մինչև 85%:Drewnick et al.-ի ուսումնասիրության մեջ միաշերտ բամբակյա գործվածքներում (այսինքն՝ բամբակ, բամբակյա տրիկոտաժ, մոլետոն; 139–265 TPI; 80–140 գմ–2), PFE նյութի շրջանակը կազմում է մոտ 10% -ից մինչև 30%:Joo et al.-ի ուսումնասիրության ժամանակ նրանց 100% բամբակյա նյութը ունի 8% PFE (300 նմ մասնիկներ):Բաղերին և այլք։օգտագործված պոլիստիրոլի լատեքսային մասնիկներ 0,3-ից 0,5 մկմ:Չափվել է վեց բամբակյա նյութերի PFE (120-200 TPI; 136-237 գմ-2)՝ 0%-ից մինչև 20%:[18] Հետևաբար, այս նյութերի մեծ մասը լավ համընկնում է մեր երեք բամբակյա գործվածքների (այսինքն Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A և B) PFE արդյունքների հետ, և դրանց ֆիլտրման միջին արդյունավետությունը համապատասխանաբար 13%, 14% և համապատասխանաբար:54%:Այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ բամբակյա նյութերի միջև կան մեծ տարբերություններ, և որ նյութի հատկությունները, որոնք հանգեցնում են բարձր PFE-ի (այսինքն՝ Konda et al.-ի 600 TPI բամբակ, մեր բամբակ B) վատ են ընկալվում:
Այս համեմատությունները կատարելիս մենք իսկապես ընդունում ենք, որ դժվար է գտնել գրականության մեջ փորձարկված նյութեր, որոնք ունեն նույն բնութագրերը (այսինքն՝ նյութի բաղադրությունը, հյուսելը և տրիկոտաժը, TPI, քաշը և այլն) այս ուսումնասիրության մեջ փորձարկված նյութերի հետ, և հետևաբար ուղղակիորեն համեմատելի չէ:Բացի այդ, հեղինակների կողմից օգտագործվող գործիքների տարբերությունները և ստանդարտացման բացակայությունը դժվարացնում են լավ համեմատություններ անելը:Այնուամենայնիվ, պարզ է, որ սովորական գործվածքների կատարողականություն/կատարողական հարաբերությունը լավ հասկանալի չէ։Նյութերը հետագայում կփորձարկվեն ստանդարտացված, ճկուն և հուսալի սարքավորումներով (օրինակ՝ այս աշխատանքում նկարագրված սարքավորումները)՝ որոշելու այդ հարաբերությունները:
Թեև կա ընդհանուր վիճակագրական սխալ (0-5%) մեկ կրկնակի (0-4%) և եռակի վերլուծված նմուշների միջև, այս աշխատանքում առաջարկված սարքավորումները արդյունավետ գործիք են տարբեր նյութերի PFE-ի փորձարկման համար:Սովորական գործվածքներ մինչև վավերացված բժշկական դիմակներ:Հարկ է նշել, որ Նկար 3-ի համար փորձարկված 11 նյութերից տարածման սխալի σprop-ը գերազանցում է մեկ նմուշի PFE չափումների միջև ստանդարտ շեղումը, այսինքն՝ 11 նյութերից 9-ի σsd-ը.այս երկու բացառությունները տեղի են ունենում շատ բարձր PFE արժեքով (այսինքն՝ L2 և L3 դիմակ):Չնայած նրան, որ արդյունքները ներկայացրել է Rengasamy et al.Ցույց տալով, որ կրկնվող նմուշների միջև տարբերությունը փոքր է (այսինքն՝ հինգ կրկնություն <0,29%), [25] նրանք ուսումնասիրել են բարձր հայտնի զտիչ հատկություններով նյութեր, որոնք նախատեսված են հատուկ դիմակների արտադրության համար. PFE միջակայքի տարածքը կարող է ավելի հետևողական լինել:Ընդհանուր առմամբ, մեր սարքավորումների օգտագործմամբ ստացված արդյունքները համահունչ են այլ հետազոտողների կողմից ստացված PFE տվյալների և հավաստագրման ստանդարտներին:
Չնայած PFE-ն դիմակի արդյունավետությունը չափելու կարևոր ցուցիչ է, այս պահին մենք պետք է հիշեցնենք ընթերցողներին, որ ապագա դիմակի նյութերի համապարփակ վերլուծությունը պետք է հաշվի առնի այլ գործոններ, այսինքն՝ նյութի թափանցելիությունը (այսինքն՝ ճնշման անկման կամ դիֆերենցիալ ճնշման փորձարկման միջոցով։ ).Կան կանոնակարգեր ASTM F2100 և F3502-ում:Ընդունելի շնչառությունը էական նշանակություն ունի կրողի հարմարավետության և շնչառության ընթացքում դիմակի եզրի արտահոսքի կանխման համար:Քանի որ շատ սովորական նյութերի PFE-ն և օդի թափանցելիությունը սովորաբար հակադարձ համեմատական են, ճնշման անկման չափումը պետք է կատարվի PFE չափման հետ միասին՝ դիմակի նյութի արդյունավետությունը ավելի լիարժեք գնահատելու համար:
Մենք խորհուրդ ենք տալիս, որ ASTM F2299-ին համապատասխան PFE սարքավորումների կառուցման ուղեցույցները կարևոր են ստանդարտների շարունակական բարելավման, հետազոտական տվյալների ստեղծման, որոնք կարող են համեմատվել հետազոտական լաբորատորիաների միջև և աերոզոլային ֆիլտրման բարելավման համար:Հենվեք միայն NIOSH (կամ F3502) ստանդարտի վրա, որը սահմանում է մեկ սարք (TSI 8130A) և արգելում է հետազոտողներին գնել բանտապահ սարքեր (օրինակ՝ TSI համակարգեր):Ստանդարտացված համակարգերին վստահելը, ինչպիսին է TSI 8130A-ն, կարևոր է ներկայիս ստանդարտ սերտիֆիկացման համար, սակայն այն սահմանափակում է դիմակների, շնչառական սարքերի և աերոզոլային ֆիլտրման այլ տեխնոլոգիաների զարգացումը, որոնք հակասում են հետազոտության առաջընթացին:Հարկ է նշել, որ NIOSH ստանդարտը մշակվել է որպես շնչառական սարքերի փորձարկման մեթոդ՝ սպասվող ծանր պայմաններում, երբ այս սարքավորումն անհրաժեշտ է, սակայն, ի տարբերություն վիրաբուժական դիմակների, փորձարկվում են ASTM F2100/F2299 մեթոդներով:Համայնքային դիմակների ձևն ու ոճը ավելի շատ նման են վիրաբուժական դիմակների, ինչը չի նշանակում, որ նրանք ունեն գերազանց ֆիլտրման արդյունավետություն, ինչպես N95-ը:Եթե վիրաբուժական դիմակները դեռևս գնահատվում են ASTM F2100/F2299-ի համաձայն, սովորական գործվածքները պետք է վերլուծվեն՝ օգտագործելով ASTM F2100/F2299-ին ավելի մոտ մեթոդ:Բացի այդ, ASTM F2299-ը թույլ է տալիս լրացուցիչ ճկունություն տարբեր պարամետրերում (օրինակ՝ օդի հոսքի արագությունը և մակերևույթի արագությունը ֆիլտրման արդյունավետության ուսումնասիրություններում), ինչը կարող է այն դարձնել մոտավոր բարձրագույն ստանդարտ հետազոտական միջավայրում:
Հրապարակման ժամանակը՝ օգ-30-2021