Center of Excellence for Protection Equipment and Materials (CEPEM)、1280 Main St. W.、ハミルトン、オンタリオ州、カナダ
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公衆衛生機関は、コミュニティが COVID-19 などの空気感染症の蔓延を減らすためにマスクを使用することを推奨しています。マスクが高効率フィルターとして機能すると、ウイルスの拡散が減少するため、マスクの粒子ろ過効率 (PFE) を評価することが重要です。ただし、ターンキー PFE システムの購入や認定試験所の採用に伴う高コストと長いリード タイムが、フィルター材料の試験の妨げになっています。「カスタマイズされた」PFE テスト システムが必要であることは明らかです。ただし、(医療用) マスクの PFE テストを規定するさまざまな規格 (ASTM International、NIOSH など) では、プロトコルとガイドラインの明確さが大きく異なります。ここでは、現在の医療用マスク規格のコンテキストでマスクをテストするための「内部」PFE システムと方法の開発について説明します。ASTM 国際規格によると、このシステムはラテックス球 (公称サイズ 0.1 μm) エアロゾルを使用し、レーザー粒子分析器を使用してマスク材料の上流と下流の粒子濃度を測定します。さまざまな一般的な生地と医療用マスクで PFE 測定を実行します。この作業で説明されている方法は、変化するニーズやフィルタリング条件に適応する柔軟性を提供しながら、PFE テストの現在の基準を満たしています。
公衆衛生機関は、COVID-19 やその他の飛沫感染症やエアロゾル感染症の蔓延を制限するために、一般の人々がマスクを着用することを推奨しています。[1] マスク着用の要件は伝染を減らすのに効果的であり、[2] はテストされていないコミュニティ マスクが有用なフィルタリングを提供することを示しています。実際、モデリング研究では、COVID-19 感染の減少は、マスクの有効性と採用率を合わせた積にほぼ比例することが示されています。これらの対策とその他の人口ベースの対策は、入院と死亡の削減に相乗効果をもたらします。[3]
医療従事者やその他の最前線の労働者が必要とする認証済みの医療用マスクと人工呼吸器の数は劇的に増加しており、既存の製造とサプライ チェーンに課題をもたらし、新しいメーカーが新しい素材を迅速にテストして認証するようになっています。ASTMインターナショナルや国立労働安全衛生研究所（NIOSH）などの組織は、医療用マスクをテストするための標準化された方法を開発しました。ただし、これらの方法の詳細は大きく異なり、各組織は独自のパフォーマンス基準を確立しています。
微粒子ろ過効率 (PFE) は、エアロゾルなどの小さな粒子をろ過する能力に関連しているため、マスクの最も重要な特性です。医療用マスクは、ASTM International や NIOSH などの規制機関によって認定されるために、特定の PFE 目標 [4-6] を満たす必要があります。サージカル マスクは ASTM の認証を受けており、N95 レスピレーターは NIOSH の認証を受けていますが、どちらのマスクも特定の PFE カットオフ値に合格する必要があります。たとえば、N95 マスクは、カウント平均直径が 0.075 µm の塩粒子で構成されるエアロゾルに対して 95% のろ過を達成する必要がありますが、ASTM 2100 L3 サージカル マスクは、平均直径が 0.1 µm のラテックス ボールで構成されるエアロゾルに対して 98% のろ過を達成する必要があります。 .
最初の 2 つのオプションは高価であり (テスト サンプルあたり 1,000 ドル以上、特定の機器で 150,000 ドル以上と推定されます)、COVID-19 パンデミックの間、長い納期と供給の問題による遅延が発生します。PFE テストのコストが高く、アクセス権が限られていることと、標準化された性能評価に関する一貫したガイダンスがないことにより、研究者はさまざまなカスタマイズされたテスト システムを使用するようになりました。これらのシステムは、多くの場合、認定された医療用マスクの 1 つまたは複数の基準に基づいています。
既存の文献に見られる特別なマスク材料試験装置は、通常、前述の NIOSH または ASTM F2100/F2299 規格に似ています。ただし、研究者は、好みに応じて設計または動作パラメーターを選択または変更する機会があります。たとえば、サンプルの表面速度、空気/エアロゾルの流量、サンプルのサイズ (面積)、およびエアロゾル粒子の組成の変化が使用されています。最近の多くの研究では、カスタマイズされた機器を使用してマスク材料を評価しています。これらの装置は塩化ナトリウム エアロゾルを使用しており、NIOSH 基準に近いものです。たとえば、ロガクら。(2020)、Zangmeister ら。(2020)、ドルニックら。(2020) および Joo ら。(2021) 構築されたすべての機器は、電荷によって中和され、ろ過された空気で希釈され、材料サンプルに送られる塩化ナトリウム エアロゾル (さまざまなサイズ) を生成します。 14-16]近田ら。（2020）およびHao et al。(2020) 同様の装置が作られましたが、電荷中和器は含まれていませんでした。[8、17] これらの研究では、サンプル内の空気速度は 1 ～ 90 L min-1 の間で変化しました (場合によっては、流れ/速度の影響を検出するため)。ただし、表面速度は 5.3 ～ 25 cm s-1 の間でした。サンプルサイズは ≈3.4 から 59 cm2 の間で変動するようです。
一方、ASTM F2100/F2299 規格に近いラテックスエアロゾルを使用した装置によるマスク材料の評価に関する研究はほとんどありません。たとえば、Bagheri et al。（2021）、Shakya et al。（2016）およびLu et al。(2020) ポリスチレンラテックスエアロゾルを生成する装置を構築し、これを希釈して材料サンプルに送り、そこでさまざまな粒子分析装置または走査型移動度粒子サイズ分析装置を使用して粒子濃度を測定しました。[18-20] そしてLu等。電荷中和剤は、エアロゾル発生器の下流で使用されましたが、他の 2 つの研究の著者は使用しませんでした。サンプル内の空気流量もわずかに変化しましたが、F2299 規格の範囲内で、約 7.3 から 19 L min-1 に変化しました。Bagheri らによって研究された空気の表面速度。はそれぞれ 2 および 10 cm s–1 (標準範囲内) です。そしてLuら、およびShakyaら。[18-20] また、著者と Shakya ら。さまざまなサイズ (つまり、全体で 20 nm から 2500 nm) のラテックス球をテストしました。そしてLu等。少なくとも一部のテストでは、指定された 100 nm (0.1 µm) の粒子サイズを使用しています。
この作業では、既存の ASTM F2100/F2299 規格に可能な限り準拠する PFE デバイスを作成する際に直面する課題について説明します。主な一般的な規格 (すなわち、NIOSH および ASTM F2100/F2299) の中で、ASTM 規格は、非医療用マスクの PFE に影響を与える可能性のあるフィルター性能を研究するために、パラメーター (空気流量など) の柔軟性を高めます。ただし、実証したように、この柔軟性により、そのような機器の設計がさらに複雑になります。
化学薬品は Sigma-Aldrich から購入し、そのまま使用しました。スチレン モノマー (≥99%) は、tert-ブチルカテコールを除去するように設計されたアルミナ阻害剤除去剤を含むガラスカラムを通して精製されます。脱イオン水 (≈0.037 µS cm–1) は、Sartorius Arium 浄水システムから供給されます。
公称重量 147 gm-2 の綿 100% 平織り (モスリン CT) は Veratex Lining Ltd., QC から、竹/スパンデックス ブレンドは D. Zinman Textiles, QC から提供されます。他の候補マスク材料は、地元の生地小売業者 (Fabricland) から入手できます。これらの素材には、2 つの異なる 100% コットン織物 (異なるプリント)、1 つのコットン/スパンデックス ニット生地、2 つのコットン/ポリエステル ニット生地 (1 つは「ユニバーサル」、もう 1 つは「セーター生地」)、および不織布コットン/ポリプロピレン ブレンドが含まれます。綿中綿素材。表 1 は、既知の生地特性の概要を示しています。新しい機器のベンチマークを行うために、ASTM 2100 レベル 2 (L2) およびレベル 3 (L3; ハリヤード) 認定の医療用マスクと N95 マスク (3M) を含む、認定済みの医療用マスクを地元の病院から入手しました。
直径約 85 mm の円形サンプルを、試験する各材料から切り出しました。材料にそれ以上の変更は加えられていません (例えば、洗浄)。テスト用の PFE デバイスのサンプル ホルダーにファブリック ループを固定します。空気の流れと接触するサンプルの実際の直径は 73 mm で、残りの材料を使用してサンプルをしっかりと固定します。組み立てられたマスクの場合、顔に触れる側は、供給された材料のエアロゾルから離れています。
乳化重合による単分散アニオン性ポリスチレンラテックス球の合成。以前の研究で説明されている手順に従って、反応はモノマー飢餓のセミバッチモードで行われました。[21, 22] 脱イオン水 (160 mL) を 250 mL の三口丸底フラスコに加え、撹拌油浴に入れます。次いで、フラスコを窒素でパージし、阻害剤を含まないスチレンモノマー（２．１ｍＬ）を、パージした撹拌フラスコに添加した。70 °C で 10 分後、脱イオン水 (8 mL) に溶かしたラウリル硫酸ナトリウム (0.235 g) を加えます。さらに５分後、脱イオン水（２ｍＬ）に溶解した過硫酸カリウム（０．５ｇ）を添加した。次の 5 時間、シリンジ ポンプを使用して、追加の阻害剤を含まないスチレン (20 mL) を 66 μL min-1 の速度でフラスコにゆっくりと注入します。スチレンの注入が完了した後、反応はさらに17時間進行した。その後、フラスコを開放し、冷却して重合を終了した。合成されたポリスチレンラテックスエマルジョンは、SnakeSkin 透析チューブ (分子量カットオフ 3500 Da) 内で脱イオン水に対して 5 日間透析され、脱イオン水は毎日交換されました。透析チューブからエマルジョンを取り出し、使用するまで 4°C の冷蔵庫に保管します。
Brookhaven 90Plus アナライザーを使用して動的光散乱 (DLS) を実行し、レーザー波長は 659 nm、検出器の角度は 90° でした。組み込みの粒子ソリューション ソフトウェア (v2.6; Brookhaven Instruments Corporation) を使用して、データを分析します。粒子カウントが毎秒約５０万カウント（ｋｃｐｓ）になるまで、ラテックス懸濁液を脱イオン水で希釈する。粒子サイズは 125 ± 3 nm と測定され、報告された多分散性は 0.289 ± 0.006 でした。
ＺｅｔａＰｌｕｓゼータ電位アナライザー（Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｒｐ．）を用いて、位相分析光散乱モードにおけるゼータ電位の測定値を得た。サンプルは、ラテックスのアリコートを 5 × 10-3m の NaCl 溶液に加え、ラテックス懸濁液を再度希釈して、粒子数が約 500 kcps になるように調製しました。5 回の繰り返し測定 (それぞれ 30 回の実行で構成される) が実行され、-55.1 ± 2.8 mV のゼータ電位値が得られました。ここで、誤差は 5 回の繰り返しの平均値の標準偏差を表します。これらの測定値は、粒子が負に帯電しており、安定した懸濁液を形成していることを示しています。DLS およびゼータ電位データは、サポート情報テーブル S2 および S3 にあります。
以下に説明し、図 1 に示すように、ASTM 国際規格に従って装置を構築しました。シングル ジェット Blaustein 噴霧モジュール (BLAM; CHTech) エアロゾル発生器を使用して、ラテックス ボールを含むエアロゾルを生成します。ろ過された気流 (GE Healthcare Whatman 0.3 µm HEPA-CAP および 0.2 µm POLYCAP TF フィルターを直列に通して得られる) は、20 psi (6.9 kPa) の圧力でエアロゾル発生器に入り、5 mg L-1 の一部を噴霧します。懸濁液 液体は、シリンジ ポンプ (KD Scientific モデル 100) を介して装置のラテックス ボールに注入されます。エアロゾル化された湿潤粒子は、エアロゾル発生器を出る空気流を管状熱交換器に通すことによって乾燥される。熱交換器は、長さ 8 フィートの加熱コイルが巻かれた 5/8 インチのステンレス鋼管で構成されています。出力は216W(BriskHeat)。調節可能なダイヤルによると、ヒーター出力はデバイスの最大値の 40% (≒86 W) に設定されています。これにより、112 °C (標準偏差 ≈1 °C) の平均外壁温度が生成されます。これは、表面に取り付けられた熱電対 (Taylor USA) 測定によって決定されます。サポート情報の図S4は、ヒーターの性能をまとめたものです。
乾燥した噴霧粒子は、次に、28.3 L min-1 (つまり、1 立方フィート/分) の総空気流量を達成するために、より大量のろ過された空気と混合されます。この値は、システムの下流でサンプリングするレーザー粒子分析装置の正確な流量であるため、選択されました。ラテックス粒子を運ぶ気流は、2 つの同一の垂直チャンバー (つまり、滑らかな壁のステンレス鋼チューブ) の 1 つに送られます: マスク材料のない「コントロール」チャンバー、または円形カットの「サンプル」チャンバー用の取り外し可能なサンプルホルダー生地の外側に挿入されます。2 つのチャンバーの内径は 73 mm で、サンプル ホルダーの内径と一致します。サンプルホルダーは、溝付きリングと凹んだボルトを使用してマスク材料をしっかりと密閉し、取り外し可能なブラケットをサンプルチャンバーの隙間に挿入し、ゴム製ガスケットとクランプでデバイスにしっかりと密閉します (図 S2、サポート情報)。
気流と接触する生地サンプルの直径は 73 mm (面積 = 41.9 cm2) です。試験中はサンプルチャンバー内に密閉されています。「コントロール」または「サンプル」チャンバーを出る気流は、レーザー粒子分析器 (粒子測定システム LASAIR III 110) に転送され、ラテックス粒子の数と濃度が測定されます。粒子分析器は、粒子濃度の下限と上限を、それぞれ立方フィートあたり 2 × 10-4 および ≈34 粒子 (立方フィートあたり 7 および ≈950 000 粒子) と指定します。ラテックス粒子濃度の測定では、粒子濃度は下限と上限が 0.10 ～ 0.15 μm の「ボックス」で報告され、エアロゾル中の一重項ラテックス粒子のおおよそのサイズに対応します。ただし、他のビン サイズを使用することができ、最大粒子サイズが 5 μm の複数のビンを同時に評価できます。
装置には、必要なバルブや器具だけでなく、チャンバーや粒子分析器をきれいなろ過空気でフラッシュするための装置など、他の装置も含まれています (図 1)。完全な配管および計装図は、サポート情報の図 S1 および表 S1 に示されています。
実験中、約 14 ～ 25 粒子/立方センチメートル (400,000-1 立方センチメートル) の安定した粒子出力を維持するために、約 60 ～ 100 μL/min の流量でラテックス懸濁液をエアロゾル発生器に注入しました。 000 粒子）。足) 0.10 ~ 0.15 μ m のサイズのビンに。この流量範囲は、エアロゾル発生器の液体トラップによって捕捉されるラテックス懸濁液の量の変化に起因する可能性がある、エアロゾル発生器の下流でラテックス粒子の濃度の変化が観察されるために必要です。
特定の生地サンプルの PFE を測定するために、ラテックス粒子のエアロゾルは、最初に制御室を通過し、次に粒子分析器に送られます。3 つの粒子の濃度を、それぞれ 1 分間、立て続けに連続して測定します。粒子分析器は、分析中の粒子の時間平均濃度、つまり 1 分間 (28.3 L) のサンプル中の粒子の平均濃度を報告します。安定した粒子数とガス流量を確立するためにこれらのベースライン測定を行った後、エアロゾルはサンプルチャンバーに移されます。システムが平衡に達すると (通常は 60 ～ 90 秒)、別の 3 つの連続した 1 分間の測定が立て続けに行われます。これらのサンプル測定値は、生地サンプルを通過する粒子の濃度を表します。その後、エアロゾルの流れを制御室に戻すことにより、制御室から別の 3 つの粒子濃度測定値を取得し、サンプル評価プロセス全体で上流の粒子濃度が実質的に変化しなかったことを確認しました。2 つのチャンバーの設計は同じであるため (サンプル チャンバーがサンプル ホルダーを収容できることを除いて)、チャンバー内の流れの状態は同じと見なすことができます。比較することができます。
粒子分析装置の寿命を維持し、各テストの間にシステム内のエアロゾル粒子を除去するために、各測定後に HEPA フィルター付きエア ジェットを使用して粒子分析装置をクリーニングし、サンプルを交換する前にサンプル チャンバーをクリーニングします。PFE デバイスのエア フラッシング システムの概略図については、サポート情報の図 S1 を参照してください。
この計算は、単一の材料サンプルに対する単一の「反復」PFE 測定を表し、ASTM F2299 の PFE 計算 (式 (2)) と同等です。
§2.1 で概説されている材料は、マスク材料としての適合性を判断するために、§2.3 で説明されている PFE 装置を使用してラテックス エアロゾルでチャレンジされました。図2は、粒子濃度分析装置から得られた測定値を示しており、セーター生地と中綿材料のPFE値が同時に測定されています。合計 2 つの材料と 6 回の繰り返しに対して 3 つのサンプル分析が実行されました。明らかに、3 つの読み取り値のセットの最初の読み取り値 (明るい色で陰影を付けた部分) は、通常、他の 2 つの読み取り値とは異なります。たとえば、最初の測定値は、図 2 の 12 ～ 15 のトリプルの他の 2 つの測定値の平均と 5% 以上異なります。この観測は、粒子分析器を流れるエアロゾルを含む空気のバランスに関連しています。材料と方法で説明したように、平衡測定値 (2 番目と 3 番目のコントロールとサンプルの測定値) を使用して、それぞれ図 2 の濃い青と赤の色合いで PFE を計算しました。全体として、3 つの複製の平均 PFE 値は、セーター生地で 78% ± 2%、綿中綿素材で 74% ± 2% です。
システムの性能をベンチマークするために、ASTM 2100 認定の医療用マスク (L2、L3) と NIOSH マスク (N95) も評価されました。ASTM F2100 規格では、レベル 2 およびレベル 3 マスクの 0.1 µm 粒子のサブミクロン粒子ろ過効率を、それぞれ 95% 以上および 98% 以上に設定しています。[5] 同様に、NIOSH 認定の N95 人工呼吸器は、平均直径 0.075 µm の噴霧化 NaCl ナノ粒子に対して 95% 以上のろ過効率を示さなければなりません。[24] レンガサミーら。報告によると、同様の N95 マスクの PFE 値は 99.84% ～ 99.98% である [25]。報告によると、彼らの N95 は 99.9% を超える最小ろ過効率を生み出します [14]。報告によると、3M N95 マスクは 99% の PFE (300 nm 粒子) [16] を生成し、Hao ら.報告されている N95 PFE (300 nm 粒子) は 94.4% です。[17] Shakya らが挑戦した 2 つの N95 マスクについて。0.1 µm のラテックス ボールでは、PFE はおよそ 80% から 100% の間で低下しました。[19] ルーら。同じサイズのラテックス ボールを使用して N95 マスクを評価すると、平均 PFE は 93.8% と報告されています。[20] この研究で説明されている機器を使用して得られた結果は、N95 マスクの PFE が 99.2 ± 0.1% であることを示しており、これは以前のほとんどの研究とよく一致しています。
サージカルマスクもいくつかの研究でテストされています。ハオらのサージカルマスク。73.4% の PFE (300 nm 粒子) を示した [17] 一方で、Drewnick らによってテストされた 3 つのサージカル マスクは、生成される PFE は、約 60% からほぼ 100% の範囲です。[15] (後者のマスクは認定モデルである可能性があります。) ただし、Zangmeister ら。報告によると、テストされた 2 つのサージカル マスクの最小ろ過効率は 30% よりわずかに高く [14]、この研究でテストされたサージカル マスクよりもはるかに低い.同様に、Joo らによってテストされた「青い外科用マスク」。PFE (300 nm 粒子) がわずか 22% であることを証明します。[16] シャキャら。は、サージカル マスク (0.1 μm のラテックス粒子を使用) の PFE が約 60 ～ 80% 減少したと報告しています。[19] 同じサイズのラテックス ボールを使用した場合、Lu らのサージカル マスクは平均 80.2% の PFE 結果を出しました。[20] 比較すると、L2 マスクの PFE は 94.2 ± 0.6% で、L3 マスクの PFE は 94.9 ± 0.3% です。これらの PFE は文献の多くの PFE を上回っていますが、これまでの調査で言及されている認証レベルはほとんどなく、当社のサージカル マスクはレベル 2 およびレベル 3 の認証を取得しています。
図 2 の候補マスク材料が分析されたのと同じ方法で、他の 6 つの材料に対して 3 つのテストが実行され、マスクでの適合性が判断され、PFE デバイスの動作が実証されました。図 3 は、テストされたすべての材料の PFE 値をプロットし、認定済みの L3 および N95 マスク材料を評価して得られた PFE 値と比較しています。この作業のために選択された 11 のマスク/候補マスク材料から、他の研究 [8、9、15] および業界記述子と一致して、約 10% から 100% 近くまでの範囲の幅広い PFE パフォーマンスが明確に見られます。 PFE と PFE の間に明確な関係はありません。たとえば、類似した組成の素材 (2 つの 100% コットン サンプルとコットン モスリン) は、非常に異なる PFE 値 (それぞれ 14%、54%、および 13%) を示します。ただし、低性能 (たとえば、綿 100% A; PFE ≈ 14%)、中性能 (たとえば、綿 70%/30% の綿/ポリエステル混紡; PFE ≈ 49%)、および高性能 (たとえば、セーター生地; PFE ≈ 78%) 生地は、この作業で説明されている PFE 機器を使用して明確に識別できます。特にセーター生地と綿中綿素材は非常に好調で、PFE は 70% から 80% の範囲でした。このような高性能材料を特定し、より詳細に分析して、その高いろ過性能に寄与する特性を理解することができます。ただし、同様の業界説明を持つ素材 (綿素材など) の PFE 結果は非常に異なるため、これらのデータはどの素材が布マスクに広く有用であるかを示すものではなく、特性を推測するつもりはないことを思い出してください。材料カテゴリ。性能関係。キャリブレーションを実証するための具体的な例を提供し、測定が可能なろ過効率の全範囲をカバーしていることを示し、測定誤差のサイズを示します。
これらの PFE の結果を取得して、当社の装置が幅広い測定機能を備え、エラーが少なく、文献で得られたデータと比較されていることを証明しました。たとえば、Zangmeister ら。いくつかの綿織物（例：「Cotton 1-11」）（1 インチあたり 89 ～ 812 スレッド）の PFE 結果が報告されています。11 種類の素材のうち 9 種類で、「最小ろ過効率」は 0% から 25% の範囲です。他の 2 つの材料の PFE は約 32% です。[14] 同様に、近田ら。2 つの綿織物 (80 および 600 TPI; 153 および 152 gm-2) の PFE データが報告されています。PFE の範囲は、それぞれ 7% から 36% および 65% から 85% です。Drewnick らの研究では、単層の綿織物 (すなわち、綿、綿ニット、モレトン; 139–265 TPI; 80–140 gm–2) では、材料の PFE の範囲は約 10% から 30% です。Joo らの研究では、綿 100% の素材の PFE は 8% (300 nm 粒子) です。バゲリ等。0.3～0.5μmのポリスチレンラテックス粒子を使用。6 つの綿素材 (120-200 TPI; 136-237 gm-2) の PFE が測定され、0% から 20% の範囲でした。[18] したがって、これらの素材のほとんどは、当社の 3 つの綿生地 (つまり、Veratex Muslin CT、Fabric Store Cottons A および B) の PFE 結果とよく一致しており、それらの平均ろ過効率はそれぞれ 13%、14%、および 14% です。54%。これらの結果は、綿素材間に大きな違いがあり、高い PFE につながる素材特性 (Konda らの 600 TPI 綿; 私たちの綿 B) がよくわかっていないことを示しています。
これらの比較を行う際、この研究でテストされた材料と同じ特性 (すなわち、材料組成、織りと編み、TPI、重量など) を持つ文献でテストされた材料を見つけるのは難しいことを認めます。したがって、直接比較することはできません。さらに、著者が使用する手段の違いと標準化の欠如により、適切な比較を行うことが難しくなっています。それにもかかわらず、通常の生地の性能/性能の関係が十分に理解されていないことは明らかです。材料は、これらの関係を判断するために、標準化された柔軟で信頼性の高い機器 (この作業で説明されている機器など) を使用してさらにテストされます。
1 回の複製 (0 ～ 4%) と 3 回繰り返して分析されたサンプルとの間には、合計統計誤差 (0 ～ 5%) がありますが、この作業で提案された機器は、さまざまな材料の PFE をテストするための効果的なツールであることが証明されました。通常の生地から認定医療用マスクまで。図 3 でテストされた 11 の材料の中で、伝搬誤差 σprop が単一サンプルの PFE 測定値間の標準偏差、つまり 11 の材料のうち 9 つの σsd を超えていることは注目に値します。これら 2 つの例外は、非常に高い PFE 値 (つまり、L2 および L3 マスク) で発生します。Rengasamy らによって 提示された結果。繰り返されたサンプル間の差が小さいことを示す (すなわち、5 回の繰り返し <0.29%) [25] 彼らは、マスク製造用に特別に設計された既知の高いフィルタリング特性を持つ材料を研究しました: 材料自体はより均一である可能性があり、テストもこのPFE範囲の領域はより一貫している可能性があります.全体として、当社の装置を使用して得られた結果は、他の研究者が取得した PFE データおよび認証基準と一致しています。
PFE はマスクの性能を測定するための重要な指標ですが、この時点で、将来のマスク材料の包括的な分析では、他の要因、つまり材料の透過性 (つまり、圧力損失または差圧テストによる) を考慮する必要があることを読者に思い出してもらう必要があります。 ）。ASTM F2100 と F3502 に規定があります。許容できる通気性は、着用者の快適さと呼吸中のマスク エッジの漏れを防ぐために不可欠です。多くの一般的な材料の PFE と通気性は通常反比例するため、マスク材料の性能をより完全に評価するには、圧力損失測定を PFE 測定と一緒に実行する必要があります。
ASTM F2299 に従って PFE 機器を構築するためのガイドラインは、標準の継続的な改善、研究所間で比較できる研究データの生成、およびエアロゾル フィルターの強化に不可欠であることをお勧めします。単一のデバイス (TSI 8130A) を指定し、研究者がターンキー デバイス (TSI システムなど) を購入することを制限する NIOSH (または F3502) 標準にのみ依存してください。TSI 8130A などの標準化されたシステムへの依存は、現在の標準認証にとって重要ですが、研究の進歩に反するマスク、人工呼吸器、およびその他のエアロゾルろ過技術の開発を制限しています。NIOSH 規格は、人工呼吸器が必要な場合に予想される過酷な条件下で人工呼吸器を試験する方法として開発されたことは注目に値しますが、対照的に、サージカル マスクは ASTM F2100/F2299 法によって試験されます。コミュニティ マスクの形状とスタイルはサージカル マスクに似ており、N95 のような優れたろ過効率性能を備えているわけではありません。サージカル マスクがまだ ASTM F2100/F2299 に従って評価されている場合、通常の生地は ASTM F2100/F2299 に近い方法を使用して分析する必要があります。さらに、ASTM F2299 では、さまざまなパラメーター (ろ過効率の研究における空気流量や表面速度など) にさらなる柔軟性が与えられているため、研究環境において近似的に優れた標準となる可能性があります。
投稿時間: 2021 年 8 月 30 日