Centro de Excelência para Equipamentos e Materiais de Proteção (CEPEM), 1280 Main St. W., Hamilton, ON, Canadá
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As agências de saúde pública recomendam que as comunidades usem máscaras para reduzir a propagação de doenças transmitidas pelo ar, como o COVID-19.Quando a máscara atua como um filtro de alta eficiência, a propagação do vírus será reduzida, por isso é importante avaliar a eficiência da filtragem de partículas (PFE) da máscara.No entanto, os altos custos e os longos prazos associados à compra de um sistema PFE pronto para uso ou à contratação de um laboratório credenciado dificultam o teste de materiais filtrantes.Existe claramente a necessidade de um sistema de teste de PFE “personalizado”;no entanto, os vários padrões que prescrevem o teste de PFE de máscaras (médicas) (por exemplo, ASTM International, NIOSH) variam muito na clareza de seus protocolos e diretrizes.Aqui, é descrito o desenvolvimento de um sistema PFE “interno” e método para testar máscaras no contexto dos padrões atuais de máscaras médicas.De acordo com os padrões internacionais da ASTM, o sistema usa aerossóis de esferas de látex (tamanho nominal de 0,1 µm) e usa um analisador de partículas a laser para medir a concentração de partículas a montante e a jusante do material da máscara.Realize medições de PFE em vários tecidos comuns e máscaras médicas.O método descrito neste trabalho atende aos padrões atuais de testes de PFE, ao mesmo tempo em que oferece flexibilidade para se adaptar às mudanças de necessidades e condições de filtragem.
As agências de saúde pública recomendam que a população em geral use máscaras para limitar a propagação do COVID-19 e outras doenças transmitidas por gotículas e aerossóis.[1] A exigência de usar máscaras é eficaz na redução da transmissão e [2] indica que máscaras comunitárias não testadas fornecem filtragem útil.De fato, estudos de modelagem mostraram que a redução na transmissão de COVID-19 é quase proporcional ao produto combinado de eficácia da máscara e taxa de adoção, e essas e outras medidas de base populacional têm um efeito sinérgico na redução de hospitalizações e mortes.[3]
O número de máscaras e respiradores médicos certificados exigidos por profissionais de saúde e outros profissionais da linha de frente aumentou drasticamente, apresentando desafios às cadeias de fabricação e fornecimento existentes e fazendo com que novos fabricantes testem e certifiquem rapidamente novos materiais.Organizações como a ASTM International e o Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) desenvolveram métodos padronizados para testar máscaras médicas;no entanto, os detalhes desses métodos variam muito e cada organização estabeleceu seus próprios padrões de desempenho.
A eficiência da filtragem de partículas (PFE) é a característica mais importante de uma máscara, pois está relacionada à sua capacidade de filtrar pequenas partículas, como aerossóis.As máscaras médicas devem atender a metas específicas de PFE[4-6] para serem certificadas por agências reguladoras como ASTM International ou NIOSH.As máscaras cirúrgicas são certificadas pela ASTM e os respiradores N95 são certificados pelo NIOSH, mas ambas as máscaras devem passar por valores de corte de PFE específicos.Por exemplo, as máscaras N95 devem atingir 95% de filtração para aerossóis compostos por partículas de sal com um diâmetro médio de contagem de 0,075 µm, enquanto as máscaras cirúrgicas ASTM 2100 L3 devem atingir 98% de filtração para aerossóis compostos por bolas de látex com diâmetro médio de 0,1 µm Filtro .
As duas primeiras opções são caras (> $ 1.000 por amostra de teste, estimado em > $ 150.000 para equipamentos especificados) e, durante a pandemia de COVID-19, há atrasos devido a longos prazos de entrega e problemas de fornecimento.O alto custo dos testes de PFE e os direitos de acesso limitados - combinados com a falta de orientação coerente sobre avaliações de desempenho padronizadas - levaram os pesquisadores a usar uma variedade de sistemas de testes personalizados, que geralmente são baseados em um ou mais padrões para máscaras médicas certificadas.
O equipamento especial de teste de material de máscara encontrado na literatura existente é geralmente semelhante aos padrões NIOSH ou ASTM F2100/F2299 mencionados acima.No entanto, os pesquisadores têm a oportunidade de escolher ou alterar o projeto ou os parâmetros operacionais de acordo com suas preferências.Por exemplo, foram usadas mudanças na velocidade da superfície da amostra, taxa de fluxo de ar/aerossol, tamanho da amostra (área) e composição de partículas de aerossol.Muitos estudos recentes usaram equipamentos personalizados para avaliar os materiais das máscaras.Esses equipamentos utilizam aerossóis de cloreto de sódio e estão próximos dos padrões NIOSH.Por exemplo, Rogak et al.(2020), Zangmeister et al.(2020), Drunic et al.(2020) e Joo et al.(2021) Todos os equipamentos construídos produzirão aerossol de cloreto de sódio (diversos tamanhos), que é neutralizado por carga elétrica, diluído com ar filtrado e enviado para o material amostral, onde granulometria óptica, partículas condensadas de várias medidas de concentração de partículas combinadas [9, 14-16] Konda et al.(2020) e Hao et al.(2020) Um dispositivo semelhante foi construído, mas o neutralizador de carga não foi incluído.[8, 17] Nesses estudos, a velocidade do ar na amostra variou entre 1 e 90 L min-1 (às vezes para detectar efeitos de fluxo/velocidade);entretanto, a velocidade superficial ficou entre 5,3 e 25 cm s-1 entre elas.O tamanho da amostra parece variar entre ≈3,4 e 59 cm2.
Ao contrário, há poucos estudos sobre a avaliação de materiais de máscara por meio de equipamentos que utilizam aerossol de látex, que se aproxima da norma ASTM F2100/F2299.Por exemplo, Bagheri et al.(2021), Shakya et al.(2016) e Lu et al.(2020) Construiu um dispositivo para produzir aerossol de látex de poliestireno, que foi diluído e enviado para amostras de material, onde vários analisadores de partículas ou analisadores de tamanho de partículas de mobilidade de varredura foram usados para medir a concentração de partículas.[18-20] E Lu et al.Um neutralizador de carga foi usado a jusante de seu gerador de aerossol, e os autores dos outros dois estudos não.A taxa de fluxo de ar na amostra também mudou ligeiramente - mas dentro dos limites do padrão F2299 - de ≈7,3 para 19 L min-1.A velocidade superficial do ar estudada por Bagheri et al.é 2 e 10 cm s–1 (dentro da faixa padrão), respectivamente.E Lu et al., e Shakya et al.[18-20] Além disso, o autor e Shakya et al.testou esferas de látex de vários tamanhos (ou seja, em geral, 20 nm a 2500 nm).E Lu et ai.Pelo menos em alguns de seus testes, eles usam o tamanho de partícula especificado de 100 nm (0,1 µm).
Neste trabalho, descrevemos os desafios que enfrentamos na criação de um dispositivo PFE que esteja em conformidade com os padrões ASTM F2100/F2299 existentes, tanto quanto possível.Entre os principais padrões populares (ou seja, NIOSH e ASTM F2100/F2299), o padrão ASTM oferece maior flexibilidade nos parâmetros (como taxa de fluxo de ar) para estudar o desempenho da filtragem que pode afetar o PFE em máscaras não médicas.No entanto, conforme demonstrado, essa flexibilidade fornece um nível adicional de complexidade no projeto de tais equipamentos.
Os produtos químicos foram adquiridos da Sigma-Aldrich e usados como estão.O monômero de estireno (≥99%) é purificado através de uma coluna de vidro contendo um removedor de inibidor de alumina, projetado para remover o terc-butilcatecol.A água deionizada (≈0,037 µS cm–1) vem do sistema de purificação de água Sartorius Arium.
Tecido plano 100% algodão (Muslin CT) com peso nominal de 147 gm-2 vem da Veratex Lining Ltd., QC, e a mistura de bambu/spandex vem da D. Zinman Textiles, QC.Outros materiais de máscara candidatos vêm de varejistas de tecidos locais (Fabricland).Estes materiais incluem dois tecidos 100% algodão diferentes (com diferentes estampas), um tecido de malha de algodão/elastano, dois tecidos de malha de algodão/poliéster (um “universal” e um “tecido suéter”) e um tecido não tecido misto de algodão/polipropileno material de rebatidas de algodão.A Tabela 1 mostra um resumo das propriedades de tecido conhecidas.Para comparar o novo equipamento, máscaras médicas certificadas foram obtidas de hospitais locais, incluindo máscaras médicas certificadas ASTM 2100 Nível 2 (L2) e Nível 3 (L3; Halyard) e respiradores N95 (3M).
Uma amostra circular de aproximadamente 85 mm de diâmetro foi cortada de cada material a ser testado;nenhuma modificação adicional foi feita no material (por exemplo, lavagem).Prenda o laço de tecido no suporte de amostra do dispositivo PFE para teste.O diâmetro real da amostra em contato com o fluxo de ar é de 73 mm, e os materiais restantes são usados para fixar firmemente a amostra.Para a máscara montada, o lado que toca o rosto fica afastado do aerossol do material fornecido.
Síntese de esferas de látex de poliestireno aniônico monodispersas por polimerização em emulsão.De acordo com o procedimento descrito no estudo anterior, a reação foi realizada em modo semi-lote de privação de monômero.[21, 22] Adicione água desionizada (160 mL) a um frasco de fundo redondo de três bocas de 250 mL e coloque-o em um banho de óleo com agitação.O frasco foi então purgado com nitrogênio e monômero de estireno livre de inibidor (2,1 mL) foi adicionado ao frasco purgado e agitado.Após 10 minutos a 70°C, adicionar lauril sulfato de sódio (0,235 g) dissolvido em água desionizada (8 mL).Após mais 5 minutos, adicionou-se persulfato de potássio (0,5 g) dissolvido em água desionizada (2 mL).Durante as próximas 5 horas, use uma bomba de seringa para injetar lentamente estireno livre de inibidor adicional (20 mL) no frasco a uma taxa de 66 µL min-1.Após a conclusão da infusão de estireno, a reação prosseguiu por mais 17 horas.Em seguida, o frasco foi aberto e resfriado para finalizar a polimerização.A emulsão de látex de poliestireno sintetizada foi dialisada contra água deionizada em um tubo de diálise SnakeSkin (peso molecular de corte de 3500 Da) por cinco dias, e a água deionizada foi substituída todos os dias.Retire a emulsão do tubo de diálise e guarde-a em geladeira a 4°C até o uso.
A dispersão dinâmica de luz (DLS) foi realizada com o analisador Brookhaven 90Plus, o comprimento de onda do laser foi de 659 nm e o ângulo do detector foi de 90°.Use o software de solução de partículas integrado (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) para analisar os dados.A suspensão de látex é diluída com água deionizada até que a contagem de partículas seja de aproximadamente 500 mil contagens por segundo (kcps).O tamanho de partícula foi determinado como sendo 125 ± 3 nm, e a polidispersidade relatada foi de 0,289 ± 0,006.
Um analisador de potencial zeta ZetaPlus (Brookhaven Instruments Corp.) foi usado para obter o valor medido do potencial zeta no modo de dispersão de luz de análise de fase.A amostra foi preparada adicionando uma alíquota de látex a uma solução de NaCl 5 × 10-3m e diluindo a suspensão de látex novamente para atingir uma contagem de partículas de aproximadamente 500 kcps.Foram realizadas cinco medidas repetidas (cada uma composta por 30 corridas), resultando em um valor de potencial zeta de -55,1 ± 2,8 mV, onde o erro representa o desvio padrão do valor médio das cinco repetições.Essas medições indicam que as partículas são carregadas negativamente e formam uma suspensão estável.Os dados de potencial DLS e zeta podem ser encontrados nas tabelas de informações de suporte S2 e S3.
Construímos o equipamento de acordo com as normas ASTM International, conforme descrito abaixo e mostrado na Figura 1. O gerador de aerossóis do módulo de atomização Blaustein de jato único (BLAM; CHTech) é usado para produzir aerossóis contendo bolas de látex.O fluxo de ar filtrado (obtido através dos filtros GE Healthcare Whatman 0,3 µm HEPA-CAP e 0,2 µm POLYCAP TF em série) entra no gerador de aerossol a uma pressão de 20 psi (6,9 kPa) e atomiza uma porção dos 5 mg L-1 suspensão O líquido é injetado na esfera de látex do equipamento por meio de uma bomba de seringa (KD Scientific Model 100).As partículas úmidas aerossolizadas são secas passando a corrente de ar que sai do gerador de aerossol através de um trocador de calor tubular.O trocador de calor consiste em um tubo de aço inoxidável de 5/8” enrolado com uma bobina de aquecimento de 8 pés de comprimento.A saída é de 216 W (BriskHeat).De acordo com seu mostrador ajustável, a potência do aquecedor é ajustada para 40% do valor máximo do dispositivo (≈86 W);isso produz uma temperatura média da parede externa de 112 °C (desvio padrão ≈1 °C), que é determinada por uma medição de termopar montado na superfície (Taylor USA).A Figura S4 nas informações de suporte resume o desempenho do aquecedor.
As partículas atomizadas secas são então misturadas com um volume maior de ar filtrado para atingir uma taxa de fluxo de ar total de 28,3 L min-1 (ou seja, 1 pé cúbico por minuto).Este valor foi escolhido porque é a taxa de fluxo precisa da amostragem do instrumento do analisador de partículas a laser a jusante do sistema.O fluxo de ar que transporta as partículas de látex é enviado para uma das duas câmaras verticais idênticas (ou seja, tubos de aço inoxidável de paredes lisas): uma câmara de “controle” sem material de máscara ou uma câmara de “amostra” de corte circular removível O suporte da amostra é inserido fora do tecido.O diâmetro interno das duas câmaras é de 73 mm, o que corresponde ao diâmetro interno do porta-amostras.O suporte de amostra usa anéis ranhurados e parafusos embutidos para vedar firmemente o material da máscara e, em seguida, insira o suporte removível na abertura da câmara de amostra e vedá-lo firmemente no dispositivo com juntas de borracha e grampos (Figura S2, informações de suporte).
O diâmetro da amostra de tecido em contato com o fluxo de ar é de 73 mm (área = 41,9 cm2);é selado na câmara de amostra durante o teste.O fluxo de ar que sai da câmara de “controle” ou “amostra” é transferido para um analisador de partículas a laser (sistema de medição de partículas LASAIR III 110) para medir o número e a concentração de partículas de látex.O analisador de partículas especifica os limites inferior e superior da concentração de partículas, respectivamente 2 × 10-4 e ≈34 partículas por pé cúbico (7 e ≈950 000 partículas por pé cúbico).Para a medição da concentração de partículas de látex, a concentração de partículas é relatada em uma “caixa” com um limite inferior e um limite superior de 0,10–0,15 µm, correspondendo ao tamanho aproximado das partículas de látex singlete no aerossol.No entanto, outros tamanhos de recipientes podem ser usados e vários recipientes podem ser avaliados ao mesmo tempo, com um tamanho máximo de partícula de 5 µm.
O equipamento também inclui outros equipamentos, como equipamento para lavagem da câmara e analisador de partículas com ar limpo filtrado, bem como válvulas e instrumentos necessários (Figura 1).Os diagramas completos de tubulação e instrumentação são mostrados na Figura S1 e na Tabela S1 das informações de suporte.
Durante o experimento, a suspensão de látex foi injetada no gerador de aerossol a uma taxa de fluxo de ≈60 a 100 µL min-1 para manter uma saída de partículas estável, aproximadamente 14-25 partículas por centímetro cúbico (400.000 por centímetro cúbico) 700 000 partículas).Pés) em uma caixa com tamanho de 0,10–0,15 µm.Essa faixa de vazão é necessária por causa das mudanças observadas na concentração de partículas de látex a jusante do gerador de aerossol, que podem ser atribuídas a mudanças na quantidade de suspensão de látex capturada pela armadilha de líquido do gerador de aerossol.
Para medir o PFE de uma determinada amostra de tecido, o aerossol de partículas de látex é primeiro transferido pela sala de controle e depois direcionado para o analisador de partículas.Meça continuamente a concentração de três partículas em rápida sucessão, cada uma com duração de um minuto.O analisador de partículas informa a concentração média de partículas no tempo durante a análise, ou seja, a concentração média de partículas em um minuto (28,3 L) da amostra.Depois de fazer essas medições de linha de base para estabelecer uma contagem de partículas estável e taxa de fluxo de gás, o aerossol é transferido para a câmara de amostra.Quando o sistema atinge o equilíbrio (geralmente 60-90 segundos), outras três medições consecutivas de um minuto são feitas em rápida sucessão.Essas medições de amostra representam a concentração de partículas que passam pela amostra de tecido.Subsequentemente, dividindo o fluxo de aerossol de volta para a sala de controle, outras três medições de concentração de partículas foram feitas da sala de controle para verificar se a concentração de partículas a montante não mudou substancialmente durante todo o processo de avaliação da amostra.Como o design das duas câmaras é o mesmo - exceto que a câmara de amostra pode acomodar o porta-amostra - as condições de fluxo na câmara podem ser consideradas as mesmas, de modo que a concentração de partículas no gás que sai da câmara de controle e da câmara de amostra pode ser comparado.
Para manter a vida útil do instrumento analisador de partículas e remover as partículas de aerossol no sistema entre cada teste, use um jato de ar filtrado HEPA para limpar o analisador de partículas após cada medição e limpe a câmara de amostra antes de trocar as amostras.Consulte a Figura S1 nas informações de suporte para obter um diagrama esquemático do sistema de lavagem de ar no dispositivo PFE.
Este cálculo representa uma única medição de PFE “repetida” para uma única amostra de material e é equivalente ao cálculo de PFE em ASTM F2299 (Equação (2)).
Os materiais descritos em §2.1 foram desafiados com aerossóis de látex usando o equipamento PFE descrito em §2.3 para determinar sua adequação como materiais de máscara.A Figura 2 mostra as leituras obtidas do analisador de concentração de partículas, e os valores de PFE de tecidos de suéter e materiais de rebatidas são medidos ao mesmo tempo.Foram realizadas três análises amostrais para um total de dois materiais e seis repetições.Obviamente, a primeira leitura em um conjunto de três leituras (sombreadas com uma cor mais clara) geralmente é diferente das outras duas leituras.Por exemplo, a primeira leitura difere da média das outras duas leituras nos 12-15 triplos na Figura 2 em mais de 5%.Esta observação está relacionada ao equilíbrio do ar contendo aerossol que flui através do analisador de partículas.Conforme discutido em Materiais e Métodos, as leituras de equilíbrio (segundo e terceiro controle e leituras de amostra) foram usadas para calcular o PFE em tons de azul escuro e vermelho na Figura 2, respectivamente.No geral, o valor médio de PFE das três réplicas é de 78% ± 2% para tecido de suéter e 74% ± 2% para material de enchimento de algodão.
Para avaliar o desempenho do sistema, também foram avaliadas máscaras médicas certificadas ASTM 2100 (L2, L3) e respiradores NIOSH (N95).O padrão ASTM F2100 define a eficiência de filtragem de partículas submicrônicas de partículas de 0,1 µm de máscaras de nível 2 e nível 3 como ≥ 95% e ≥ 98%, respectivamente.[5] Da mesma forma, os respiradores N95 certificados pelo NIOSH devem mostrar uma eficiência de filtragem de ≥95% para nanopartículas de NaCl atomizadas com um diâmetro médio de 0,075 µm.[24] Rengasamy et al.Segundo relatos, máscaras N95 semelhantes mostram um valor de PFE de 99,84% a 99,98%, [25] Zangmeister et al.Segundo relatos, seu N95 produz uma eficiência de filtragem mínima superior a 99,9%, [14] enquanto Joo et al.Segundo relatos, as máscaras 3M N95 produziram 99% de PFE (partículas de 300 nm), [16] e Hao et al.O N95 PFE relatado (partículas de 300 nm) é de 94,4%.[17] Para as duas máscaras N95 desafiadas por Shakya et al.com bolas de látex de 0,1 µm, o PFE caiu aproximadamente entre 80% e 100%.[19] Quando Lu et al.Usando bolas de látex do mesmo tamanho para avaliar as máscaras N95, o PFE médio é de 93,8%.[20] Os resultados obtidos com o equipamento descrito neste trabalho mostram que o PFE da máscara N95 é de 99,2 ± 0,1%, o que está de acordo com a maioria dos estudos anteriores.
As máscaras cirúrgicas também foram testadas em vários estudos.As máscaras cirúrgicas de Hao et al.mostraram um PFE (partículas de 300 nm) de 73,4%, [17] enquanto as três máscaras cirúrgicas testadas por Drewnick et al.O PFE produzido varia de aproximadamente 60% a quase 100%.[15] (Esta última máscara pode ser um modelo certificado.) No entanto, Zangmeister et al.Segundo relatos, a eficiência mínima de filtragem das duas máscaras cirúrgicas testadas é apenas ligeiramente superior a 30%, [14] muito inferior às máscaras cirúrgicas testadas neste estudo.Da mesma forma, a “máscara cirúrgica azul” testada por Joo et al.Prove que o PFE (partículas de 300 nm) é de apenas 22%.[16] Shakya et al.relataram que o PFE de máscaras cirúrgicas (usando partículas de látex de 0,1 µm) diminuiu aproximadamente 60-80%.[19] Usando bolas de látex do mesmo tamanho, a máscara cirúrgica de Lu et al. produziu um resultado médio de PFE de 80,2%.[20] Em comparação, o PFE da nossa máscara L2 é 94,2 ± 0,6%, e o PFE da máscara L3 é 94,9 ± 0,3%.Embora esses PFEs superem muitos PFEs na literatura, devemos observar que quase não há nível de certificação mencionado na pesquisa anterior, e nossas máscaras cirúrgicas obtiveram certificação nível 2 e nível 3.
Da mesma forma que os materiais de máscara candidatos na Figura 2 foram analisados, três testes foram realizados nos outros seis materiais para determinar sua adequação na máscara e demonstrar o funcionamento do dispositivo PFE.A Figura 3 plota os valores de PFE de todos os materiais testados e os compara com os valores de PFE obtidos avaliando materiais de máscara L3 e N95 certificados.Das 11 máscaras/materiais de máscara candidatos selecionados para este trabalho, uma ampla gama de desempenho de PFE pode ser vista claramente, variando de ≈10% a perto de 100%, consistente com outros estudos, [8, 9, 15] e descritores da indústria Não existe uma relação clara entre PFE e PFE.Por exemplo, materiais com composição semelhante (duas amostras 100% algodão e musselina de algodão) apresentam valores de PFE muito diferentes (14%, 54% e 13%, respectivamente).Mas é essencial que o baixo desempenho (por exemplo, 100% algodão A; PFE ≈ 14%), médio desempenho (por exemplo, mistura 70%/30% algodão/poliéster; PFE ≈ 49%) e alto desempenho (por exemplo, suéter Tecido; PFE ≈ 78%) O tecido pode ser claramente identificado usando o equipamento PFE descrito neste trabalho.Especialmente tecidos de suéter e materiais de algodão tiveram um desempenho muito bom, com PFEs variando de 70% a 80%.Esses materiais de alto desempenho podem ser identificados e analisados com mais detalhes para entender as características que contribuem para seu alto desempenho de filtração.No entanto, queremos lembrar que, como os resultados de PFE de materiais com descrições semelhantes da indústria (ou seja, materiais de algodão) são muito diferentes, esses dados não indicam quais materiais são amplamente úteis para máscaras de pano e não pretendemos inferir as propriedades- categorias de materiais.A relação de desempenho.Fornecemos exemplos específicos para demonstrar a calibração, mostrar que a medição cobre toda a faixa de eficiência de filtragem possível e fornecer o tamanho do erro de medição.
Obtivemos esses resultados de PFE para comprovar que nosso equipamento possui uma ampla gama de capacidades de medição, baixo erro, e comparado com dados obtidos na literatura.Por exemplo, Zangmeister et al.Os resultados de PFE de vários tecidos de algodão (por exemplo, “Cotton 1-11″) (89 a 812 fios por polegada) são relatados.Em 9 dos 11 materiais, a “eficiência mínima de filtração” varia de 0% a 25%;o PFE dos outros dois materiais é de cerca de 32%.[14] Da mesma forma, Konda et al.Os dados de PFE de dois tecidos de algodão (80 e 600 TPI; 153 e 152 gm-2) são relatados.O PFE varia de 7% a 36% e 65% a 85%, respectivamente.No estudo de Drewnick et al., em tecidos de algodão de camada única (ou seja, algodão, malha de algodão, moleton; 139–265 TPI; 80–140 gm–2), a faixa de PFE do material é de cerca de 10% a 30%.No estudo de Joo et al., seu material 100% algodão tem um PFE de 8% (partículas de 300 nm).Bagheri et ai.utilizaram partículas de látex de poliestireno de 0,3 a 0,5 µm.O PFE de seis materiais de algodão (120-200 TPI; 136-237 gm-2) foi medido, variando de 0% a 20%.[18] Portanto, a maioria desses materiais está de acordo com os resultados de PFE de nossos três tecidos de algodão (ou seja, Veratex Muslin CT, Tecido Store Cottons A e B), e sua eficiência média de filtragem é de 13%, 14% e respectivamente.54%.Esses resultados indicam que existem grandes diferenças entre os materiais de algodão e que as propriedades do material que levam a um alto PFE (ou seja, algodão 600 TPI de Konda et al.; nosso algodão B) são pouco compreendidas.
Ao fazer essas comparações, admitimos que é difícil encontrar materiais testados na literatura que tenham as mesmas características (ou seja, composição do material, tecelagem e malharia, TPI, peso, etc.) com os materiais testados neste estudo, e portanto, não pode ser comparado diretamente.Além disso, as diferenças nos instrumentos utilizados pelos autores e a falta de padronização dificultam boas comparações.No entanto, é claro que a relação desempenho/desempenho dos tecidos comuns não é bem compreendida.Os materiais serão posteriormente testados com equipamentos padronizados, flexíveis e confiáveis (como os equipamentos descritos neste trabalho) para determinar essas relações.
Embora haja um erro estatístico total (0-5%) entre uma única réplica (0-4%) e as amostras analisadas em triplicata, o equipamento proposto neste trabalho mostrou-se uma ferramenta eficaz para testar PFE de diversos materiais.Tecidos comuns a máscaras médicas certificáveis.Vale ressaltar que entre os 11 materiais testados para a Figura 3, o erro de propagação σprop supera o desvio padrão entre as medidas de PFE de uma única amostra, ou seja, o σsd de 9 de 11 materiais;essas duas exceções ocorrem no valor de PFE muito alto (ou seja, máscara L2 e L3).Embora os resultados apresentados por Rengasamy et al.Mostrando que a diferença entre amostras repetidas é pequena (ou seja, cinco repetições <0,29%), [25] eles estudaram materiais com propriedades de filtragem conhecidas projetadas especificamente para fabricação de máscaras: o próprio material pode ser mais uniforme e o teste também é área da faixa PFE pode ser mais consistente.No geral, os resultados obtidos com o nosso equipamento são consistentes com os dados PFE e padrões de certificação obtidos por outros pesquisadores.
Embora o PFE seja um indicador importante para medir o desempenho de uma máscara, neste ponto devemos lembrar aos leitores que uma análise abrangente de futuros materiais de máscara deve considerar outros fatores, ou seja, a permeabilidade do material (ou seja, através da queda de pressão ou teste de pressão diferencial ).Existem regulamentos em ASTM F2100 e F3502.A respirabilidade aceitável é essencial para o conforto do usuário e para evitar o vazamento da borda da máscara durante a respiração.Como o PFE e a permeabilidade ao ar de muitos materiais comuns são geralmente inversamente proporcionais, a medição da queda de pressão deve ser realizada em conjunto com a medição do PFE para avaliar melhor o desempenho do material da máscara.
Recomendamos que as diretrizes para a construção de equipamentos PFE de acordo com ASTM F2299 sejam essenciais para a melhoria contínua dos padrões, geração de dados de pesquisa que possam ser comparados entre laboratórios de pesquisa e aprimoramento da filtragem de aerossóis.Confie apenas no padrão NIOSH (ou F3502), que especifica um único dispositivo (TSI 8130A) e restringe os pesquisadores de comprar dispositivos prontos para uso (por exemplo, sistemas TSI).A confiança em sistemas padronizados como o TSI 8130A é importante para a certificação padrão atual, mas limita o desenvolvimento de máscaras, respiradores e outras tecnologias de filtragem de aerossóis que vão contra o progresso da pesquisa.Vale ressaltar que o padrão NIOSH foi desenvolvido como um método para testar respiradores nas condições adversas esperadas quando esse equipamento é necessário, mas, em contrapartida, as máscaras cirúrgicas são testadas pelos métodos ASTM F2100/F2299 .A forma e o estilo das máscaras comunitárias são mais parecidos com as máscaras cirúrgicas, o que não significa que elas tenham um excelente desempenho de eficiência de filtragem como o N95.Se as máscaras cirúrgicas ainda forem avaliadas de acordo com ASTM F2100/F2299, os tecidos comuns devem ser analisados usando um método mais próximo da ASTM F2100/F2299.Além disso, o ASTM F2299 permite flexibilidade adicional em diferentes parâmetros (como taxa de fluxo de ar e velocidade de superfície em estudos de eficiência de filtração), o que pode torná-lo um padrão superior aproximado em um ambiente de pesquisa.
Horário da postagem: 30 de agosto de 2021