Kituo cha Ubora cha Vifaa na Nyenzo za Kinga (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Tumia kiungo kilicho hapa chini kushiriki toleo kamili la maandishi ya makala hii na marafiki na wafanyakazi wenzako.Jifunze zaidi.
Mashirika ya afya ya umma yanapendekeza kwamba jamii zitumie barakoa ili kupunguza kuenea kwa magonjwa yatokanayo na hewa kama vile COVID-19.Wakati mask inafanya kazi kama chujio cha ufanisi wa juu, kuenea kwa virusi kutapungua, kwa hiyo ni muhimu kutathmini ufanisi wa kuchuja chembe (PFE) ya mask.Hata hivyo, gharama za juu na muda mrefu wa kuongoza unaohusishwa na ununuzi wa mfumo wa PFE wa turnkey au kukodisha maabara iliyoidhinishwa huzuia majaribio ya nyenzo za chujio.Kwa wazi kuna haja ya mfumo wa mtihani wa PFE "ulioboreshwa";hata hivyo, viwango mbalimbali vinavyoagiza upimaji wa PFE wa vinyago (vya matibabu) (kwa mfano, ASTM International, NIOSH) hutofautiana sana katika uwazi wa itifaki na miongozo yao.Hapa, maendeleo ya mfumo wa "ndani" wa PFE na njia ya kupima masks katika muktadha wa viwango vya sasa vya mask ya matibabu inaelezewa.Kulingana na viwango vya kimataifa vya ASTM, mfumo hutumia erosoli za tufe za mpira (0.1 µm saizi ya kawaida) na hutumia kichanganuzi chembe chembe za leza kupima mkusanyiko wa chembe juu na chini ya nyenzo ya barakoa.Fanya vipimo vya PFE kwenye vitambaa mbalimbali vya kawaida na vinyago vya matibabu.Njia iliyoelezwa katika kazi hii inakidhi viwango vya sasa vya upimaji wa PFE, huku ikitoa kubadilika ili kukabiliana na mabadiliko ya mahitaji na hali ya kuchuja.
Mashirika ya afya ya umma yanapendekeza kwamba watu kwa ujumla wavae barakoa ili kupunguza kuenea kwa COVID-19 na magonjwa mengine yanayoenezwa na matone na erosoli.[1] Mahitaji ya kuvaa vinyago ni bora katika kupunguza maambukizi, na [2] inaonyesha kuwa vinyago visivyojaribiwa vya jumuiya hutoa uchujaji muhimu.Kwa hakika, tafiti za kielelezo zimeonyesha kuwa kupunguzwa kwa maambukizi ya COVID-19 ni karibu sawia na bidhaa ya pamoja ya ufanisi wa barakoa na kiwango cha kuasili, na hatua hizi na nyinginezo zinazozingatia idadi ya watu zina athari ya pamoja katika kupunguza kulazwa hospitalini na vifo.[3]
Idadi ya barakoa na vipumuaji vilivyoidhinishwa vinavyohitajika na wahudumu wa afya na wafanyikazi wengine wa mstari wa mbele imeongezeka sana, na kusababisha changamoto kwa minyororo iliyopo ya utengenezaji na usambazaji, na kusababisha watengenezaji wapya kujaribu na kudhibitisha vifaa vipya haraka.Mashirika kama vile ASTM International na Taasisi ya Kitaifa ya Usalama na Afya Kazini (NIOSH) yamebuni mbinu sanifu za kupima barakoa za matibabu;hata hivyo, maelezo ya mbinu hizi hutofautiana sana, na kila shirika limeweka viwango vyake vya utendaji.
Ufanisi wa uchujaji wa chembechembe (PFE) ndio sifa muhimu zaidi ya barakoa kwa sababu inahusiana na uwezo wake wa kuchuja chembe ndogo kama vile erosoli.Ni lazima barakoa za matibabu zifikie malengo mahususi ya PFE[4-6] ili kuthibitishwa na mashirika ya udhibiti kama vile ASTM International au NIOSH.Masks ya upasuaji yamethibitishwa na ASTM, na vipumuaji vya N95 vimethibitishwa na NIOSH, lakini barakoa zote mbili lazima zipitishe viwango maalum vya kukatwa kwa PFE.Kwa mfano, barakoa za N95 lazima zifikie uchujaji wa 95% wa erosoli zinazojumuisha chembe za chumvi zenye kipenyo cha wastani cha 0.075 µm, huku barakoa za upasuaji za ASTM 2100 L3 zifikie uchujaji wa 98% wa erosoli zinazojumuisha mipira ya mpira yenye kipenyo cha wastani cha 0.1 µm .
Chaguo mbili za kwanza ni ghali (>$1,000 kwa kila sampuli ya jaribio, inayokadiriwa kuwa >$150,000 kwa vifaa vilivyobainishwa), na wakati wa janga la COVID-19, kuna ucheleweshaji kwa sababu ya muda mrefu wa utoaji na masuala ya usambazaji.Gharama ya juu ya majaribio ya PFE na haki chache za ufikiaji—pamoja na ukosefu wa mwongozo madhubuti kuhusu tathmini za utendakazi sanifu—imesababisha watafiti kutumia mifumo mbalimbali ya upimaji iliyogeuzwa kukufaa, ambayo mara nyingi inategemea kanuni moja au zaidi za barakoa za matibabu zilizoidhinishwa.
Vifaa maalum vya kupima nyenzo za barakoa vinavyopatikana katika fasihi zilizopo kwa kawaida hufanana na viwango vilivyotajwa hapo juu vya NIOSH au ASTM F2100/F2299.Walakini, watafiti wana nafasi ya kuchagua au kubadilisha muundo au vigezo vya kufanya kazi kulingana na matakwa yao.Kwa mfano, mabadiliko ya kasi ya uso wa sampuli, kasi ya mtiririko wa hewa/erosoli, saizi ya sampuli (eneo), na muundo wa chembe ya erosoli imetumika.Tafiti nyingi za hivi majuzi zimetumia vifaa vilivyobinafsishwa kutathmini nyenzo za barakoa.Vifaa hivi hutumia erosoli za kloridi ya sodiamu na ziko karibu na viwango vya NIOSH.Kwa mfano, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) na Joo et al.(2021) Vifaa vyote vilivyotengenezwa vitatoa erosoli ya kloridi ya sodiamu (saizi mbalimbali), ambayo haijabadilishwa na chaji ya umeme, iliyotiwa hewa iliyochujwa na kutumwa kwa sampuli ya nyenzo, ambapo saizi ya chembe ya macho, chembe zilizofupishwa za kipimo cha mkusanyiko wa chembe iliyochanganywa [9, 14-16] Konda et al.(2020) na Hao et al.(2020) Kifaa sawa kilijengwa, lakini kibadilishaji chaji cha malipo hakikujumuishwa.[8, 17] Katika tafiti hizi, kasi ya hewa katika sampuli ilitofautiana kati ya 1 na 90 L min-1 (wakati fulani ili kugundua athari za mtiririko/kasi);hata hivyo, kasi ya uso ilikuwa kati ya 5.3 na 25 cm s-1 kati.Saizi ya sampuli inaonekana kutofautiana kati ya ≈3.4 na 59 cm2.
Kinyume chake, kuna tafiti chache juu ya tathmini ya vifaa vya mask kupitia vifaa vya kutumia erosoli ya mpira, ambayo iko karibu na kiwango cha ASTM F2100/F2299.Kwa mfano, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) na Lu et al.(2020) Iliunda kifaa cha kuzalisha erosoli ya polystyrene lateksi, ambayo iliyeyushwa na kutumwa kwa sampuli za nyenzo, ambapo vichanganuzi mbalimbali vya chembe au vichanganuzi vya saizi ya chembe za uhamaji vilitumika kupima ukolezi wa chembe.[18-20] Na Lu et al.Neutralize ya malipo ilitumiwa chini ya jenereta yao ya erosoli, na waandishi wa masomo mengine mawili hawakufanya.Kiwango cha mtiririko wa hewa katika sampuli pia kilibadilika kidogo-lakini ndani ya mipaka ya kiwango cha F2299-kutoka ≈7.3 hadi 19 L min-1.Kasi ya uso wa hewa iliyosomwa na Bagheri et al.ni 2 na 10 cm s–1 (ndani ya safu ya kawaida), mtawalia.Na Lu et al., na Shakya et al.[18-20] Aidha, mwandishi na Shakya et al.ilijaribiwa tufe za mpira za ukubwa mbalimbali (yaani, kwa ujumla, 20 nm hadi 2500 nm).Na Lu et al.Angalau katika baadhi ya majaribio yao, hutumia saizi maalum ya 100 nm (0.1 µm).
Katika kazi hii, tunaelezea changamoto tunazokabiliana nazo katika kuunda kifaa cha PFE ambacho kinalingana na viwango vilivyopo vya ASTM F2100/F2299 kadri tuwezavyo.Miongoni mwa viwango vikuu maarufu (yaani NIOSH na ASTM F2100/F2299), kiwango cha ASTM hutoa unyumbulifu mkubwa zaidi katika vigezo (kama vile kiwango cha mtiririko wa hewa) ili kuchunguza utendaji wa kuchuja ambao unaweza kuathiri PFE katika barakoa zisizo za matibabu.Walakini, kama tulivyoonyeshwa, kubadilika huku kunatoa kiwango cha ziada cha ugumu katika kubuni vifaa kama hivyo.
Kemikali hizo zilinunuliwa kutoka Sigma-Aldrich na kutumika kama zilivyo.Styrene monoma (≥99%) husafishwa kupitia safu ya glasi iliyo na kiondoa kizuizi cha alumina, ambacho kimeundwa kuondoa tert-butylcatechol.Maji yaliyotolewa (≈0.037 µS cm–1) hutoka kwenye mfumo wa kusafisha maji wa Sartorius Arium.
100% pamba tambarare weave (Muslin CT) yenye uzito wa kawaida wa 147 gm-2 inatoka Veratex Lining Ltd., QC, na mchanganyiko wa mianzi/spandex unatoka D. Zinman Textiles, QC.Nyenzo zingine za barakoa za mgombea hutoka kwa wauzaji wa vitambaa wa ndani (Fabricland).Nyenzo hizi ni pamoja na vitambaa viwili tofauti vya 100% vya kusokotwa (vilivyo na chapa tofauti), kitambaa kimoja cha kusokotwa cha pamba/spandex, vitambaa viwili vya kusokotwa vya pamba/poliesta (kimoja "kitambaa zima" na "kitambaa cha sweta" kimoja) na pamba isiyo ya kusuka/polypropen iliyochanganywa. nyenzo za kupiga pamba.Jedwali la 1 linaonyesha muhtasari wa sifa za kitambaa zinazojulikana.Ili kuweka alama kwenye vifaa hivyo vipya, barakoa za matibabu zilizoidhinishwa zilipatikana kutoka kwa hospitali za mitaa, ikijumuisha ASTM 2100 Level 2 (L2) na Level 3 (L3; Halyard) iliyoidhinishwa ya barakoa na vipumuaji N95 (3M).
Sampuli ya mviringo yenye kipenyo cha takriban 85 mm ilikatwa kutoka kwa kila nyenzo ili kujaribiwa;hakuna marekebisho zaidi yaliyofanywa kwa nyenzo (kwa mfano, kuosha).Bana kitanzi cha kitambaa kwenye kishikilia sampuli ya kifaa cha PFE kwa majaribio.Kipenyo halisi cha sampuli katika kuwasiliana na mtiririko wa hewa ni 73 mm, na nyenzo zilizobaki hutumiwa kurekebisha sampuli kwa ukali.Kwa mask iliyokusanyika, upande unaogusa uso ni mbali na erosoli ya nyenzo zinazotolewa.
Usanisi wa tufe za mpira wa anionic polystyrene za monodisperse kwa upolimishaji wa emulsion.Kwa mujibu wa utaratibu ulioelezwa katika utafiti uliopita, majibu yalifanywa katika hali ya nusu ya kundi la njaa ya monoma.[21, 22] Ongeza maji yaliyotolewa (mL 160) kwenye chupa ya chini ya mililita 250 yenye shingo tatu na kuiweka kwenye uogaji wa mafuta unaokoroga.Kisha chupa ilisafishwa kwa nitrojeni na monoma ya styrene isiyo na kizuizi (2.1 mL) iliongezwa kwenye chupa iliyosafishwa, iliyokorogwa.Baada ya dakika 10 kwa 70 °C, ongeza lauryl sulfate ya sodiamu (0.235 g) iliyoyeyushwa katika maji yaliyotolewa (8 mL).Baada ya dakika nyingine 5, potassium persulfate (0.5 g) kufutwa katika maji deionized (2 mL) alikuwa aliongeza.Katika saa 5 zinazofuata, tumia pampu ya sindano kuingiza polepole styrene isiyo na kizuizi (mL 20) kwenye chupa kwa kasi ya 66 µL min-1.Baada ya infusion ya styrene kukamilika, majibu yaliendelea kwa masaa mengine 17.Kisha chupa ilifunguliwa na kupozwa ili kukomesha upolimishaji.Emulsion ya mpira ya polystyrene iliyosanisishwa ilichambuliwa dhidi ya maji yaliyotolewa kwenye bomba la dialysis ya SnakeSkin (kukatwa kwa uzito wa molekuli 3500 Da) kwa siku tano, na maji yaliyotolewa yalibadilishwa kila siku.Ondoa emulsion kutoka kwa bomba la dialysis na uihifadhi kwenye jokofu saa 4 ° C hadi itumike.
Usambazaji wa mwanga wa nguvu (DLS) ulifanywa kwa kichanganuzi cha Brookhaven 90Plus, urefu wa wimbi la leza ulikuwa nm 659, na pembe ya kigunduzi ilikuwa 90°.Tumia programu ya ufumbuzi wa chembe iliyojengewa ndani (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) kuchanganua data.Kusimamishwa kwa mpira hupunguzwa kwa maji yaliyotolewa hadi hesabu ya chembe iwe takriban hesabu elfu 500 kwa sekunde (kcps).Ukubwa wa chembe ulibainishwa kuwa 125 ± 3 nm, na polidispersity iliyoripotiwa ilikuwa 0.289 ± 0.006.
Kichanganuzi kinachowezekana cha ZetaPlus zeta (Brookhaven Instruments Corp.) kilitumiwa kupata thamani iliyopimwa ya uwezo wa zeta katika uchanganuzi wa awamu ya modi ya kutawanya mwanga.Sampuli ilitayarishwa kwa kuongeza aliquot ya mpira kwenye myeyusho wa NaCl wa 5 × 10-3m na kunyonya kusimamishwa kwa mpira tena ili kufikia hesabu ya chembe ya takriban 500 kcps.Vipimo vitano vinavyorudiwa (kila kikiwa na mikimbio 30) vilifanywa, na kusababisha thamani inayoweza kutokea ya zeta ya -55.1 ± 2.8 mV, ambapo hitilafu inawakilisha kupotoka kwa kawaida kwa thamani ya wastani ya marudio matano.Vipimo hivi vinaonyesha kuwa chembe zinashtakiwa vibaya na huunda kusimamishwa kwa utulivu.Data ya uwezekano wa DLS na zeta inaweza kupatikana katika majedwali ya taarifa yanayosaidia S2 na S3.
Tulijenga vifaa kwa mujibu wa viwango vya Kimataifa vya ASTM, kama ilivyoelezwa hapa chini na inavyoonyeshwa katika Mchoro 1. Moduli ya atomi ya ndege ya Blaustein ya ndege moja (BLAM; CHTech) jenereta ya erosoli hutumiwa kuzalisha erosoli zenye mipira ya mpira.Mtiririko wa hewa uliochujwa (unaopatikana kupitia GE Healthcare Whatman 0.3 µm HEPA-CAP na vichujio 0.2 µm POLYCAP TF katika mfululizo) huingia kwenye jenereta ya erosoli kwa shinikizo la psi 20 (6.9 kPa) na atomize sehemu ya miligramu 5 L-1. kusimamishwa Kioevu hudungwa kwenye mpira wa mpira wa kifaa kupitia pampu ya sindano (KD Scientific Model 100).Chembe chembe za mvua zilizoangaziwa hukaushwa kwa kupitisha mkondo wa hewa na kuacha jenereta ya erosoli kupitia kibadilisha joto cha neli.Kibadilisha joto kina jeraha la 5/8" la bomba la chuma cha pua na koili ya joto ya futi 8.Pato ni 216 W (BriskHeat).Kwa mujibu wa piga yake inayoweza kubadilishwa, pato la heater limewekwa kwa 40% ya thamani ya juu ya kifaa (≈86 W);hii hutoa wastani wa joto la ukuta wa nje wa 112 °C (mkengeuko wa kawaida ≈1 °C), ambao hubainishwa na kipimo cha thermocouple kilichowekwa kwenye uso (Taylor USA).Kielelezo S4 katika taarifa inayounga mkono ni muhtasari wa utendaji wa hita.
Kisha chembe zilizokaushwa za atomi huchanganywa na kiasi kikubwa cha hewa iliyochujwa ili kufikia kiwango cha mtiririko wa hewa wa 28.3 L min-1 (yaani, futi 1 ya ujazo kwa dakika).Thamani hii ilichaguliwa kwa sababu ni kiwango sahihi cha mtiririko wa sampuli ya chombo cha kuchanganua chembe chembe za leza chini ya mfumo.Mtiririko wa hewa unaobeba chembe za mpira hutumwa kwa moja ya vyumba viwili vya wima vinavyofanana (yaani mirija ya chuma isiyo na waya yenye kuta laini): chumba cha "kudhibiti" kisicho na nyenzo ya barakoa, au "sampuli" iliyokatwa-duara ya matumizi inayoweza kutenganishwa. huingizwa nje ya kitambaa.Kipenyo cha ndani cha vyumba viwili ni 73 mm, ambayo inafanana na kipenyo cha ndani cha mmiliki wa sampuli.Mmiliki wa sampuli hutumia pete zilizochimbwa na bolts zilizowekwa nyuma ili kuziba nyenzo za barakoa kwa nguvu, na kisha kuingiza bracket inayoweza kutenganishwa kwenye pengo la chumba cha sampuli, na kuifunga kwa nguvu kwenye kifaa na gaskets za mpira na clamps (Mchoro S2, maelezo ya usaidizi).
Kipenyo cha sampuli ya kitambaa katika kuwasiliana na mtiririko wa hewa ni 73 mm (eneo = 41.9 cm2);imefungwa kwenye chumba cha sampuli wakati wa jaribio.Mtiririko wa hewa unaoacha chumba cha "udhibiti" au "sampuli" huhamishiwa kwenye kichanganuzi chembe chembe za leza (mfumo wa kupima chembe LASAIR III 110) ili kupima idadi na mkusanyiko wa chembe za mpira.Kichanganuzi cha chembe kinabainisha mipaka ya chini na ya juu ya ukolezi wa chembe, mtawalia 2 × 10-4 na ≈ chembe 34 kwa futi za ujazo (7 na ≈950 000 chembe kwa futi za ujazo).Kwa kipimo cha ukolezi wa chembe za mpira, mkusanyiko wa chembe huripotiwa katika "kisanduku" chenye kikomo cha chini na kikomo cha juu cha 0.10-0.15 µm, kinacholingana na ukubwa wa takriban wa chembechembe za mpira wa singlet katika erosoli.Hata hivyo, saizi zingine za mapipa zinaweza kutumika, na mapipa mengi yanaweza kutathminiwa kwa wakati mmoja, na ukubwa wa juu wa chembe wa 5 µm.
Vifaa pia ni pamoja na vifaa vingine, kama vile vifaa vya kusafisha chumba na kichanganuzi cha chembe kwa hewa safi iliyochujwa, pamoja na vali na vyombo muhimu (Mchoro 1).Michoro kamili ya mabomba na ala imeonyeshwa kwenye Kielelezo S1 na Jedwali S1 la taarifa inayosaidia.
Wakati wa jaribio, kusimamishwa kwa mpira kulidungwa kwenye jenereta ya erosoli kwa kiwango cha mtiririko wa ≈60 hadi 100 µL min-1 ili kudumisha pato la chembe thabiti, takriban chembe 14-25 kwa kila sentimita ya ujazo (400 000-kwa kila sentimita ya ujazo) 700 000 chembe).Miguu) kwenye pipa lenye ukubwa wa 0.10–0.15 µm.Kiwango hiki cha mtiririko kinahitajika kwa sababu ya mabadiliko yaliyoonekana katika mkusanyiko wa chembe za mpira chini ya mkondo wa jenereta ya erosoli, ambayo inaweza kuhusishwa na mabadiliko katika kiasi cha kusimamishwa kwa mpira kunaswa na mtego wa kioevu wa jenereta ya erosoli.
Ili kupima PFE ya sampuli fulani ya kitambaa, erosoli ya chembe za mpira huhamishwa kwanza kupitia chumba cha kudhibiti na kisha kuelekezwa kwenye kichanganuzi cha chembe.Pima kila mara mkusanyiko wa chembe tatu kwa mfululizo wa haraka, kila hudumu kwa dakika moja.Kichanganuzi chembe huripoti wastani wa wakati wa mkusanyiko wa chembe wakati wa uchanganuzi, yaani, mkusanyiko wa wastani wa chembe katika dakika moja (28.3 L) ya sampuli.Baada ya kuchukua vipimo hivi vya msingi ili kubaini hesabu thabiti ya chembe na kiwango cha mtiririko wa gesi, erosoli huhamishiwa kwenye chumba cha sampuli.Mara tu mfumo unapofikia usawa (kwa kawaida sekunde 60-90), vipimo vingine vitatu mfululizo vya dakika moja huchukuliwa kwa mfululizo wa haraka.Vipimo hivi vya sampuli vinawakilisha mkusanyiko wa chembe zinazopita kwenye sampuli ya kitambaa.Baadaye, kwa kugawanya mtiririko wa erosoli kurudi kwenye chumba cha kudhibiti, vipimo vingine vitatu vya ukolezi wa chembe vilichukuliwa kutoka kwenye chumba cha kudhibiti ili kuthibitisha kuwa ukolezi wa chembe za mkondo wa juu haukubadilika kwa kiasi kikubwa wakati wa mchakato mzima wa kutathmini sampuli.Kwa kuwa muundo wa vyumba viwili ni sawa-isipokuwa kwamba chumba cha sampuli kinaweza kuchukua mmiliki wa sampuli-hali ya mtiririko katika chumba inaweza kuchukuliwa kuwa sawa, hivyo mkusanyiko wa chembe katika gesi huacha chumba cha kudhibiti na chumba cha sampuli. inaweza kulinganishwa.
Ili kudumisha uhai wa chombo cha kuchanganua chembe na kuondoa chembe za erosoli katika mfumo kati ya kila jaribio, tumia ndege ya hewa iliyochujwa ya HEPA ili kusafisha kichanganuzi chembe baada ya kila kipimo, na kusafisha chumba cha sampuli kabla ya kubadilisha sampuli.Tafadhali rejelea Kielelezo S1 katika maelezo ya usaidizi kwa mchoro wa mpangilio wa mfumo wa kuvuta hewa kwenye kifaa cha PFE.
Hesabu hii inawakilisha kipimo cha PFE "kilichorudiwa" kwa sampuli moja ya nyenzo na ni sawa na hesabu ya PFE katika ASTM F2299 (Equation (2)).
Nyenzo zilizoainishwa katika §2.1 zilikabiliwa na changamoto ya erosoli za mpira kwa kutumia vifaa vya PFE vilivyofafanuliwa katika §2.3 ili kubainisha kufaa kwao kama nyenzo za barakoa.Mchoro wa 2 unaonyesha usomaji uliopatikana kutoka kwa kichanganuzi cha mkusanyiko wa chembe, na maadili ya PFE ya vitambaa vya sweta na vifaa vya kupiga hupimwa kwa wakati mmoja.Uchambuzi wa sampuli tatu ulifanyika kwa jumla ya nyenzo mbili na marudio sita.Kwa wazi, usomaji wa kwanza katika seti ya masomo matatu (kivuli na rangi nyepesi) kawaida ni tofauti na masomo mengine mawili.Kwa mfano, usomaji wa kwanza unatofautiana na wastani wa masomo mengine mawili katika mara tatu 12-15 kwenye Mchoro 2 kwa zaidi ya 5%.Uchunguzi huu unahusiana na usawa wa hewa iliyo na erosoli inayopita kupitia kichanganuzi cha chembe.Kama ilivyojadiliwa katika Nyenzo na Mbinu, usomaji wa usawa (udhibiti wa pili na wa tatu na usomaji wa sampuli) ulitumika kukokotoa PFE katika vivuli vya bluu iliyokolea na nyekundu kwenye Mchoro 2, mtawalia.Kwa ujumla, thamani ya wastani ya PFE ya nakala tatu ni 78% ± 2% kwa kitambaa cha sweta na 74% ± 2% kwa nyenzo za kugonga pamba.
Ili kuashiria utendaji wa mfumo, barakoa za matibabu zilizoidhinishwa na ASTM 2100 (L2, L3) na vipumuaji vya NIOSH (N95) pia vilitathminiwa.Kiwango cha ASTM F2100 huweka ufanisi wa uchujaji wa chembe ndogo za micron wa chembe 0.1 µm za kiwango cha 2 na barakoa za kiwango cha 3 kuwa ≥ 95% na ≥ 98%, mtawalia.[5] Vile vile, vipumuaji vya N95 vilivyoidhinishwa na NIOSH lazima vionyeshe ufanisi wa mchujo wa ≥95% kwa nanoparticles za atomi za NaCl zenye kipenyo cha wastani cha 0.075 µm.[24] Rengasamy et al.Kulingana na ripoti, vinyago sawa vya N95 vinaonyesha thamani ya PFE ya 99.84%–99.98%, [25] Zangmeister et al.Kulingana na ripoti, N95 yao hutoa ufanisi wa chini wa uchujaji wa zaidi ya 99.9%, [14] huku Joo et al.Kulingana na ripoti, vinyago vya 3M N95 vilitoa 99% ya PFE (chembe za nm 300), [16] na Hao et al.N95 PFE iliyoripotiwa (chembe za nm 300) ni 94.4%.[17] Kwa vinyago viwili vya N95 vilivyopingwa na Shakya et al.ikiwa na mipira ya mpira ya 0.1 µm, PFE ilishuka kwa takriban kati ya 80% na 100%.[19] Wakati Lu et al.Kwa kutumia mipira ya mpira ya ukubwa sawa kutathmini barakoa za N95, wastani wa PFE unaripotiwa kuwa 93.8%.[20] Matokeo yaliyopatikana kwa kutumia vifaa vilivyoelezewa katika kazi hii yanaonyesha kuwa PFE ya barakoa ya N95 ni 99.2 ± 0.1%, ambayo inakubaliana vyema na tafiti nyingi za awali.
Masks ya upasuaji pia yamejaribiwa katika tafiti kadhaa.Masks ya upasuaji ya Hao et al.ilionyesha PFE (chembe za nm 300) ya 73.4%, [17] wakati barakoa tatu za upasuaji zilizojaribiwa na Drewnick et al.PFE zinazozalishwa ni kati ya takriban 60% hadi karibu 100%.[15] (Kinyago cha mwisho kinaweza kuwa kielelezo kilichoidhinishwa.) Hata hivyo, Zangmeister et al.Kulingana na ripoti, ufanisi wa chini wa uchujaji wa barakoa mbili za upasuaji zilizojaribiwa ni juu kidogo tu kuliko 30%, [14] chini sana kuliko barakoa za upasuaji zilizojaribiwa katika utafiti huu.Vile vile, "mask ya upasuaji wa bluu" iliyojaribiwa na Joo et al.Thibitisha kuwa PFE (chembe za nm 300) ni 22% tu.[16] Shakya et al.iliripoti kuwa PFE ya vinyago vya upasuaji (kwa kutumia chembechembe za mpira 0.1 µm) ilipungua takriban kwa 60-80%.[19] Kwa kutumia mipira ya mpira ya ukubwa sawa, kinyago cha upasuaji cha Lu et al. kilitoa matokeo ya wastani ya PFE ya 80.2%.[20] Kwa kulinganisha, PFE ya barakoa yetu ya L2 ni 94.2 ± 0.6%, na PFE ya barakoa ya L3 ni 94.9 ± 0.3%.Ingawa PFE hizi hupita PFE nyingi katika fasihi, ni lazima tukumbuke kuwa karibu hakuna kiwango cha uidhinishaji kilichotajwa katika utafiti uliopita, na barakoa zetu za upasuaji zimepata uthibitisho wa kiwango cha 2 na cha 3.
Kwa njia ile ile ambayo nyenzo za kinyago cha mtahiniwa katika Kielelezo 2 zilichanganuliwa, majaribio matatu yalifanywa kwa nyenzo zingine sita ili kubaini kufaa kwao kwenye kinyago na kuonyesha utendakazi wa kifaa cha PFE.Kielelezo cha 3 kinapanga maadili ya PFE ya nyenzo zote zilizojaribiwa na kulinganisha na maadili ya PFE yaliyopatikana kwa kutathmini nyenzo zilizoidhinishwa za L3 na N95.Kutoka kwa vinyago 11/vinyago vya mtahiniwa vilivyochaguliwa kwa kazi hii, utendakazi mpana wa PFE unaweza kuonekana wazi, kuanzia ≈10% hadi karibu 100%, kulingana na tafiti zingine, [8, 9, 15] na maelezo ya tasnia. Hakuna uhusiano wazi kati ya PFE na PFE.Kwa mfano, nyenzo zilizo na muundo sawa (sampuli mbili za pamba 100% na muslin ya pamba) zinaonyesha maadili tofauti ya PFE (14%, 54%, na 13%, mtawaliwa).Lakini ni muhimu kwamba utendakazi wa chini (kwa mfano, pamba 100% A; PFE ≈ 14%), utendaji wa wastani (kwa mfano, 70%/30% mchanganyiko wa pamba/polyester; PFE ≈ 49%) na utendaji wa juu (kwa mfano, kitambaa cha sweta; PFE ≈ 78%) Kitambaa kinaweza kutambuliwa kwa uwazi kwa kutumia vifaa vya PFE vilivyoelezewa katika kazi hii.Hasa vitambaa vya sweta na vifaa vya kupigia pamba vilifanya vyema sana, na PFEs kuanzia 70% hadi 80%.Nyenzo hizo za utendaji wa juu zinaweza kutambuliwa na kuchambuliwa kwa undani zaidi ili kuelewa sifa zinazochangia utendaji wao wa juu wa kuchuja.Walakini, tunataka kukumbusha kwamba kwa sababu matokeo ya PFE ya nyenzo zilizo na maelezo sawa ya tasnia (yaani nyenzo za pamba) ni tofauti sana, data hizi hazionyeshi ni nyenzo zipi zinafaa sana kwa vinyago vya kitambaa, na hatukusudia kukisia sifa- kategoria za nyenzo.Uhusiano wa utendaji.Tunatoa mifano mahususi ili kuonyesha urekebishaji, kuonyesha kwamba kipimo kinashughulikia ufanisi wote wa uchujaji unaowezekana, na kutoa ukubwa wa hitilafu ya kipimo.
Tulipata matokeo haya ya PFE ili kuthibitisha kuwa vifaa vyetu vina uwezo mbalimbali wa kupima, makosa madogo, na ikilinganishwa na data iliyopatikana katika maandiko.Kwa mfano, Zangmeister et al.Matokeo ya PFE ya vitambaa kadhaa vya pamba vilivyofumwa (km “Pamba 1-11″) (nyuzi 89 hadi 812 kwa inchi) yanaripotiwa.Katika nyenzo 9 kati ya 11, "ufanisi mdogo wa kuchuja" huanzia 0% hadi 25%;PFE ya nyenzo zingine mbili ni karibu 32%.[14] Vile vile, Konda et al.Data ya PFE ya vitambaa viwili vya pamba (80 na 600 TPI; 153 na 152 gm-2) imeripotiwa.PFE ni kati ya 7% hadi 36% na 65% hadi 85%, mtawalia.Katika utafiti wa Drewnick et al., katika vitambaa vya pamba vya safu moja (yaani pamba, pamba iliyounganishwa, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), anuwai ya nyenzo za PFE ni karibu 10% hadi 30%.Katika utafiti wa Joo et al., nyenzo zao za pamba 100% zina PFE ya 8% (chembe 300 za nm).Bagheri na wengine.iliyotumika chembe za mpira wa polystyrene za 0.3 hadi 0.5 µm.PFE ya nyenzo sita za pamba (120-200 TPI; 136-237 gm-2) ilipimwa, kuanzia 0% hadi 20%.[18] Kwa hivyo, nyenzo nyingi hizi zinaafikiana vyema na matokeo ya PFE ya vitambaa vyetu vitatu vya pamba (yaani Veratex Muslin CT, Pamba za Duka la Vitambaa A na B), na ufanisi wao wa wastani wa kuchuja ni 13%, 14% na mtawalia.54%.Matokeo haya yanaonyesha kuwa kuna tofauti kubwa kati ya nyenzo za pamba na kwamba sifa za nyenzo zinazosababisha PFE ya juu (yaani Konda et al.'s 600 TPI pamba; pamba yetu B) hazieleweki vizuri.
Tunapofanya ulinganisho huu, tunakubali kwamba ni vigumu kupata nyenzo zilizojaribiwa katika fasihi ambazo zina sifa sawa (yaani, muundo wa nyenzo, kusuka na kusuka, TPI, uzito, nk) na nyenzo zilizojaribiwa katika utafiti huu, na kwa hiyo haiwezi kulinganishwa moja kwa moja.Aidha, tofauti za vyombo vilivyotumiwa na waandishi na ukosefu wa usanifu hufanya iwe vigumu kufanya ulinganisho mzuri.Walakini, ni wazi kuwa uhusiano wa utendaji / utendaji wa vitambaa vya kawaida haueleweki vizuri.Nyenzo hizo zitajaribiwa zaidi kwa vifaa sanifu, vinavyonyumbulika na vinavyotegemewa (kama vile vifaa vilivyoelezewa katika kazi hii) ili kubaini mahusiano haya.
Ingawa kuna hitilafu ya jumla ya takwimu (0-5%) kati ya nakala moja (0-4%) na sampuli zilizochanganuliwa katika nakala tatu, vifaa vilivyopendekezwa katika kazi hii vimeonekana kuwa zana bora ya kupima PFE ya nyenzo mbalimbali.Vitambaa vya kawaida kwa masks ya matibabu ya kuthibitishwa.Inafaa kumbuka kuwa kati ya nyenzo 11 zilizojaribiwa kwa Kielelezo 3, hitilafu ya uenezi σprop inazidi kupotoka kwa kawaida kati ya vipimo vya PFE vya sampuli moja, yaani, σsd ya 9 kati ya nyenzo 11;isipokuwa hizi mbili hutokea katika thamani ya juu Sana ya PFE (yaani L2 na L3 mask).Ingawa matokeo yaliyowasilishwa na Rengasamy et al.Inaonyesha kuwa tofauti kati ya sampuli zinazorudiwa ni ndogo (yaani, marudio matano <0.29%), [25] walisoma nyenzo zenye sifa za juu za kuchuja zilizoundwa mahsusi kwa utengenezaji wa barakoa: nyenzo yenyewe inaweza kuwa sare zaidi, na jaribio pia ni Hili. eneo la safu ya PFE inaweza kuwa thabiti zaidi.Kwa ujumla, matokeo yaliyopatikana kwa kutumia vifaa vyetu yanawiana na data ya PFE na viwango vya uthibitishaji vilivyopatikana na watafiti wengine.
Ingawa PFE ni kiashiria muhimu cha kupima utendaji wa barakoa, katika hatua hii ni lazima tuwakumbushe wasomaji kwamba uchambuzi wa kina wa nyenzo za mask ya siku zijazo lazima uzingatie mambo mengine, ambayo ni, upenyezaji wa nyenzo (yaani, kupitia kushuka kwa shinikizo au mtihani wa shinikizo tofauti. )Kuna kanuni katika ASTM F2100 na F3502.Uwezo wa kupumua unaokubalika ni muhimu kwa faraja ya mvaaji na kuzuia kuvuja kwa ukingo wa mask wakati wa kupumua.Kwa kuwa PFE na upenyezaji wa hewa wa nyenzo nyingi za kawaida kwa kawaida huwa sawia, kipimo cha kushuka kwa shinikizo kinapaswa kufanywa pamoja na kipimo cha PFE ili kutathmini kikamilifu utendakazi wa nyenzo ya mask.
Tunapendekeza kwamba miongozo ya kuunda vifaa vya PFE kwa mujibu wa ASTM F2299 ni muhimu kwa uboreshaji unaoendelea wa viwango, utoaji wa data ya utafiti ambayo inaweza kulinganishwa kati ya maabara za utafiti, na uboreshaji wa uchujaji wa erosoli.Tegemea tu kiwango cha NIOSH (au F3502), ambacho hubainisha kifaa kimoja (TSI 8130A) na huzuia watafiti kununua vifaa vya turnkey (kwa mfano, mifumo ya TSI).Kuegemea kwa mifumo sanifu kama vile TSI 8130A ni muhimu kwa uidhinishaji wa kiwango cha sasa, lakini inazuia uundaji wa barakoa, vipumuaji, na teknolojia zingine za uchujaji wa erosoli ambazo zinakwenda kinyume na maendeleo ya utafiti.Inafaa kukumbuka kuwa kiwango cha NIOSH kilitengenezwa kama njia ya kupima vipumuaji chini ya hali mbaya inayotarajiwa wakati kifaa hiki kinahitajika, lakini kinyume chake, barakoa za upasuaji hujaribiwa na njia za ASTM F2100/F2299 .Sura na mtindo wa vinyago vya jamii ni kama vinyago vya upasuaji, ambayo haimaanishi kuwa vina utendakazi bora wa kuchuja kama N95.Ikiwa barakoa za upasuaji bado zinatathminiwa kwa mujibu wa ASTM F2100/F2299, vitambaa vya kawaida vinapaswa kuchambuliwa kwa kutumia njia iliyo karibu na ASTM F2100/F2299.Kwa kuongezea, ASTM F2299 inaruhusu unyumbulifu wa ziada katika vigezo tofauti (kama vile kiwango cha mtiririko wa hewa na kasi ya uso katika masomo ya ufanisi wa uchujaji), ambayo inaweza kuifanya kuwa kiwango cha juu zaidi katika mazingira ya utafiti.
Muda wa kutuma: Aug-30-2021