Center of Excellence for Protective Equipment and Materials (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Kanada
Gunakan tautan di bawah ini untuk membagikan versi teks lengkap artikel ini kepada teman dan kolega Anda.Belajarlah lagi.
Badan kesehatan masyarakat merekomendasikan agar masyarakat menggunakan masker untuk mengurangi penyebaran penyakit yang ditularkan melalui udara seperti COVID-19.Ketika masker bertindak sebagai filter efisiensi tinggi, penyebaran virus akan berkurang, jadi penting untuk mengevaluasi efisiensi penyaringan partikel (PFE) masker.Namun, biaya tinggi dan waktu tunggu yang lama terkait dengan pembelian sistem PFE turnkey atau menyewa laboratorium terakreditasi menghambat pengujian bahan filter.Jelas ada kebutuhan untuk sistem pengujian PFE yang “disesuaikan”;namun, berbagai standar yang meresepkan pengujian PFE untuk masker (medis) (misalnya, ASTM International, NIOSH) sangat bervariasi dalam kejelasan protokol dan pedomannya.Di sini, pengembangan sistem dan metode PFE “internal” untuk pengujian masker dalam konteks standar masker medis saat ini dijelaskan.Menurut standar internasional ASTM, sistem ini menggunakan aerosol bola lateks (ukuran nominal 0,1 m) dan menggunakan penganalisis partikel laser untuk mengukur konsentrasi partikel di hulu dan hilir bahan topeng.Lakukan pengukuran PFE pada berbagai kain umum dan masker medis.Metode yang dijelaskan dalam pekerjaan ini memenuhi standar pengujian PFE saat ini, sekaligus memberikan fleksibilitas untuk beradaptasi dengan perubahan kebutuhan dan kondisi penyaringan.
Badan kesehatan masyarakat merekomendasikan agar masyarakat umum memakai masker untuk membatasi penyebaran COVID-19 dan penyakit lain yang ditularkan melalui tetesan dan aerosol.[1] Persyaratan untuk memakai masker efektif dalam mengurangi penularan, dan [2] menunjukkan bahwa masker komunitas yang belum teruji memberikan penyaringan yang berguna.Faktanya, studi pemodelan telah menunjukkan bahwa pengurangan penularan COVID-19 hampir sebanding dengan produk gabungan dari efektivitas masker dan tingkat adopsi, dan ini dan tindakan berbasis populasi lainnya memiliki efek sinergis dalam mengurangi rawat inap dan kematian.[3]
Jumlah masker medis dan respirator bersertifikat yang dibutuhkan oleh layanan kesehatan dan pekerja garis depan lainnya telah meningkat secara dramatis, menimbulkan tantangan bagi manufaktur dan rantai pasokan yang ada, dan menyebabkan produsen baru dengan cepat menguji dan mensertifikasi bahan baru.Organisasi seperti ASTM International dan Institut Nasional Keselamatan dan Kesehatan Kerja (NIOSH) telah mengembangkan metode standar untuk menguji masker medis;namun, rincian metode ini sangat bervariasi, dan setiap organisasi telah menetapkan standar kinerjanya sendiri.
Efisiensi filtrasi partikulat (PFE) adalah karakteristik paling penting dari masker karena terkait dengan kemampuannya untuk menyaring partikel kecil seperti aerosol.Masker medis harus memenuhi target PFE tertentu[4-6] agar disertifikasi oleh badan pengatur seperti ASTM International atau NIOSH.Masker bedah disertifikasi oleh ASTM, dan respirator N95 disertifikasi oleh NIOSH, tetapi kedua masker harus melewati nilai batas PFE tertentu.Misalnya, masker N95 harus mencapai filtrasi 95% untuk aerosol yang terdiri dari partikel garam dengan diameter rata-rata hitungan 0,075 m, sedangkan masker bedah ASTM 2100 L3 harus mencapai filtrasi 98% untuk aerosol yang terdiri dari bola lateks dengan diameter rata-rata 0,1 m Filter .
Dua opsi pertama mahal (>$1.000 per sampel uji, diperkirakan >$150.000 untuk peralatan tertentu), dan selama pandemi COVID-19, ada penundaan karena waktu pengiriman yang lama dan masalah pasokan.Tingginya biaya pengujian PFE dan hak akses yang terbatas—dikombinasikan dengan kurangnya panduan yang koheren tentang evaluasi kinerja standar—telah mendorong para peneliti untuk menggunakan berbagai sistem pengujian yang disesuaikan, yang seringkali didasarkan pada satu atau lebih standar untuk masker medis bersertifikat.
Peralatan pengujian bahan masker khusus yang ditemukan dalam literatur yang ada biasanya mirip dengan standar NIOSH atau ASTM F2100/F2299 yang disebutkan di atas.Namun, peneliti memiliki kesempatan untuk memilih atau mengubah desain atau parameter operasi sesuai dengan preferensi mereka.Misalnya, perubahan kecepatan permukaan sampel, laju aliran udara/aerosol, ukuran sampel (area), dan komposisi partikel aerosol telah digunakan.Banyak penelitian terbaru telah menggunakan peralatan khusus untuk mengevaluasi bahan masker.Peralatan ini menggunakan aerosol natrium klorida dan mendekati standar NIOSH.Misalnya, Rogak dkk.(2020), Zangmeister dkk.(2020), Drunic dkk.(2020) dan Joo dkk.(2021) Semua peralatan yang dibangun akan menghasilkan aerosol natrium klorida (berbagai ukuran), yang dinetralkan dengan muatan listrik, diencerkan dengan udara yang disaring dan dikirim ke sampel material, di mana pengukur partikel optik, partikel terkondensasi dari berbagai Pengukuran konsentrasi partikel gabungan [9, 14-16] Konda dkk.(2020) dan Hao dkk.(2020) Perangkat serupa dibuat, tetapi penetral muatan tidak disertakan.[8, 17] Dalam studi ini, kecepatan udara dalam sampel bervariasi antara 1 dan 90 L min-1 (kadang-kadang untuk mendeteksi efek aliran/kecepatan);namun, kecepatan permukaan antara 5,3 dan 25 cm s-1.Ukuran sampel tampaknya bervariasi antara 3,4 dan 59 cm2.
Sebaliknya, ada sedikit penelitian tentang evaluasi bahan masker melalui peralatan yang menggunakan aerosol lateks, yang mendekati standar ASTM F2100/F2299.Misalnya, Bagheri dkk.(2021), Shakya dkk.(2016) dan Lu et al.(2020) Membangun perangkat untuk menghasilkan aerosol lateks polistiren, yang diencerkan dan dikirim ke sampel material, di mana berbagai penganalisis partikel atau penganalisis ukuran partikel mobilitas pemindaian digunakan untuk mengukur konsentrasi partikel.[18-20] Dan Lu dkk.Sebuah penetralisir muatan digunakan di hilir generator aerosol mereka, dan penulis dari dua penelitian lainnya tidak.Laju aliran udara dalam sampel juga sedikit berubah—tetapi dalam batas standar F2299—dari -7,3 menjadi 19 L min-1.Kecepatan permukaan udara dipelajari oleh Bagheri et al.adalah 2 dan 10 cm s-1 (dalam kisaran standar), masing-masing.Dan Lu dkk., dan Shakya dkk.[18-20] Selain itu, penulis dan Shakya et al.bola lateks yang diuji dengan berbagai ukuran (yaitu, secara keseluruhan, 20 nm hingga 2500 nm).Dan Lu dkk.Setidaknya dalam beberapa pengujian mereka, mereka menggunakan ukuran partikel 100 nm (0,1 m) yang ditentukan.
Dalam karya ini, kami menjelaskan tantangan yang kami hadapi dalam menciptakan perangkat PFE yang sedapat mungkin sesuai dengan standar ASTM F2100/F2299 yang ada.Di antara standar populer utama (yaitu NIOSH dan ASTM F2100/F2299), standar ASTM memberikan fleksibilitas yang lebih besar dalam parameter (seperti laju aliran udara) untuk mempelajari kinerja penyaringan yang dapat mempengaruhi PFE pada masker non-medis.Namun, seperti yang kami tunjukkan, fleksibilitas ini memberikan tingkat kerumitan tambahan dalam merancang peralatan tersebut.
Bahan kimia dibeli dari Sigma-Aldrich dan digunakan apa adanya.Monomer stirena (≥99%) dimurnikan melalui kolom kaca yang mengandung penghilang inhibitor alumina, yang dirancang untuk menghilangkan tert-butilkatekhol.Air deionisasi (≈0.037 S cm–1) berasal dari sistem pemurnian air Sartorius Arium.
100% katun tenunan polos (Muslin CT) dengan berat nominal 147 gm-2 berasal dari Veratex Lining Ltd., QC, dan campuran bambu/spandeks berasal dari D. Zinman Textiles, QC.Kandidat bahan masker lainnya berasal dari pengecer kain lokal (Fabricland).Bahan-bahan ini termasuk dua kain tenunan katun 100% yang berbeda (dengan cetakan yang berbeda), satu kain rajutan katun/spandeks, dua kain rajutan katun/poliester (satu "universal" dan satu "kain sweater") dan Campuran katun/polipropilena non-anyaman bahan katun batting.Tabel 1 menunjukkan ringkasan sifat kain yang diketahui.Untuk membandingkan peralatan baru, masker medis bersertifikat diperoleh dari rumah sakit setempat, termasuk masker medis bersertifikat ASTM 2100 Level 2 (L2) dan Level 3 (L3; Halyard) dan respirator N95 (3M).
Sampel melingkar dengan diameter kira-kira 85 mm dipotong dari setiap bahan yang akan diuji;tidak ada modifikasi lebih lanjut yang dilakukan pada bahan (misalnya, mencuci).Jepit loop kain di tempat sampel perangkat PFE untuk pengujian.Diameter sebenarnya dari sampel yang bersentuhan dengan aliran udara adalah 73 mm, dan bahan yang tersisa digunakan untuk mengikat sampel dengan erat.Untuk topeng yang dirakit, sisi yang menyentuh wajah jauh dari aerosol bahan yang disediakan.
Sintesis bola lateks polistirena anionik monodispersi dengan polimerisasi emulsi.Menurut prosedur yang dijelaskan dalam penelitian sebelumnya, reaksi dilakukan dalam mode kelaparan monomer semi-batch.[21, 22] Tambahkan air deionisasi (160 mL) ke dalam labu alas bulat leher tiga 250 mL dan masukkan ke dalam penangas minyak yang diaduk.Labu kemudian dibersihkan dengan nitrogen dan monomer stirena bebas inhibitor (2,1 mL) ditambahkan ke labu yang telah dibersihkan dan diaduk.Setelah 10 menit pada suhu 70 °C, tambahkan natrium lauril sulfat (0,235 g) yang dilarutkan dalam air deionisasi (8 mL).Setelah 5 menit, kalium persulfat (0,5 g) yang dilarutkan dalam air deionisasi (2 mL) ditambahkan.Selama 5 jam berikutnya, gunakan pompa jarum suntik untuk menyuntikkan styrene bebas inhibitor tambahan (20 mL) secara perlahan ke dalam labu dengan kecepatan 66 L min-1.Setelah infus styrene selesai, reaksi dilanjutkan selama 17 jam.Kemudian labu dibuka dan didinginkan untuk mengakhiri polimerisasi.Emulsi lateks polistiren yang disintesis didialisis terhadap air terdeionisasi dalam tabung dialisis SnakeSkin (potongan berat molekul 3500 Da) selama lima hari, dan air deionisasi diganti setiap hari.Keluarkan emulsi dari tabung dialisis dan simpan dalam lemari es pada suhu 4°C sampai digunakan.
Hamburan cahaya dinamis (DLS) dilakukan dengan penganalisis Brookhaven 90Plus, panjang gelombang laser 659 nm, dan sudut detektor 90°.Gunakan perangkat lunak solusi partikel bawaan (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) untuk menganalisis data.Suspensi lateks diencerkan dengan air deionisasi sampai jumlah partikel kira-kira 500 ribu hitungan per detik (kcps).Ukuran partikel ditentukan menjadi 125 ± 3 nm, dan polidispersitas yang dilaporkan adalah 0,289 ± 0,006.
Penganalisis potensi zeta ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.) digunakan untuk mendapatkan nilai terukur dari potensi zeta dalam mode hamburan cahaya analisis fase.Sampel disiapkan dengan menambahkan alikuot lateks ke dalam larutan NaCl 5 × 10-3m dan mengencerkan suspensi lateks lagi untuk mencapai jumlah partikel sekitar 500 kcps.Lima pengukuran berulang (masing-masing terdiri dari 30 run) dilakukan, menghasilkan nilai potensial zeta sebesar -55,1 ± 2,8 mV, di mana kesalahan mewakili standar deviasi dari nilai rata-rata lima pengulangan.Pengukuran ini menunjukkan bahwa partikel bermuatan negatif dan membentuk suspensi yang stabil.Data potensial DLS dan zeta dapat dilihat pada tabel informasi pendukung S2 dan S3.
Kami membuat peralatan sesuai dengan standar ASTM Internasional, seperti yang dijelaskan di bawah dan ditunjukkan pada Gambar 1. Generator aerosol modul atomisasi Blaustein jet tunggal (BLAM; CHTech) digunakan untuk memproduksi aerosol yang mengandung bola lateks.Aliran udara yang disaring (diperoleh melalui GE Healthcare Whatman 0,3 m HEPA-CAP dan 0,2 m POLYCAP TF filter secara seri) memasuki generator aerosol pada tekanan 20 psi (6,9 kPa) dan mengatomisasi sebagian dari 5 mg L-1 suspensi Cairan disuntikkan ke dalam bola lateks peralatan melalui pompa jarum suntik (KD Model Ilmiah 100).Partikel basah aerosol dikeringkan dengan melewatkan aliran udara meninggalkan generator aerosol melalui penukar panas berbentuk tabung.Penukar panas terdiri dari luka tabung baja tahan karat 5/8” dengan koil pemanas sepanjang 8 kaki.Outputnya adalah 216 W (BriskHeat).Menurut dial yang dapat disesuaikan, output pemanas diatur ke 40% dari nilai maksimum perangkat (≈86 W);ini menghasilkan suhu dinding luar rata-rata 112 °C (deviasi standar ≈1 °C), yang ditentukan oleh pengukuran termokopel yang dipasang di permukaan (Taylor USA).Gambar S4 dalam informasi pendukung merangkum kinerja pemanas.
Partikel kering yang dikabutkan kemudian dicampur dengan volume udara yang disaring lebih besar untuk mencapai laju aliran udara total 28,3 L min-1 (yaitu, 1 kaki kubik per menit).Nilai ini dipilih karena merupakan laju aliran yang akurat dari sampel instrumen penganalisis partikel laser di bagian hilir sistem.Aliran udara yang membawa partikel lateks dikirim ke salah satu dari dua ruang vertikal yang identik (yaitu tabung baja tahan karat berdinding halus): ruang "kontrol" tanpa bahan topeng, atau ruang "sampel" yang dipotong melingkar-penggunaan dapat dilepas Tempat sampel dimasukkan ke luar kain.Diameter bagian dalam dari dua ruang adalah 73 mm, yang sesuai dengan diameter bagian dalam pemegang sampel.Tempat sampel menggunakan cincin beralur dan baut tersembunyi untuk menyegel bahan masker dengan rapat, lalu memasukkan braket yang dapat dilepas ke dalam celah ruang sampel, dan menyegelnya erat di perangkat dengan gasket dan klem karet (Gambar S2, informasi pendukung).
Diameter sampel kain yang kontak dengan aliran udara adalah 73 mm (luas = 41,9 cm2);itu disegel di ruang sampel selama pengujian.Aliran udara yang meninggalkan ruang "kontrol" atau "sampel" dipindahkan ke penganalisis partikel laser (sistem pengukuran partikel LASAIR III 110) untuk mengukur jumlah dan konsentrasi partikel lateks.Penganalisis partikel menentukan batas bawah dan atas konsentrasi partikel, masing-masing 2 × 10-4 dan 34 partikel per kaki kubik (7 dan 950.000 partikel per kaki kubik).Untuk pengukuran konsentrasi partikel lateks, konsentrasi partikel dilaporkan dalam “kotak” dengan batas bawah dan batas atas 0,10–0,15 m, sesuai dengan perkiraan ukuran partikel lateks singlet dalam aerosol.Namun, ukuran bin lainnya dapat digunakan, dan beberapa bin dapat dievaluasi pada saat yang sama, dengan ukuran partikel maksimum 5 m.
Peralatan tersebut juga mencakup peralatan lain, seperti peralatan untuk membilas ruang dan penganalisis partikel dengan udara yang disaring bersih, serta katup dan instrumen yang diperlukan (Gambar 1).Diagram perpipaan dan instrumentasi lengkap ditunjukkan pada Gambar S1 dan Tabel S1 sebagai informasi pendukung.
Selama percobaan, suspensi lateks disuntikkan ke dalam generator aerosol pada laju aliran 60 hingga 100 L min-1 untuk mempertahankan keluaran partikel yang stabil, sekitar 14-25 partikel per sentimeter kubik (400.000 per sentimeter kubik) 700 000 partikel).Feet) di tempat sampah dengan ukuran 0,10–0,15 m.Kisaran laju aliran ini diperlukan karena perubahan yang diamati dalam konsentrasi partikel lateks di hilir generator aerosol, yang mungkin dikaitkan dengan perubahan jumlah suspensi lateks yang ditangkap oleh perangkap cairan generator aerosol.
Untuk mengukur PFE dari sampel kain yang diberikan, aerosol partikel lateks pertama-tama ditransfer melalui ruang kontrol dan kemudian diarahkan ke penganalisis partikel.Ukur konsentrasi tiga partikel secara berurutan dengan cepat, masing-masing berlangsung selama satu menit.Penganalisis partikel melaporkan waktu rata-rata konsentrasi partikel selama analisis, yaitu konsentrasi rata-rata partikel dalam satu menit (28,3 L) sampel.Setelah melakukan pengukuran dasar ini untuk menetapkan jumlah partikel dan laju aliran gas yang stabil, aerosol dipindahkan ke ruang sampel.Setelah sistem mencapai kesetimbangan (biasanya 60-90 detik), tiga pengukuran satu menit berturut-turut dilakukan secara berurutan.Pengukuran sampel ini mewakili konsentrasi partikel yang melewati sampel kain.Selanjutnya, dengan memisahkan aliran aerosol kembali ke ruang kontrol, tiga pengukuran konsentrasi partikel lainnya diambil dari ruang kontrol untuk memverifikasi bahwa konsentrasi partikel hulu tidak berubah secara substansial selama keseluruhan proses evaluasi sampel.Karena desain kedua chamber tersebut sama—kecuali ruang sampel dapat menampung sample holder—kondisi aliran di dalam chamber dapat dianggap sama, sehingga konsentrasi partikel dalam gas yang keluar dari ruang kontrol dan ruang sampel dapat dibandingkan.
Untuk mempertahankan masa pakai instrumen penganalisis partikel dan menghilangkan partikel aerosol dalam sistem di antara setiap pengujian, gunakan jet udara berfilter HEPA untuk membersihkan penganalisis partikel setelah setiap pengukuran, dan bersihkan ruang sampel sebelum mengganti sampel.Silakan merujuk ke Gambar S1 dalam informasi dukungan untuk diagram skematis sistem pembilasan udara pada perangkat PFE.
Perhitungan ini mewakili pengukuran PFE "berulang" tunggal untuk sampel material tunggal dan setara dengan perhitungan PFE dalam ASTM F2299 (Persamaan (2)).
Bahan yang diuraikan dalam 2.1 ditantang dengan aerosol lateks menggunakan peralatan PFE yang dijelaskan dalam 2.3 untuk menentukan kesesuaiannya sebagai bahan masker.Gambar 2 menunjukkan pembacaan yang diperoleh dari penganalisis konsentrasi partikel, dan nilai PFE dari kain sweater dan bahan batting diukur pada saat yang bersamaan.Tiga analisis sampel dilakukan untuk total dua bahan dan enam pengulangan.Jelas, bacaan pertama dalam satu set tiga bacaan (diarsir dengan warna yang lebih terang) biasanya berbeda dari dua bacaan lainnya.Misalnya, pembacaan pertama berbeda dari rata-rata dua pembacaan lainnya dalam 12-15 tiga kali lipat pada Gambar 2 lebih dari 5%.Pengamatan ini terkait dengan keseimbangan udara yang mengandung aerosol yang mengalir melalui penganalisis partikel.Seperti yang dibahas dalam Bahan dan Metode, pembacaan kesetimbangan (kontrol kedua dan ketiga dan pembacaan sampel) digunakan untuk menghitung PFE dalam warna biru tua dan merah pada Gambar 2, masing-masing.Secara keseluruhan, nilai PFE rata-rata dari ketiga ulangan adalah 78% ± 2% untuk bahan sweater dan 74% ± 2% untuk bahan cotton batting.
Untuk membandingkan kinerja sistem, masker medis bersertifikat ASTM 2100 (L2, L3) dan respirator NIOSH (N95) juga dievaluasi.Standar ASTM F2100 menetapkan efisiensi penyaringan partikel sub-mikron dari 0,1 m partikel masker level 2 dan level 3 masing-masing menjadi 95% dan 98%.[5] Demikian pula, respirator N95 bersertifikat NIOSH harus menunjukkan efisiensi filtrasi 95% untuk nanopartikel NaCl teratomisasi dengan diameter rata-rata 0,075 m.[24] Rengasamy dkk.Menurut laporan, masker N95 serupa menunjukkan nilai PFE 99,84%-99,98%, [25] Zangmeister et al.Menurut laporan, N95 mereka menghasilkan efisiensi filtrasi minimum lebih besar dari 99,9%, [14] sementara Joo et al.Menurut laporan, masker 3M N95 menghasilkan 99% PFE (partikel 300 nm), [16] dan Hao et al.N95 PFE (partikel 300 nm) yang dilaporkan adalah 94,4%.[17] Untuk dua topeng N95 yang ditantang oleh Shakya et al.dengan bola lateks 0,1 m, PFE turun kira-kira antara 80% dan 100%.[19] Ketika Lu dkk.Menggunakan bola lateks dengan ukuran yang sama untuk mengevaluasi masker N95, PFE rata-rata dilaporkan 93,8%.[20] Hasil yang diperoleh dengan menggunakan peralatan yang dijelaskan dalam pekerjaan ini menunjukkan bahwa PFE masker N95 adalah 99,2 ± 0,1%, yang sesuai dengan sebagian besar penelitian sebelumnya.
Masker bedah juga telah diuji dalam beberapa penelitian.Masker bedah Hao et al.menunjukkan PFE (300 nm partikel) dari 73,4%, [17] sedangkan tiga masker bedah diuji oleh Drewnick et al.PFE yang dihasilkan berkisar dari sekitar 60% hingga hampir 100%.[15] (Topeng terakhir mungkin model bersertifikat.) Namun, Zangmeister et al.Menurut laporan, efisiensi filtrasi minimum dari dua masker bedah yang diuji hanya sedikit lebih tinggi dari 30%, [14] jauh lebih rendah daripada masker bedah yang diuji dalam penelitian ini.Demikian pula, "masker bedah biru" yang diuji oleh Joo et al.Buktikan bahwa PFE (partikel 300 nm) hanya 22%.[16] Shakya dkk.melaporkan bahwa PFE masker bedah (menggunakan partikel lateks 0,1 m) menurun sekitar 60-80%.[19] Menggunakan bola lateks dengan ukuran yang sama, masker bedah Lu et al. menghasilkan hasil PFE rata-rata 80,2%.[20] Sebagai perbandingan, PFE topeng L2 kami adalah 94,2 ± 0,6%, dan PFE topeng L3 adalah 94,9 ± 0,3%.Meskipun PFE ini melampaui banyak PFE dalam literatur, kami harus mencatat bahwa hampir tidak ada tingkat sertifikasi yang disebutkan dalam penelitian sebelumnya, dan masker bedah kami telah memperoleh sertifikasi level 2 dan level 3.
Dengan cara yang sama bahwa kandidat bahan masker pada Gambar 2 dianalisis, tiga tes dilakukan pada enam bahan lainnya untuk menentukan kesesuaiannya dalam masker dan mendemonstrasikan pengoperasian perangkat PFE.Gambar 3 memplot nilai PFE dari semua bahan yang diuji dan membandingkannya dengan nilai PFE yang diperoleh dengan mengevaluasi bahan masker L3 dan N95 bersertifikat.Dari 11 bahan topeng/calon topeng yang dipilih untuk pekerjaan ini, berbagai kinerja PFE dapat dilihat dengan jelas, mulai dari 10% hingga mendekati 100%, konsisten dengan penelitian lain, [8, 9, 15] dan deskripsi industri Tidak ada hubungan yang jelas antara PFE dan PFE.Misalnya, bahan dengan komposisi serupa (dua sampel katun 100% dan kain katun muslin) menunjukkan nilai PFE yang sangat berbeda (masing-masing 14%, 54%, dan 13%).Tetapi penting bahwa kinerja rendah (misalnya, 100% katun A; PFE 14%), kinerja sedang (misalnya, campuran katun/poliester 70%/30%; PFE 49%) dan kinerja tinggi (misalnya, Kain sweater; PFE 78%) Kain dapat diidentifikasi dengan jelas menggunakan peralatan PFE yang dijelaskan dalam pekerjaan ini.Khususnya bahan sweter dan bahan pemukul katun berkinerja sangat baik, dengan PFE berkisar antara 70% hingga 80%.Bahan berperforma tinggi tersebut dapat diidentifikasi dan dianalisis secara lebih rinci untuk memahami karakteristik yang berkontribusi pada kinerja filtrasi tinggi.Namun, kami ingin mengingatkan bahwa karena hasil PFE bahan dengan deskripsi industri serupa (yaitu bahan katun) sangat berbeda, data ini tidak menunjukkan bahan mana yang banyak berguna untuk masker kain, dan kami tidak bermaksud menyimpulkan sifat- kategori bahan.Hubungan kinerja.Kami memberikan contoh spesifik untuk mendemonstrasikan kalibrasi, menunjukkan bahwa pengukuran mencakup seluruh rentang kemungkinan efisiensi filtrasi, dan memberikan ukuran kesalahan pengukuran.
Kami memperoleh hasil PFE ini untuk membuktikan bahwa peralatan kami memiliki berbagai kemampuan pengukuran, kesalahan yang rendah, dan dibandingkan dengan data yang diperoleh dalam literatur.Misalnya, Zangmeister dkk.Hasil PFE dari beberapa kain katun tenunan (misalnya “Cotton 1-11″) (89 hingga 812 benang per inci) dilaporkan.Dalam 9 dari 11 bahan, "efisiensi filtrasi minimum" berkisar dari 0% hingga 25%;PFE dari dua bahan lainnya adalah sekitar 32%.[14] Demikian pula, Konda et al.Data PFE dari dua kain katun (80 dan 600 TPI; 153 dan 152 gm-2) dilaporkan.PFE berkisar dari 7% hingga 36% dan 65% hingga 85%, masing-masing.Dalam studi Drewnick et al., pada kain katun satu lapis (yaitu katun, katun rajut, moleton; 139-265 TPI; 80-140 gm-2), kisaran bahan PFE adalah sekitar 10% sampai 30%.Dalam studi Joo et al., bahan katun 100% mereka memiliki PFE 8% (partikel 300 nm).Bagheri dkk.menggunakan partikel lateks polistirena berukuran 0,3 hingga 0,5 m.PFE enam bahan katun (120-200 TPI; 136-237 gm-2) diukur, mulai dari 0% hingga 20%.[18] Oleh karena itu, sebagian besar bahan ini sesuai dengan hasil PFE dari tiga kain katun kami (yaitu Veratex Muslin CT, Fabric Store Cottons A dan B), dan efisiensi filtrasi rata-ratanya masing-masing adalah 13%, 14% dan.54%.Hasil ini menunjukkan bahwa ada perbedaan besar antara bahan katun dan bahwa sifat bahan yang menyebabkan PFE tinggi (yaitu kapas 600 TPI Konda et al.; kapas B kami) kurang dipahami.
Saat melakukan perbandingan ini, kami mengakui bahwa sulit untuk menemukan bahan yang diuji dalam literatur yang memiliki karakteristik yang sama (yaitu komposisi bahan, tenun dan rajut, TPI, berat, dll.) dengan bahan yang diuji dalam penelitian ini, dan sehingga tidak dapat dibandingkan secara langsung.Selain itu, perbedaan instrumen yang digunakan oleh penulis dan kurangnya standarisasi membuat sulit untuk membuat perbandingan yang baik.Namun demikian, jelas bahwa hubungan kinerja/kinerja kain biasa tidak dipahami dengan baik.Bahan akan diuji lebih lanjut dengan peralatan standar, fleksibel dan andal (seperti peralatan yang dijelaskan dalam pekerjaan ini) untuk menentukan hubungan ini.
Meskipun ada kesalahan statistik total (0-5%) antara satu ulangan (0-4%) dan sampel yang dianalisis dalam rangkap tiga, peralatan yang diusulkan dalam pekerjaan ini terbukti menjadi alat yang efektif untuk menguji PFE dari berbagai bahan.Kain biasa untuk masker medis bersertifikat.Perlu dicatat bahwa di antara 11 bahan yang diuji untuk Gambar 3, kesalahan propagasi prop melebihi standar deviasi antara pengukuran PFE dari satu sampel, yaitu, sd dari 9 dari 11 bahan;dua pengecualian ini terjadi pada nilai PFE Sangat tinggi (yaitu topeng L2 dan L3).Meskipun hasil yang disajikan oleh Rengasamy et al.Menunjukkan bahwa perbedaan antara sampel yang diulang adalah kecil (yaitu, lima pengulangan <0,29%), [25] mereka mempelajari bahan dengan sifat penyaringan yang dikenal tinggi yang dirancang khusus untuk pembuatan topeng: bahan itu sendiri mungkin lebih seragam, dan pengujian ini juga area kisaran PFE mungkin lebih konsisten.Secara keseluruhan, hasil yang diperoleh dengan menggunakan peralatan kami konsisten dengan data PFE dan standar sertifikasi yang diperoleh peneliti lain.
Meskipun PFE merupakan indikator penting untuk mengukur kinerja topeng, pada titik ini kita harus mengingatkan pembaca bahwa analisis komprehensif bahan topeng masa depan harus mempertimbangkan faktor lain, yaitu permeabilitas bahan (yaitu, melalui penurunan tekanan atau uji tekanan diferensial. ).Ada peraturan di ASTM F2100 dan F3502.Pernapasan yang dapat diterima sangat penting untuk kenyamanan pemakainya dan mencegah kebocoran tepi topeng selama bernafas.Karena PFE dan permeabilitas udara dari banyak bahan umum biasanya berbanding terbalik, pengukuran penurunan tekanan harus dilakukan bersamaan dengan pengukuran PFE untuk mengevaluasi kinerja bahan masker secara lebih lengkap.
Kami merekomendasikan bahwa pedoman untuk membangun peralatan PFE sesuai dengan ASTM F2299 sangat penting untuk peningkatan standar yang berkelanjutan, pembuatan data penelitian yang dapat dibandingkan antar laboratorium penelitian, dan peningkatan filtrasi aerosol.Hanya mengandalkan standar NIOSH (atau F3502), yang menetapkan satu perangkat (TSI 8130A) dan membatasi peneliti untuk membeli perangkat turnkey (misalnya, sistem TSI).Ketergantungan pada sistem standar seperti TSI 8130A penting untuk sertifikasi standar saat ini, tetapi ini membatasi pengembangan masker, respirator, dan teknologi filtrasi aerosol lainnya yang bertentangan dengan kemajuan penelitian.Perlu dicatat bahwa standar NIOSH dikembangkan sebagai metode untuk menguji respirator di bawah kondisi keras yang diharapkan ketika peralatan ini diperlukan, tetapi sebaliknya, masker bedah diuji dengan metode ASTM F2100/F2299 .Bentuk dan gaya masker komunitas lebih mirip masker bedah, yang tidak berarti memiliki kinerja efisiensi filtrasi yang sangat baik seperti N95.Jika masker bedah masih dievaluasi sesuai dengan ASTM F2100/F2299, kain biasa harus dianalisis menggunakan metode yang lebih mendekati ASTM F2100/F2299.Selain itu, ASTM F2299 memungkinkan fleksibilitas tambahan dalam parameter yang berbeda (seperti laju aliran udara dan kecepatan permukaan dalam studi efisiensi filtrasi), yang dapat menjadikannya sebagai perkiraan standar unggul dalam lingkungan penelitian.
Waktu posting: 30 Agustus-2021