დამცავი აღჭურვილობისა და მასალების ბრწყინვალების ცენტრი (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, კანადა
გამოიყენეთ ქვემოთ მოცემული ბმული, რათა გაუზიაროთ ამ სტატიის სრული ტექსტური ვერსია თქვენს მეგობრებსა და კოლეგებს.გაიგე მეტი.
საზოგადოებრივი ჯანდაცვის სააგენტოები რეკომენდაციას უწევენ, რომ თემებმა გამოიყენონ ნიღბები საჰაერო ხომალდის დაავადებების გავრცელების შესამცირებლად, როგორიცაა COVID-19.როდესაც ნიღაბი მოქმედებს როგორც მაღალი ეფექტურობის ფილტრი, ვირუსის გავრცელება შემცირდება, ამიტომ მნიშვნელოვანია ნიღბის ნაწილაკების ფილტრაციის ეფექტურობის (PFE) შეფასება.თუმცა, მაღალი ხარჯები და ხანგრძლივი ვადები დაკავშირებული PFE სისტემის შეძენასთან ან აკრედიტებული ლაბორატორიის დაქირავებასთან, ხელს უშლის ფილტრის მასალების ტესტირებას.აშკარად საჭიროა "მორგებული" PFE ტესტის სისტემა;თუმცა, სხვადასხვა სტანდარტები, რომლებიც განსაზღვრავენ (სამედიცინო) ნიღბების PFE ტესტირებას (მაგალითად, ASTM International, NIOSH) მნიშვნელოვნად განსხვავდება მათი პროტოკოლებისა და გაიდლაინების სიცხადეში.აქ აღწერილია "შიდა" PFE სისტემის შემუშავება და ნიღბების ტესტირების მეთოდი სამედიცინო ნიღბების მიმდინარე სტანდარტების კონტექსტში.ASTM საერთაშორისო სტანდარტების მიხედვით, სისტემა იყენებს ლატექსის სფეროების (0,1 μm ნომინალური ზომა) აეროზოლებს და იყენებს ლაზერული ნაწილაკების ანალიზატორს, რათა გაზომოს ნაწილაკების კონცენტრაცია ნიღბის მასალის ზემოთ და ქვემოთ.შეასრულეთ PFE გაზომვები სხვადასხვა ჩვეულებრივ ქსოვილებსა და სამედიცინო ნიღბებზე.ამ ნაშრომში აღწერილი მეთოდი აკმაყოფილებს PFE ტესტირების მიმდინარე სტანდარტებს, ამასთან უზრუნველყოფს მოქნილობას ცვალებად საჭიროებებთან და ფილტრაციის პირობებთან ადაპტაციისთვის.
საზოგადოებრივი ჯანდაცვის სააგენტოები რეკომენდაციას უწევენ ზოგად მოსახლეობას აცვიათ ნიღბები COVID-19-ის და სხვა წვეთოვანი და აეროზოლური დაავადებების გავრცელების შესაზღუდად.[1] ნიღბების ტარების მოთხოვნა ეფექტურია გადაცემის შესამცირებლად და [2] მიუთითებს, რომ შეუმოწმებელი საზოგადოების ნიღბები უზრუნველყოფს სასარგებლო ფილტრაციას.სინამდვილეში, მოდელირების კვლევებმა აჩვენა, რომ COVID-19-ის გადაცემის შემცირება თითქმის პროპორციულია ნიღბის ეფექტურობისა და შვილად აყვანის მაჩვენებლის კომბინირებული პროდუქტისა და ამ და პოპულაციაზე დაფუძნებულ სხვა ღონისძიებებს აქვს სინერგიული ეფექტი ჰოსპიტალიზაციისა და სიკვდილიანობის შემცირებაში.[3]
ჯანდაცვის და სხვა ფრონტის მუშაკებისთვის საჭირო სერტიფიცირებული სამედიცინო ნიღბებისა და რესპირატორების რაოდენობა მკვეთრად გაიზარდა, რაც გამოწვევებს უქმნის არსებულ წარმოებისა და მიწოდების ქსელებს და იწვევს ახალ მწარმოებლებს სწრაფად გამოცდას და ახალი მასალების სერტიფიცირებას.ორგანიზაციებმა, როგორიცაა ASTM International და შრომის უსაფრთხოებისა და ჯანმრთელობის ეროვნული ინსტიტუტი (NIOSH) შეიმუშავეს სამედიცინო ნიღბების ტესტირების სტანდარტიზებული მეთოდები;თუმცა, ამ მეთოდების დეტალები ძალიან განსხვავდება და თითოეულმა ორგანიზაციამ დაადგინა საკუთარი შესრულების სტანდარტები.
ნაწილაკების ფილტრაციის ეფექტურობა (PFE) არის ნიღბის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელი, რადგან ის დაკავშირებულია მცირე ნაწილაკების გაფილტვრის უნართან, როგორიცაა აეროზოლები.სამედიცინო ნიღბები უნდა აკმაყოფილებდეს სპეციფიკურ PFE მიზნებს[4-6], რათა იყოს სერტიფიცირებული მარეგულირებელი სააგენტოების მიერ, როგორიცაა ASTM International ან NIOSH.ქირურგიული ნიღბები სერტიფიცირებულია ASTM-ით, ხოლო N95 რესპირატორები სერტიფიცირებულია NIOSH-ის მიერ, მაგრამ ორივე ნიღბმა უნდა გაიაროს სპეციფიკური PFE შეწყვეტის მნიშვნელობები.მაგალითად, N95 ნიღბებმა უნდა მიაღწიონ 95% ფილტრაციას მარილის ნაწილაკებისგან შემდგარი აეროზოლებისთვის, რომელთა საშუალო დიამეტრი 0,075 μm, ხოლო ASTM 2100 L3 ქირურგიული ნიღბები უნდა მიაღწიონ 98% ფილტრაციას ლატექსის ბურთებისგან შემდგარი აეროზოლებისთვის, ფილტრის საშუალო დიამეტრით 0,1 μm. .
პირველი ორი ვარიანტი ძვირია (>$1,000 თითო ტესტის ნიმუშზე, შეფასებულია > $150,000 მითითებული აღჭურვილობისთვის) და COVID-19 პანდემიის დროს არის შეფერხებები ხანგრძლივი მიწოდების დროისა და მიწოდების პრობლემების გამო.PFE ტესტირების მაღალმა ღირებულებამ და შეზღუდული წვდომის უფლებებმა - თანმიმდევრული ინსტრუქციების ნაკლებობასთან ერთად მუშაობის სტანდარტიზებული შეფასებების შესახებ - აიძულა მკვლევარები გამოიყენონ სხვადასხვა მორგებული ტესტირების სისტემები, რომლებიც ხშირად ეფუძნება ერთ ან მეტ სტანდარტს სერტიფიცირებული სამედიცინო ნიღბებისთვის.
არსებული ლიტერატურაში ნაპოვნი სპეციალური ნიღბის მასალის ტესტირების მოწყობილობა, როგორც წესი, მსგავსია ზემოთ ნახსენები NIOSH ან ASTM F2100/F2299 სტანდარტებისა.თუმცა, მკვლევარებს აქვთ შესაძლებლობა აირჩიონ ან შეცვალონ დიზაინი ან ოპერაციული პარამეტრები მათი პრეფერენციების მიხედვით.მაგალითად, გამოყენებული იქნა ნიმუშის ზედაპირის სიჩქარის, ჰაერის/აეროზოლის ნაკადის სიჩქარის, ნიმუშის ზომის (არეალის) და აეროზოლის ნაწილაკების შემადგენლობის ცვლილებები.ბევრმა ბოლო კვლევამ გამოიყენა მორგებული აღჭურვილობა ნიღბის მასალების შესაფასებლად.ეს აღჭურვილობა იყენებს ნატრიუმის ქლორიდის აეროზოლებს და ახლოსაა NIOSH სტანდარტებთან.მაგალითად, როგაკი და სხვ.(2020), Zangmeister et al.(2020), დრუნიკი და სხვ.(2020) და Joo et al.(2021) ყველა აშენებული მოწყობილობა გამოიმუშავებს ნატრიუმის ქლორიდის აეროზოლს (სხვადასხვა ზომის), რომელიც განეიტრალება ელექტრული მუხტით, განზავებულია გაფილტრული ჰაერით და იგზავნება მასალის ნიმუშში, სადაც ნაწილაკების ოპტიკური საზომი, შედედებული ნაწილაკები სხვადასხვა კომბინირებული ნაწილაკების კონცენტრაციის გაზომვით [9, 14-16] კონდა და სხვ.(2020) და Hao et al.(2020) აშენდა მსგავსი მოწყობილობა, მაგრამ დამუხტვის ნეიტრალიზატორი არ მოიცავდა.[8, 17] ამ კვლევებში ჰაერის სიჩქარე ნიმუშში მერყეობდა 1-დან 90 ლ წთ-1-მდე (ზოგჯერ ნაკადის/სიჩქარის ეფექტის დასადგენად);თუმცა, ზედაპირის სიჩქარე იყო 5.3 და 25 სმ s-1 შორის.ნიმუშის ზომა, როგორც ჩანს, მერყეობს ≈3.4-დან 59 სმ2-მდე.
პირიქით, არის რამდენიმე კვლევა ნიღბის მასალების შეფასების შესახებ ლატექსის აეროზოლის გამოყენებით აღჭურვილობის საშუალებით, რომელიც ახლოსაა ASTM F2100/F2299 სტანდარტთან.მაგალითად, ბაგერი და სხვ.(2021), შაკია და სხვ.(2016) და ლუ და სხვ.(2020) აშენდა მოწყობილობა პოლისტიროლის ლატექსის აეროზოლის წარმოებისთვის, რომელიც განზავებული იყო და იგზავნებოდა მასალის ნიმუშებში, სადაც გამოყენებული იყო სხვადასხვა ნაწილაკების ანალიზატორები ან სკანირების მობილურობის ნაწილაკების ზომის ანალიზატორები ნაწილაკების კონცენტრაციის გასაზომად.[18-20] და ლუ და სხვ.დამუხტვის ნეიტრალიზატორი გამოიყენებოდა მათი აეროზოლის გენერატორის ქვემოთ, ხოლო დანარჩენი ორი კვლევის ავტორებს არა.ნიმუშში ჰაერის ნაკადის სიჩქარე ასევე ოდნავ შეიცვალა - მაგრამ F2299 სტანდარტის ფარგლებში - ≈7.3-დან 19 ლ წთ-1-მდე.ბაგერის და სხვების მიერ შესწავლილი ჰაერის ზედაპირის სიჩქარე.არის 2 და 10 სმ s–1 (სტანდარტული დიაპაზონის ფარგლებში), შესაბამისად.და ლუ და სხვები, და შაკია და სხვ.[18-20] გარდა ამისა, ავტორი და შაკია და სხვ.შემოწმებული სხვადასხვა ზომის ლატექსის სფეროები (ანუ საერთო ჯამში 20 ნმ-დან 2500 ნმ-მდე).და ლუ და სხვ.ყოველ შემთხვევაში, ზოგიერთ ტესტში ისინი იყენებენ მითითებულ 100 ნმ (0,1 მკმ) ნაწილაკების ზომას.
ამ ნაშრომში ჩვენ აღვწერთ იმ გამოწვევებს, რომლებსაც ვხვდებით PFE მოწყობილობის შექმნისას, რომელიც მაქსიმალურად შეესაბამება არსებულ ASTM F2100/F2299 სტანდარტებს.მთავარ პოპულარულ სტანდარტებს შორის (მაგ. NIOSH და ASTM F2100/F2299), ASTM სტანდარტი უზრუნველყოფს უფრო მეტ მოქნილობას პარამეტრებში (როგორიცაა ჰაერის ნაკადის სიჩქარე) ფილტრაციის მუშაობის შესასწავლად, რამაც შეიძლება გავლენა მოახდინოს PFE-ზე არასამედიცინო ნიღბებში.თუმცა, როგორც ჩვენ აჩვენა, ეს მოქნილობა იძლევა დამატებით სირთულის დონეს ასეთი აღჭურვილობის დიზაინში.
ქიმიკატები შეძენილი იქნა Sigma-Aldrich-ისგან და გამოიყენეს როგორც არის.სტირენის მონომერი (≥99%) იწმინდება შუშის სვეტის მეშვეობით, რომელიც შეიცავს ალუმინის ინჰიბიტორის მოსაცილებელს, რომელიც შექმნილია ტერტ-ბუტილკატექოლის მოსაშორებლად.დეიონიზებული წყალი (≈0,037 μS სმ–1) მოდის Sartorius Arium წყლის გამწმენდი სისტემიდან.
100% ბამბის უბრალო ქსოვილი (Muslin CT) ნომინალური წონით 147 გმ-2 მოდის Veratex Lining Ltd., QC-დან და ბამბუკის/სპანდექსის ნაზავი მოდის D. Zinman Textiles, QC.სხვა კანდიდატი ნიღბის მასალები მოდის ადგილობრივი ქსოვილის საცალო მაღაზიებისგან (Fabricland).ეს მასალები მოიცავს ორ განსხვავებულ 100% ბამბის ქსოვილს (სხვადასხვა პრინტით), ერთი ბამბა/სპანდექსის ნაქსოვი ქსოვილი, ორი ბამბა/პოლიესტერი ნაქსოვი ქსოვილი (ერთი „უნივერსალური“ და ერთი „სვიტერი“) და უქსოვი ბამბა/პოლიპროპილენი შერეული. ბამბის საცხობი მასალა.ცხრილი 1 გვიჩვენებს ქსოვილის ცნობილი თვისებების შეჯამებას.ახალი აღჭურვილობის შეფასების მიზნით, სერტიფიცირებული სამედიცინო ნიღბები იქნა მიღებული ადგილობრივი საავადმყოფოებიდან, მათ შორის ASTM 2100 დონე 2 (L2) და დონე 3 (L3; Halyard) სერტიფიცირებული სამედიცინო ნიღბები და N95 რესპირატორები (3M).
დაახლოებით 85 მმ დიამეტრის წრიული ნიმუში ამოჭრილია თითოეული შესამოწმებელი მასალისგან;შემდგომი ცვლილებები არ განხორციელებულა მასალაში (მაგალითად, სარეცხი).ჩაამაგრეთ ქსოვილის მარყუჟი PFE მოწყობილობის ნიმუშის დამჭერში შესამოწმებლად.ნიმუშის რეალური დიამეტრი ჰაერის ნაკადთან კონტაქტში არის 73 მმ, ხოლო დარჩენილი მასალები გამოიყენება ნიმუშის მჭიდროდ დასამაგრებლად.აწყობილი ნიღბისთვის მხარე, რომელიც სახეს ეხება, მოშორებულია მოწოდებული მასალის აეროზოლისგან.
მონოდისპერსიული ანიონური პოლისტიროლის ლატექსის სფეროების სინთეზი ემულსიური პოლიმერიზაციით.წინა კვლევაში აღწერილი პროცედურის მიხედვით, რეაქცია განხორციელდა მონომერული შიმშილის ნახევრად პარტიული რეჟიმში.[21, 22] დაუმატეთ დეიონიზებული წყალი (160 მლ) 250 მლ სამყელიან მრგვალ ფსკერის კოლბაში და მოათავსეთ ზეთის მორევის აბაზანაში.შემდეგ კოლბა გაიწმინდა აზოტით და ინჰიბიტორებისგან თავისუფალი სტიროლის მონომერი (2.1 მლ) დაემატა გასუფთავებულ, გაღვივებულ კოლბას.10 წუთის შემდეგ 70 °C ტემპერატურაზე, დაამატეთ ნატრიუმის ლაურილ სულფატი (0,235 გ) გახსნილი დეიონიზებულ წყალში (8 მლ).კიდევ 5 წუთის შემდეგ, დაემატა კალიუმის პერსულფატი (0,5 გ) გახსნილი დეიონიზებულ წყალში (2 მლ).მომდევნო 5 საათის განმავლობაში გამოიყენეთ შპრიცის ტუმბო კოლბაში დამატებითი ინჰიბიტორისგან თავისუფალი სტირონის (20 მლ) ნელა შესაყვანად 66 μL წთ-1 სიჩქარით.სტიროლის ინფუზიის დასრულების შემდეგ რეაქცია გაგრძელდა კიდევ 17 საათის განმავლობაში.შემდეგ კოლბა გაიხსნა და გაცივდა პოლიმერიზაციის დასასრულებლად.სინთეზირებული პოლისტიროლის ლატექსის ემულსია დიალიზებული იყო დეიონიზებული წყლის წინააღმდეგ SnakeSkin დიალიზის მილში (3500 Da მოლეკულური წონის შეწყვეტა) ხუთი დღის განმავლობაში და დეიონიზებული წყალი იცვლებოდა ყოველდღე.ამოიღეთ ემულსია დიალიზის მილიდან და შეინახეთ მაცივარში გამოყენებამდე 4°C ტემპერატურაზე.
სინათლის დინამიური გაფანტვა (DLS) განხორციელდა Brookhaven 90Plus ანალიზატორით, ლაზერის ტალღის სიგრძე იყო 659 ნმ, ხოლო დეტექტორის კუთხე 90°.გამოიყენეთ ჩაშენებული ნაწილაკების გადაწყვეტის პროგრამული უზრუნველყოფა (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) მონაცემების გასაანალიზებლად.ლატექსის სუსპენზია განზავებულია დეიონირებული წყლით, სანამ ნაწილაკების რაოდენობა არ იქნება დაახლოებით 500 ათასი რაოდენობა წამში (kcps).ნაწილაკების ზომა განისაზღვრა 125 ± 3 ნმ, ხოლო მოხსენებული პოლიდისპერსიულობა იყო 0,289 ± 0,006.
ZetaPlus ზეტა პოტენციალის ანალიზატორი (Brookhaven Instruments Corp.) გამოყენებული იქნა ზეტა პოტენციალის გაზომილი მნიშვნელობის მისაღებად ფაზის ანალიზის სინათლის გაფანტვის რეჟიმში.ნიმუში მომზადდა ლატექსის ალიკვოტის დამატებით 5 × 10-3 მ NaCl ხსნარში და ლატექსის სუსპენზიის ხელახლა განზავებით, რათა მიაღწიოს ნაწილაკების რაოდენობას დაახლოებით 500 kcps.განხორციელდა ხუთი განმეორებითი გაზომვა (თითოეული შედგებოდა 30 გაშვებისგან), რის შედეგადაც მიიღეს ზეტა პოტენციური მნიშვნელობა -55.1 ± 2.8 მვ, სადაც შეცდომა წარმოადგენს ხუთი გამეორების საშუალო მნიშვნელობის სტანდარტულ გადახრას.ეს გაზომვები მიუთითებს იმაზე, რომ ნაწილაკები უარყოფითად არის დამუხტული და ქმნიან სტაბილურ სუსპენზიას.DLS და ზეტა პოტენციური მონაცემები შეგიძლიათ იხილოთ დამხმარე საინფორმაციო ცხრილებში S2 და S3.
ჩვენ ავაშენეთ აღჭურვილობა ASTM საერთაშორისო სტანდარტების შესაბამისად, როგორც ეს აღწერილია ქვემოთ და ნაჩვენებია სურათზე 1. ერთჯერადი თვითმფრინავი Blaustein ატომიზაციის მოდული (BLAM; CHTech) აეროზოლის გენერატორი გამოიყენება ლატექსის ბურთების შემცველი აეროზოლების დასამზადებლად.გაფილტრული ჰაერის ნაკადი (მიღებული GE Healthcare Whatman 0.3 μm HEPA-CAP და 0.2 μm POLYCAP TF ფილტრების სერიებში) შედის აეროზოლის გენერატორში 20 psi (6.9 kPa) წნევით და აატომებს 5 მგ ლ-1-ის ნაწილს. სუსპენზია სითხე შეჰყავთ აღჭურვილობის ლატექსის ბურთულაში შპრიცის ტუმბოს მეშვეობით (KD Scientific Model 100).აეროზოლური სველი ნაწილაკები შრება ჰაერის ნაკადის გავლის გზით, რის შედეგადაც აეროზოლის გენერატორი ტოვებს მილაკოვანი სითბოს გადამცვლელს.სითბოს გადამცვლელი შედგება 5/8 დიუმიანი უჟანგავი ფოლადის მილისგან, 8 ფუტის სიგრძის გამაცხელებელი კოჭით.გამომავალი სიმძლავრეა 216 W (BriskHeat).მისი რეგულირებადი ციფერბლატის მიხედვით, გამათბობლის სიმძლავრე დაყენებულია მოწყობილობის მაქსიმალური მნიშვნელობის 40%-ზე (≈86 W);ეს წარმოქმნის გარე კედლის საშუალო ტემპერატურას 112 °C (სტანდარტული გადახრა ≈1 °C), რომელიც განისაზღვრება ზედაპირზე დამონტაჟებული თერმოწყვილის (ტეილორი აშშ) გაზომვით.სურათი S4 დამხმარე ინფორმაციაში აჯამებს გამათბობლის მუშაობას.
გამხმარი ატომიზებული ნაწილაკები შემდეგ შერეულია გაფილტრული ჰაერის უფრო დიდი მოცულობით, რათა მიაღწიოს ჰაერის მთლიანი ნაკადის სიჩქარეს 28,3 ლ წთ-1 (ანუ 1 კუბური ფუტი წუთში).ეს მნიშვნელობა შეირჩა იმის გამო, რომ ეს არის ლაზერული ნაწილაკების ანალიზატორის ინსტრუმენტის ზუსტი ნაკადის სიჩქარე, რომელიც აღებულია სისტემის ქვემოთ.ლატექსის ნაწილაკების გადამტანი ჰაერის ნაკადი იგზავნება ორი იდენტური ვერტიკალური კამერიდან ერთ-ერთში (ანუ გლუვკედლიანი უჟანგავი ფოლადის მილები): „საკონტროლო“ კამერა ნიღბის მასალის გარეშე, ან წრიულად მოჭრილი „ნიმუშის“ კამერა მოსახსნელი ნიმუშის დამჭერი. ჩასმულია ქსოვილის გარეთ.ორი კამერის შიდა დიამეტრი არის 73 მმ, რაც შეესაბამება ნიმუშის დამჭერის შიდა დიამეტრს.ნიმუშის დამჭერი იყენებს ღარულ რგოლებს და ჩაღრმავებულ ჭანჭიკებს, რათა მჭიდროდ დალუქოს ნიღაბი, შემდეგ კი მოხსნადი სამაგრი ჩასვა ნიმუშის კამერის უფსკრულიში და მჭიდროდ დალუქეს მოწყობილობაში რეზინის შუასადებებითა და დამჭერებით (სურათი S2, დამხმარე ინფორმაცია).
ჰაერის ნაკადთან შეხების ქსოვილის ნიმუშის დიამეტრი არის 73 მმ (ფართი = 41,9 სმ2);ტესტის დროს ის ილუქება ნიმუშის კამერაში."საკონტროლო" ან "ნიმუშის" კამერიდან გამოსული ჰაერის ნაკადი გადადის ლაზერული ნაწილაკების ანალიზატორში (ნაწილაკების საზომი სისტემა LASAIR III 110) ლატექსის ნაწილაკების რაოდენობისა და კონცენტრაციის გასაზომად.ნაწილაკების ანალიზატორი განსაზღვრავს ნაწილაკების კონცენტრაციის ქვედა და ზედა ზღვარს, შესაბამისად 2 × 10-4 და ≈34 ნაწილაკს კუბურ ფუტზე (7 და ≈950 000 ნაწილაკი კუბურ ფუტზე).ლატექსის ნაწილაკების კონცენტრაციის გასაზომად, ნაწილაკების კონცენტრაცია მოხსენებულია "ყუთში", ქვედა ზღვარი და ზედა ზღვარი 0.10-0.15 მკმ, რაც შეესაბამება აეროზოლში ერთჯერადი ლატექსის ნაწილაკების სავარაუდო ზომას.თუმცა, ურნის სხვა ზომების გამოყენება შესაძლებელია და რამდენიმე ყუთის შეფასება შესაძლებელია ერთდროულად, ნაწილაკების მაქსიმალური ზომით 5 მკმ.
მოწყობილობა ასევე შეიცავს სხვა აღჭურვილობას, როგორიცაა მოწყობილობა კამერისა და ნაწილაკების ანალიზატორის სუფთა გაფილტრული ჰაერით გასაწმენდად, ასევე საჭირო სარქველებსა და ინსტრუმენტებს (სურათი 1).მილსადენის და ხელსაწყოების სრული დიაგრამები ნაჩვენებია დამხმარე ინფორმაციის სურათზე S1 და ცხრილში S1.
ექსპერიმენტის დროს, ლატექსის სუსპენზია შეჰყავდათ აეროზოლის გენერატორში ≈60-დან 100 μL წთ-1 ნაკადის სიჩქარით, რათა შენარჩუნებულიყო ნაწილაკების სტაბილური გამომუშავება, დაახლოებით 14-25 ნაწილაკი კუბურ სანტიმეტრზე (400 000-კუბურ სანტიმეტრზე) 700 000 ნაწილაკი).ფეხები) ურნაში 0,10–0,15 მკმ ზომის.ნაკადის სიჩქარის ეს დიაპაზონი საჭიროა აეროზოლის გენერატორის ქვემოთ ლატექსის ნაწილაკების კონცენტრაციაში დაფიქსირებული ცვლილებების გამო, რაც შეიძლება გამოწვეული იყოს აეროზოლის გენერატორის თხევადი ხაფანგით დაჭერილი ლატექსის სუსპენზიის რაოდენობის ცვლილებასთან.
მოცემული ქსოვილის ნიმუშის PFE-ის გასაზომად, ლატექსის ნაწილაკების აეროზოლი ჯერ გადადის საკონტროლო ოთახში და შემდეგ მიმართულია ნაწილაკების ანალიზატორში.გამუდმებით გაზომეთ სამი ნაწილაკების კონცენტრაცია სწრაფი თანმიმდევრობით, თითოეული გრძელდება ერთი წუთი.ნაწილაკების ანალიზატორი იტყობინება ანალიზის დროს ნაწილაკების საშუალო დროის კონცენტრაციას, ანუ ნაწილაკების საშუალო კონცენტრაციას ნიმუშის ერთ წუთში (28,3 ლ).ამ საბაზისო გაზომვების მიღების შემდეგ ნაწილაკების სტაბილური რაოდენობისა და გაზის ნაკადის სიჩქარის დასადგენად, აეროზოლი გადადის ნიმუშის პალატაში.მას შემდეგ, რაც სისტემა წონასწორობას მიაღწევს (ჩვეულებრივ 60-90 წამში), ზედიზედ სამი ერთწუთიანი გაზომვა ხდება სწრაფი თანმიმდევრობით.ნიმუშის ეს გაზომვები წარმოადგენს ქსოვილის ნიმუშში გამავალი ნაწილაკების კონცენტრაციას.შემდგომში, საკონტროლო ოთახში აეროზოლის ნაკადის გაყოფით, ნაწილაკების კონცენტრაციის კიდევ სამი გაზომვა იქნა მიღებული საკონტროლო ოთახიდან, რათა დადასტურდეს, რომ ზემოთ ნაწილაკების კონცენტრაცია არსებითად არ შეცვლილა ნიმუშის შეფასების მთელი პროცესის განმავლობაში.ვინაიდან ორი კამერის დიზაინი ერთნაირია - გარდა იმისა, რომ ნიმუშის კამერას შეუძლია მოთავსდეს ნიმუშის დამჭერი - კამერაში ნაკადის პირობები შეიძლება ჩაითვალოს ერთნაირად, ამიტომ ნაწილაკების კონცენტრაცია გაზში, რომელიც ტოვებს საკონტროლო კამერას და ნიმუშის კამერას. შეიძლება შედარება.
ნაწილაკების ანალიზატორის ხელსაწყოს სიცოცხლის შესანარჩუნებლად და სისტემაში აეროზოლის ნაწილაკების ამოღების მიზნით თითოეულ ტესტს შორის, გამოიყენეთ HEPA გაფილტრული ჰაერის ჭავლი ნაწილაკების ანალიზატორის გასასუფთავებლად ყოველი გაზომვის შემდეგ და გაწმინდეთ ნიმუშის კამერა ნიმუშების შეცვლამდე.გთხოვთ, იხილოთ სურათი S1 მხარდაჭერის ინფორმაციაში ჰაერის გამრეცხვის სისტემის სქემატური დიაგრამის PFE მოწყობილობაზე.
ეს გაანგარიშება წარმოადგენს PFE-ის ერთ „განმეორებით“ გაზომვას ერთი მასალის ნიმუშისთვის და ექვივალენტურია PFE გაანგარიშების ASTM F2299-ში (განტოლება (2)).
§2.1-ში ასახული მასალები გამოწვეულ იქნა ლატექსის აეროზოლებით §2.3-ში აღწერილი PFE აღჭურვილობის გამოყენებით, რათა დადგინდეს მათი ვარგისიანობა, როგორც ნიღბის მასალა.სურათი 2 გვიჩვენებს ნაწილაკების კონცენტრაციის ანალიზატორიდან მიღებულ მაჩვენებლებს და ერთდროულად იზომება სვიტერის ქსოვილებისა და საცობების მასალების PFE მნიშვნელობები.შესრულდა სამი ნიმუშის ანალიზი სულ ორი მასალისთვის და ექვსი გამეორებისთვის.ცხადია, პირველი წაკითხვა სამი წაკითხვის ნაკრებიდან (უფრო ღია ფერით დაჩრდილული) ჩვეულებრივ განსხვავდება დანარჩენი ორი წაკითხვისგან.მაგალითად, პირველი მოსმენა განსხვავდება დანარჩენი ორი წაკითხვის საშუალოდან 12-15 სამეულში 2 ნახატზე 5%-ზე მეტით.ეს დაკვირვება დაკავშირებულია აეროზოლის შემცველი ჰაერის ბალანსთან, რომელიც მიედინება ნაწილაკების ანალიზატორის მეშვეობით.როგორც განხილულია მასალები და მეთოდები, წონასწორობის ჩვენებები (მეორე და მესამე საკონტროლო და ნიმუშის ჩვენებები) გამოყენებული იყო PFE-ის გამოსათვლელად მუქ ლურჯ და წითელ ფერებში, სურათზე 2, შესაბამისად.საერთო ჯამში, სამი ასლის საშუალო PFE მნიშვნელობა არის 78% ± 2% სვიტრის ქსოვილისთვის და 74% ± 2% ბამბის დასაფენი მასალისთვის.
სისტემის მუშაობის შესადარებლად, ასევე შეფასდა ASTM 2100 სერტიფიცირებული სამედიცინო ნიღბები (L2, L3) და NIOSH რესპირატორები (N95).ASTM F2100 სტანდარტი ადგენს 2 და 3 დონის ნიღბების 0,1 მკმ ნაწილაკების ქვემიკრონული ფილტრაციის ეფექტურობას ≥ 95% და ≥ 98%, შესაბამისად.[5] ანალოგიურად, NIOSH-ის სერტიფიცირებულმა N95 რესპირატორებმა უნდა აჩვენონ ფილტრაციის ეფექტურობა ≥95% ატომიზებული NaCl ნანონაწილაკებისთვის საშუალო დიამეტრით 0,075 მკმ.[24] Rengasamy et al.მოხსენებების თანახმად, მსგავსი N95 ნიღბები აჩვენებს PFE მნიშვნელობას 99,84%-99,98%, [25] Zangmeister et al.მოხსენებების თანახმად, მათი N95 აწარმოებს ფილტრაციის მინიმალურ ეფექტურობას 99,9%-ზე მეტს, [14] ხოლო Joo et al.მოხსენებების თანახმად, 3M N95 ნიღბები წარმოქმნიდნენ PFE-ს (300 ნმ ნაწილაკები) 99%-ს, [16] და Hao et al.მოხსენებული N95 PFE (300 ნმ ნაწილაკები) არის 94.4%.[17] ორი N95 ნიღბისთვის, რომელიც დაუპირისპირდა შაკიას და სხვებს.0.1 მკმ ლატექსის ბურთულებით, PFE დაეცა დაახლოებით 80%-დან 100%-მდე.[19] როდესაც ლუ და სხვ.იმავე ზომის ლატექსის ბურთების გამოყენებით N95 ნიღბების შესაფასებლად, საშუალო PFE არის 93.8%.[20] ამ ნაშრომში აღწერილი აღჭურვილობის გამოყენებით მიღებული შედეგები აჩვენებს, რომ N95 ნიღბის PFE არის 99.2 ± 0.1%, რაც კარგად შეესაბამება წინა კვლევების უმეტესობას.
ქირურგიული ნიღბები ასევე გამოცდილია რამდენიმე კვლევაში.ჰაოს და სხვების ქირურგიული ნიღბები.აჩვენა PFE (300 ნმ ნაწილაკები) 73.4%, [17], ხოლო სამი ქირურგიული ნიღაბი, რომელიც გამოცდილი იყო Drewnick et al-ის მიერ.წარმოებული PFE მერყეობს დაახლოებით 60%-დან თითქმის 100%-მდე.[15] (ეს უკანასკნელი ნიღაბი შეიძლება იყოს სერტიფიცირებული მოდელი.) თუმცა, Zangmeister et al.მოხსენებების თანახმად, ორი შემოწმებული ქირურგიული ნიღბის მინიმალური ფილტრაციის ეფექტურობა მხოლოდ ოდნავ აღემატება 30%-ს, [14] ბევრად დაბალია, ვიდრე ამ კვლევაში შემოწმებული ქირურგიული ნიღბები.ანალოგიურად, "ლურჯი ქირურგიული ნიღაბი", რომელიც გამოცდილია Joo et al.დაამტკიცეთ, რომ PFE (300 ნმ ნაწილაკები) არის მხოლოდ 22%.[16] შაკია და სხვ.იტყობინება, რომ ქირურგიული ნიღბების PFE (0.1 μm ლატექსის ნაწილაკების გამოყენებით) შემცირდა დაახლოებით 60-80%-ით.[19] იმავე ზომის ლატექსის ბურთულების გამოყენებით, ლუ და სხვების ქირურგიულმა ნიღაბმა გამოიღო საშუალო PFE შედეგი 80.2%.[20] შედარებისთვის, ჩვენი L2 ნიღბის PFE არის 94.2 ± 0.6%, ხოლო L3 ნიღბის PFE არის 94.9 ± 0.3%.მიუხედავად იმისა, რომ ეს PFE-ები აღემატება ბევრ PFE-ს ლიტერატურაში, უნდა აღვნიშნოთ, რომ წინა კვლევაში ნახსენები სერტიფიცირების დონე თითქმის არ არის და ჩვენმა ქირურგიულმა ნიღბებმა მოიპოვეს მე-2 და მე-3 დონის სერთიფიკატი.
ისევე, როგორც გაანალიზებული იყო სურათი 2-ში მოცემული ნიღბის კანდიდატი მასალები, ჩატარდა სამი ტესტი დანარჩენ ექვს მასალაზე, რათა დადგინდეს მათი ვარგისიანობა ნიღაბში და წარმოეჩინათ PFE მოწყობილობის მოქმედება.სურათი 3 ასახავს ყველა შემოწმებული მასალის PFE მნიშვნელობებს და ადარებს მათ PFE მნიშვნელობებს, რომლებიც მიღებულ იქნა სერტიფიცირებული L3 და N95 ნიღბის მასალების შეფასებით.ამ სამუშაოსთვის შერჩეული 11 ნიღბის/კანდიდატური ნიღბის მასალისგან, აშკარად ჩანს PFE-ის მუშაობის ფართო სპექტრი, რომელიც მერყეობს ≈10%-დან 100%-მდე, შეესაბამება სხვა კვლევებს, [8, 9, 15] და ინდუსტრიის აღწერებს. არ არსებობს მკაფიო კავშირი PFE-სა და PFE-ს შორის.მაგალითად, მსგავსი შემადგენლობის მქონე მასალები (ორი 100% ბამბის ნიმუში და ბამბის მუსლინი) აჩვენებს ძალიან განსხვავებულ PFE მნიშვნელობებს (14%, 54% და 13%, შესაბამისად).მაგრამ მნიშვნელოვანია, რომ დაბალი შესრულება (მაგალითად, 100% ბამბა A; PFE ≈ 14%), საშუალო შესრულება (მაგალითად, 70%/30% ბამბა/პოლიესტერი ნაზავი; PFE ≈ 49%) და მაღალი შესრულება (მაგალითად, სვიტერი ქსოვილი; PFE ≈ 78%) ქსოვილის ნათლად იდენტიფიცირება შესაძლებელია ამ ნამუშევარში აღწერილი PFE აღჭურვილობის გამოყენებით.განსაკუთრებით სვიტრის ქსოვილები და ბამბის დასაფენი მასალები ძალიან კარგად მუშაობდნენ, PFE-ები 70%-დან 80%-მდე მერყეობს.ასეთი მაღალი ხარისხის მასალების იდენტიფიცირება და გაანალიზება შესაძლებელია უფრო დეტალურად, რათა გავიგოთ მახასიათებლები, რომლებიც ხელს უწყობს მათ მაღალ ფილტრაციის შესრულებას.თუმცა, გვსურს შეგახსენოთ, რომ იმის გამო, რომ მსგავსი ინდუსტრიის აღწერილობების მასალების PFE შედეგები (მაგ. ბამბის მასალები) ძალიან განსხვავებულია, ეს მონაცემები არ მიუთითებს იმაზე, თუ რომელი მასალებია ფართოდ გამოსადეგი ქსოვილის ნიღბებისთვის, და ჩვენ არ ვაპირებთ დავასკვნათ თვისებები - მასალის კატეგორიები.შესრულების ურთიერთობა.ჩვენ ვაძლევთ კონკრეტულ მაგალითებს კალიბრაციის საჩვენებლად, ვაჩვენებთ, რომ გაზომვა მოიცავს ფილტრაციის შესაძლო ეფექტურობის მთელ დიაპაზონს და ვაძლევთ გაზომვის შეცდომის ზომას.
ჩვენ მივიღეთ ეს PFE შედეგები იმის დასამტკიცებლად, რომ ჩვენს აღჭურვილობას აქვს გაზომვის შესაძლებლობების ფართო სპექტრი, დაბალი ცდომილება და შედარება ლიტერატურაში მიღებულ მონაცემებთან.მაგალითად, Zangmeister et al.მოხსენებულია რამდენიმე ნაქსოვი ბამბის ქსოვილის PFE შედეგები (მაგ. „Cotton 1-11″) (89-დან 812 ძაფამდე ინჩზე).11 მასალისგან 9-ში „ფილტრაციის მინიმალური ეფექტურობა“ მერყეობს 0%-დან 25%-მდე;დანარჩენი ორი მასალის PFE არის დაახლოებით 32%.[14] ანალოგიურად, კონდა და სხვ.მოხსენებულია ორი ბამბის ქსოვილის PFE მონაცემები (80 და 600 TPI; 153 და 152 გმ-2).PFE მერყეობს 7%-დან 36%-მდე და 65%-დან 85%-მდე შესაბამისად.Drewnick et al.-ის კვლევაში, ერთფენიანი ბამბის ქსოვილებში (მაგ. ბამბა, ბამბის ნაქსოვი, მოლეტონი; 139–265 TPI; 80–140 გმ–2), PFE მასალის დიაპაზონი არის დაახლოებით 10%-დან 30%-მდე.Joo et al.-ის კვლევაში, მათ 100% ბამბის მასალას აქვს PFE 8% (300 ნმ ნაწილაკები).ბაგერი და სხვ.გამოყენებულია პოლისტიროლის ლატექსის ნაწილაკები 0,3-დან 0,5 მკმ-მდე.გაზომილი იქნა ექვსი ბამბის მასალის PFE (120-200 TPI; 136-237 გმ-2), 0%-დან 20%-მდე.[18] ამიტომ, ამ მასალების უმეტესობა კარგად ემთხვევა ჩვენი სამი ბამბის ქსოვილის PFE შედეგებს (მაგ. Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A და B) და მათი საშუალო ფილტრაციის ეფექტურობა არის 13%, 14% და შესაბამისად.54%.ეს შედეგები მიუთითებს, რომ ბამბის მასალებს შორის დიდი განსხვავებებია და რომ მასალის თვისებები, რომლებიც იწვევს მაღალი PFE-ს (მაგ. Konda et al.-ის 600 TPI ბამბა; ჩვენი ბამბა B) ცუდად არის გასაგები.
როდესაც ამ შედარებებს ვაკეთებთ, ჩვენ ვაღიარებთ, რომ ძნელია იპოვოთ ლიტერატურაში შემოწმებული მასალები, რომლებსაც აქვთ იგივე მახასიათებლები (ანუ მასალის შემადგენლობა, ქსოვა და ქსოვა, TPI, წონა და ა.შ.) ამ კვლევაში შემოწმებულ მასალებთან და ამიტომ პირდაპირ შედარება შეუძლებელია.გარდა ამისა, ავტორების მიერ გამოყენებული ინსტრუმენტების განსხვავება და სტანდარტიზაციის ნაკლებობა ართულებს კარგი შედარებების გაკეთებას.მიუხედავად ამისა, ცხადია, რომ ჩვეულებრივი ქსოვილების შესრულება/შესრულების ურთიერთობა კარგად არ არის გასაგები.მასალები შემდგომში შემოწმდება სტანდარტიზებული, მოქნილი და საიმედო აღჭურვილობით (როგორიცაა ამ ნაშრომში აღწერილი აღჭურვილობა) ამ ურთიერთობების დასადგენად.
მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს მთლიანი სტატისტიკური შეცდომა (0-5%) ერთ გამეორებას (0-4%) და სამჯერ გაანალიზებულ ნიმუშებს შორის, ამ ნაშრომში შემოთავაზებული აღჭურვილობა აღმოჩნდა ეფექტური ინსტრუმენტი სხვადასხვა მასალის PFE-ის შესამოწმებლად.ჩვეულებრივი ქსოვილები სერტიფიცირებულ სამედიცინო ნიღბებამდე.აღსანიშნავია, რომ მე-3 ნახატზე შემოწმებულ 11 მასალას შორის, გავრცელების ცდომილება σprop აღემატება სტანდარტულ გადახრას PFE გაზომვებს შორის ერთი ნიმუშის, ანუ σsd 9-დან 11 მასალისგან;ეს ორი გამონაკლისი ხდება ძალიან მაღალ PFE მნიშვნელობებში (მაგ. L2 და L3 ნიღაბი).მიუხედავად იმისა, რომ შედეგები წარმოდგენილია Rengasamy et al.აჩვენეს, რომ განსხვავება განმეორებით ნიმუშებს შორის მცირეა (ანუ ხუთი გამეორება <0,29%), [25] მათ შეისწავლეს მასალები მაღალი ცნობილი ფილტრაციის თვისებებით, რომლებიც შექმნილია სპეციალურად ნიღბის წარმოებისთვის: თავად მასალა შეიძლება იყოს უფრო ერთგვაროვანი, და ტესტი ასევე არის ეს. PFE დიაპაზონის ფართობი შეიძლება იყოს უფრო თანმიმდევრული.საერთო ჯამში, ჩვენი აღჭურვილობის გამოყენებით მიღებული შედეგები შეესაბამება PFE მონაცემებს და სხვა მკვლევარების მიერ მიღებულ სერტიფიცირების სტანდარტებს.
მიუხედავად იმისა, რომ PFE არის მნიშვნელოვანი ინდიკატორი ნიღბის მუშაობის გასაზომად, ამ ეტაპზე უნდა შევახსენოთ მკითხველს, რომ მომავალი ნიღბის მასალების ყოვლისმომცველი ანალიზი უნდა ითვალისწინებდეს სხვა ფაქტორებს, ანუ მასალის გამტარიანობას (ანუ წნევის ვარდნის ან დიფერენციალური წნევის ტესტის საშუალებით. ).არსებობს რეგულაციები ASTM F2100 და F3502-ში.მისაღები სუნთქვა აუცილებელია მომხმარებლის კომფორტისთვის და სუნთქვის დროს ნიღბის კიდეების გაჟონვის თავიდან ასაცილებლად.ვინაიდან ბევრი ჩვეულებრივი მასალის PFE და ჰაერის გამტარიანობა ჩვეულებრივ უკუპროპორციულია, წნევის ვარდნის გაზომვა უნდა განხორციელდეს PFE გაზომვასთან ერთად, რათა უფრო სრულად შეფასდეს ნიღბის მასალის მოქმედება.
ჩვენ გირჩევთ, რომ გაიდლაინები ASTM F2299-ის შესაბამისად PFE აღჭურვილობის მშენებლობისთვის აუცილებელია სტანდარტების უწყვეტი გაუმჯობესებისთვის, კვლევის მონაცემების გენერირებისთვის, რომლებიც შეიძლება შედარდეს კვლევით ლაბორატორიებს შორის და აეროზოლური ფილტრაციის გაუმჯობესებისთვის.დაეყრდნოთ მხოლოდ NIOSH (ან F3502) სტანდარტს, რომელიც განსაზღვრავს ერთ მოწყობილობას (TSI 8130A) და ზღუდავს მკვლევარებს ანაზრაურების მოწყობილობების (მაგალითად, TSI სისტემები) შეძენას.სტანდარტიზებულ სისტემებზე დამოკიდებულება, როგორიცაა TSI 8130A, მნიშვნელოვანია მიმდინარე სტანდარტის სერტიფიცირებისთვის, მაგრამ ის ზღუდავს ნიღბების, რესპირატორების და აეროზოლური ფილტრაციის სხვა ტექნოლოგიების განვითარებას, რომლებიც ეწინააღმდეგება კვლევის პროგრესს.აღსანიშნავია, რომ NIOSH სტანდარტი შემუშავდა, როგორც მეთოდი რესპირატორების შესამოწმებლად მძიმე პირობებში, როდესაც ეს აღჭურვილობაა საჭირო, მაგრამ ამის საპირისპიროდ, ქირურგიული ნიღბები ტესტირება ხდება ASTM F2100/F2299 მეთოდებით.სათემო ნიღბების ფორმა და სტილი უფრო ჰგავს ქირურგიულ ნიღბებს, რაც არ ნიშნავს რომ მათ აქვთ შესანიშნავი ფილტრაციის ეფექტურობა, როგორიცაა N95.თუ ქირურგიული ნიღბები კვლავ შეფასებულია ASTM F2100/F2299-ის შესაბამისად, ჩვეულებრივი ქსოვილები უნდა გაანალიზდეს ASTM F2100/F2299-თან უფრო ახლოს მეთოდის გამოყენებით.გარდა ამისა, ASTM F2299 იძლევა დამატებით მოქნილობას სხვადასხვა პარამეტრებში (როგორიცაა ჰაერის ნაკადის სიჩქარე და ზედაპირის სიჩქარე ფილტრაციის ეფექტურობის კვლევებში), რამაც შესაძლოა ის მიახლოებით უმაღლეს სტანდარტად აქციოს კვლევის გარემოში.
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-30-2021