سینٹر آف ایکسی لینس برائے حفاظتی سازوسامان اور مواد (سی ای پی ای ایم)، 1280 مین سینٹ ڈبلیو، ہیملٹن، آن، کینیڈا
اس مضمون کا مکمل متن اپنے دوستوں اور ساتھیوں کے ساتھ شیئر کرنے کے لیے نیچے دیے گئے لنک کا استعمال کریں۔اورجانیے.
صحت عامہ کی ایجنسیاں تجویز کرتی ہیں کہ کمیونٹیز کووڈ-19 جیسی فضائی بیماریوں کے پھیلاؤ کو کم کرنے کے لیے ماسک کا استعمال کریں۔جب ماسک ایک اعلی کارکردگی والے فلٹر کے طور پر کام کرتا ہے، تو وائرس کے پھیلاؤ کو کم کیا جائے گا، اس لیے ماسک کی پارٹیکل فلٹریشن ایفیشننسی (PFE) کا جائزہ لینا ضروری ہے۔تاہم، ٹرنکی پی ایف ای سسٹم کی خریداری یا کسی منظور شدہ لیبارٹری کی خدمات حاصل کرنے سے وابستہ زیادہ لاگت اور طویل لیڈ ٹائم فلٹر مواد کی جانچ میں رکاوٹ ہیں۔واضح طور پر "اپنی مرضی کے مطابق" PFE ٹیسٹ سسٹم کی ضرورت ہے۔تاہم، مختلف معیارات جو (میڈیکل) ماسک کی PFE ٹیسٹنگ تجویز کرتے ہیں (مثال کے طور پر، ASTM انٹرنیشنل، NIOSH) ان کے پروٹوکول اور رہنما خطوط کی وضاحت میں بہت مختلف ہیں۔یہاں، موجودہ طبی ماسک معیارات کے تناظر میں ایک "اندرونی" PFE سسٹم اور ماسک کی جانچ کے طریقہ کار کی ترقی کو بیان کیا گیا ہے۔ASTM بین الاقوامی معیارات کے مطابق، نظام لیٹیکس اسفیئرز (0.1 µm برائے نام سائز) ایروسول کا استعمال کرتا ہے اور ماسک مواد کے اوپر اور نیچے کی طرف ذرہ کی حراستی کی پیمائش کرنے کے لیے لیزر پارٹیکل اینالائزر کا استعمال کرتا ہے۔مختلف عام کپڑوں اور میڈیکل ماسک پر PFE پیمائش کریں۔اس کام میں بیان کردہ طریقہ PFE ٹیسٹنگ کے موجودہ معیارات پر پورا اترتا ہے، جبکہ بدلتی ہوئی ضروریات اور فلٹرنگ کے حالات کے مطابق ڈھالنے کے لیے لچک فراہم کرتا ہے۔
صحت عامہ کی ایجنسیاں تجویز کرتی ہیں کہ عام آبادی COVID-19 اور دیگر بوندوں اور ایروسول سے پیدا ہونے والی بیماریوں کے پھیلاؤ کو محدود کرنے کے لیے ماسک پہنیں۔[1] ماسک پہننے کی ضرورت ٹرانسمیشن کو کم کرنے میں مؤثر ہے، اور [2] اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ غیر تجربہ شدہ کمیونٹی ماسک مفید فلٹرنگ فراہم کرتے ہیں۔درحقیقت، ماڈلنگ کے مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ COVID-19 کی منتقلی میں کمی ماسک کی تاثیر اور اپنانے کی شرح کے مشترکہ مصنوع کے تقریباً متناسب ہے، اور یہ اور دیگر آبادی پر مبنی اقدامات کا ہسپتال میں داخل ہونے اور اموات کو کم کرنے میں ہم آہنگی کا اثر ہے۔[3]
صحت کی دیکھ بھال اور دیگر فرنٹ لائن کارکنوں کو درکار مصدقہ طبی ماسک اور سانس لینے والوں کی تعداد میں ڈرامائی طور پر اضافہ ہوا ہے، جس سے موجودہ مینوفیکچرنگ اور سپلائی چینز کو چیلنج درپیش ہیں، اور نئے مینوفیکچررز کو تیزی سے نئے مواد کی جانچ اور تصدیق کرنے کا باعث بنا ہے۔ASTM انٹرنیشنل اور نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف آکیپیشنل سیفٹی اینڈ ہیلتھ (NIOSH) جیسی تنظیموں نے میڈیکل ماسک کی جانچ کے لیے معیاری طریقے تیار کیے ہیں۔تاہم، ان طریقوں کی تفصیلات وسیع پیمانے پر مختلف ہوتی ہیں، اور ہر تنظیم نے اپنی کارکردگی کے معیارات قائم کیے ہیں۔
پارٹیکیولیٹ فلٹریشن ایفیشننسی (PFE) ماسک کی سب سے اہم خصوصیت ہے کیونکہ اس کا تعلق چھوٹے ذرات جیسے ایروسول کو فلٹر کرنے کی صلاحیت سے ہے۔ASTM انٹرنیشنل یا NIOSH جیسی ریگولیٹری ایجنسیوں سے تصدیق شدہ ہونے کے لیے میڈیکل ماسک کو مخصوص PFE اہداف[4-6] کو پورا کرنا چاہیے۔جراحی کے ماسک ASTM سے تصدیق شدہ ہیں، اور N95 ریسپیریٹرز NIOSH سے تصدیق شدہ ہیں، لیکن دونوں ماسک کو مخصوص PFE کٹ آف اقدار کو پاس کرنا ضروری ہے۔مثال کے طور پر، N95 ماسک کو نمک کے ذرات پر مشتمل ایروسول کے لیے 95% فلٹریشن حاصل کرنا چاہیے جس کا اوسط قطر 0.075 µm ہے، جب کہ ASTM 2100 L3 سرجیکل ماسک کو اوسطاً Fµm0 میٹر قطر کے ساتھ لیٹیکس گیندوں پر مشتمل ایروسول کے لیے 98% فلٹریشن حاصل کرنا چاہیے۔ .
پہلے دو اختیارات مہنگے ہیں (>$1,000 فی ٹیسٹ نمونہ، جس کا تخمینہ مخصوص آلات کے لیے>$150,000 ہے)، اور COVID-19 وبائی مرض کے دوران، طویل ترسیل کے اوقات اور سپلائی کے مسائل کی وجہ سے تاخیر ہوتی ہے۔پی ایف ای ٹیسٹنگ کی زیادہ لاگت اور رسائی کے محدود حقوق — معیاری کارکردگی کے جائزوں پر مربوط رہنمائی کی کمی کے ساتھ مل کر — نے محققین کو مختلف قسم کے حسب ضرورت ٹیسٹنگ سسٹم استعمال کرنے پر مجبور کیا ہے، جو اکثر مصدقہ طبی ماسک کے لیے ایک یا زیادہ معیارات پر مبنی ہوتے ہیں۔
موجودہ لٹریچر میں پائے جانے والے خصوصی ماسک میٹریل ٹیسٹنگ کا سامان عام طور پر اوپر بیان کردہ NIOSH یا ASTM F2100/F2299 معیارات سے ملتا جلتا ہے۔تاہم، محققین کو اپنی ترجیحات کے مطابق ڈیزائن یا آپریٹنگ پیرامیٹرز کو منتخب کرنے یا تبدیل کرنے کا موقع ملتا ہے۔مثال کے طور پر، نمونے کی سطح کی رفتار، ہوا/ایروسول کے بہاؤ کی شرح، نمونے کا سائز (رقبہ)، اور ایروسول پارٹیکل کمپوزیشن میں تبدیلیاں استعمال کی گئی ہیں۔بہت سے حالیہ مطالعات میں ماسک کے مواد کی جانچ کے لیے اپنی مرضی کے مطابق آلات استعمال کیے گئے ہیں۔یہ آلات سوڈیم کلورائیڈ ایروسول استعمال کرتے ہیں اور NIOSH معیارات کے قریب ہیں۔مثال کے طور پر، Rogak et al.(2020)، Zangmeister et al.(2020)، Drunic et al.(2020) اور Joo et al.(2021) تمام تعمیر شدہ آلات سوڈیم کلورائیڈ ایروسول (مختلف سائز) تیار کریں گے، جسے برقی چارج کے ذریعے بے اثر کیا جاتا ہے، فلٹر شدہ ہوا سے پتلا کیا جاتا ہے اور مواد کے نمونے کو بھیجا جاتا ہے، جہاں آپٹیکل پارٹیکل سائزر، مختلف کمبائنڈ پارٹیکل کنسنٹریشن پیمائش کے کنڈینسڈ پارٹیکلز [9، 14-16] کونڈا وغیرہ۔(2020) اور Hao et al.(2020) اسی طرح کا ایک آلہ بنایا گیا تھا، لیکن چارج نیوٹرلائزر شامل نہیں تھا۔[8, 17] ان مطالعات میں، نمونے میں ہوا کی رفتار 1 اور 90 L min-1 کے درمیان مختلف تھی (بعض اوقات بہاؤ/رفتار کے اثرات کا پتہ لگانے کے لیے)؛تاہم، سطح کی رفتار 5.3 اور 25 سینٹی میٹر s-1 کے درمیان تھی۔نمونے کا سائز ≈3.4 اور 59 cm2 کے درمیان مختلف معلوم ہوتا ہے۔
اس کے برعکس، لیٹیکس ایروسول کا استعمال کرتے ہوئے آلات کے ذریعے ماسک کے مواد کی تشخیص کے بارے میں کچھ مطالعات ہیں، جو ASTM F2100/F2299 معیار کے قریب ہے۔مثال کے طور پر، Bagheri et al.(2021)، Shakya et al.(2016) اور Lu et al.(2020) پولی اسٹیرین لیٹیکس ایروسول تیار کرنے کے لیے ایک آلہ بنایا، جسے پتلا کرکے مواد کے نمونوں کو بھیجا گیا، جہاں ذرہ کے ارتکاز کی پیمائش کے لیے مختلف پارٹیکل اینالائزرز یا اسکیننگ موبلٹی پارٹیکل سائز اینالائزرز استعمال کیے گئے۔[18-20] اور لو وغیرہ۔ایک چارج نیوٹرلائزر ان کے ایروسول جنریٹر کے بہاو استعمال کیا گیا تھا، اور دیگر دو مطالعات کے مصنفین نے ایسا نہیں کیا۔نمونے میں ہوا کے بہاؤ کی شرح بھی قدرے تبدیل ہوئی — لیکن F2299 معیار کی حدود کے اندر — ≈7.3 سے 19 L منٹ-1 تک۔Bagheri et al کے ذریعہ مطالعہ کی گئی ہوا کی سطح کی رفتار۔بالترتیب 2 اور 10 cm s–1 (معیاری حد کے اندر) ہے۔اور لو et al.، اور Shakya et al.[18-20] اس کے علاوہ مصنف اور شاکیہ وغیرہ۔مختلف سائز (یعنی مجموعی طور پر، 20 nm سے 2500 nm) کے لیٹیکس دائروں کا تجربہ کیا گیا۔اور لو وغیرہ۔کم از کم اپنے کچھ ٹیسٹوں میں، وہ مخصوص 100 nm (0.1 µm) ذرہ کا سائز استعمال کرتے ہیں۔
اس کام میں، ہم ان چیلنجوں کی وضاحت کرتے ہیں جن کا ہمیں PFE ڈیوائس بنانے میں درپیش ہے جو موجودہ ASTM F2100/F2299 معیارات کے مطابق زیادہ سے زیادہ ممکن ہو۔اہم مقبول معیارات (یعنی NIOSH اور ASTM F2100/F2299) میں سے، ASTM معیار فلٹرنگ کی کارکردگی کا مطالعہ کرنے کے لیے پیرامیٹرز (جیسے ہوا کے بہاؤ کی شرح) میں زیادہ لچک فراہم کرتا ہے جو غیر طبی ماسک میں PFE کو متاثر کر سکتا ہے۔تاہم، جیسا کہ ہم نے ظاہر کیا، یہ لچک اس طرح کے آلات کو ڈیزائن کرنے میں پیچیدگی کی ایک اضافی سطح فراہم کرتی ہے۔
کیمیکلز سگما الڈرچ سے خریدے گئے تھے اور جیسا کہ ہے استعمال کیا گیا تھا۔اسٹائرین مونومر (≥99%) کو شیشے کے کالم کے ذریعے صاف کیا جاتا ہے جس میں ایلومینا روکنے والا ریموور ہوتا ہے، جسے tert-butylcatechol کو ہٹانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔Deionized پانی (≈0.037 µS cm–1) Sartorius Arium پانی صاف کرنے کے نظام سے آتا ہے۔
147 گرام -2 کے معمولی وزن کے ساتھ 100% کپاس کی سادہ بنائی (ململ سی ٹی) ویرٹیکس لائننگ لمیٹڈ، کیو سی سے آتی ہے، اور بانس/اسپینڈیکس مرکب ڈی زن مین ٹیکسٹائل، کیو سی سے آتا ہے۔دیگر امیدواروں کے ماسک کا مواد مقامی فیبرک ریٹیلرز (فیبرک لینڈ) سے آتا ہے۔ان مواد میں دو مختلف 100% سوتی بنے ہوئے کپڑے (مختلف پرنٹس کے ساتھ)، ایک کاٹن/اسپینڈیکس بنا ہوا کپڑا، دو کاٹن/پولیسٹر بنا ہوا فیبرک (ایک "یونیورسل" اور ایک "سویٹر فیبرک") اور ایک غیر بنے ہوئے کاٹن/پولی پروپلین ملا ہوا کپاس بیٹنگ مواد.جدول 1 معروف فیبرک خصوصیات کا خلاصہ دکھاتا ہے۔نئے آلات کو بینچ مارک کرنے کے لیے، مقامی ہسپتالوں سے تصدیق شدہ میڈیکل ماسک حاصل کیے گئے، جن میں ASTM 2100 لیول 2 (L2) اور لیول 3 (L3؛ Halyard) تصدیق شدہ میڈیکل ماسک اور N95 ریسپریٹرز (3M) شامل ہیں۔
جانچ کے لیے ہر مواد سے تقریباً 85 ملی میٹر قطر کا ایک سرکلر نمونہ کاٹا گیا تھا۔مواد میں مزید کوئی ترمیم نہیں کی گئی (مثال کے طور پر، دھونے)۔جانچ کے لیے PFE ڈیوائس کے سیمپل ہولڈر میں فیبرک لوپ کو کلیمپ کریں۔ہوا کے بہاؤ کے ساتھ رابطے میں نمونے کا اصل قطر 73 ملی میٹر ہے، اور بقیہ مواد نمونے کو مضبوطی سے ٹھیک کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔اسمبل شدہ ماسک کے لیے، چہرے کو چھونے والا حصہ فراہم کردہ مواد کے ایروسول سے دور ہے۔
ایملشن پولیمرائزیشن کے ذریعہ monodisperse anionic polystyrene لیٹیکس اسفیئرز کی ترکیب۔پچھلے مطالعہ میں بیان کردہ طریقہ کار کے مطابق، رد عمل مونومر فاقہ کشی کے نیم بیچ موڈ میں کیا گیا تھا۔[21, 22] 250 ملی لیٹر کے تین گردن والے گول نیچے فلاسک میں ڈیونائزڈ پانی (160 ملی لیٹر) شامل کریں اور اسے ہلاتے ہوئے تیل کے غسل میں رکھیں۔اس کے بعد فلاسک کو نائٹروجن سے صاف کیا گیا اور انابیٹر فری اسٹائرین مونومر (2.1 ملی لیٹر) کو صاف کیے گئے، ہلائے ہوئے فلاسک میں شامل کیا گیا۔70 °C پر 10 منٹ کے بعد، سوڈیم لوریل سلفیٹ (0.235 جی) ڈیونائزڈ پانی (8 ملی لیٹر) میں تحلیل کریں۔مزید 5 منٹ کے بعد، پوٹاشیم پرسلفیٹ (0.5 جی) ڈیونائزڈ پانی (2 ملی لیٹر) میں تحلیل کیا گیا۔اگلے 5 گھنٹوں کے دوران، فلاسک میں 66 µL منٹ-1 کی شرح سے آہستہ آہستہ اضافی روکنے والے سے پاک اسٹائرین (20 ملی لیٹر) انجیکشن کرنے کے لیے سرنج پمپ کا استعمال کریں۔اسٹائرین انفیوژن مکمل ہونے کے بعد، رد عمل مزید 17 گھنٹے تک جاری رہا۔پھر پولیمرائزیشن کو ختم کرنے کے لیے فلاسک کو کھولا اور ٹھنڈا کیا گیا۔سنتھیسائزڈ پولی اسٹیرین لیٹیکس ایملشن کو ڈیونائزڈ پانی کے خلاف SnakeSkin ڈائیلاسز ٹیوب (3500 Da مالیکیولر ویٹ کٹ آف) میں پانچ دنوں کے لیے ڈائلائز کیا گیا، اور ڈیونائزڈ پانی کو ہر روز تبدیل کیا گیا۔ڈائلیسس ٹیوب سے ایملشن کو ہٹا دیں اور استعمال ہونے تک اسے 4°C پر فرج میں محفوظ کریں۔
ڈائنامک لائٹ سکیٹرنگ (DLS) کو Brookhaven 90Plus تجزیہ کار کے ساتھ انجام دیا گیا، لیزر کی طول موج 659 nm تھی، اور پکڑنے والا زاویہ 90° تھا۔ڈیٹا کا تجزیہ کرنے کے لیے بلٹ ان پارٹیکل حل سافٹ ویئر (v2.6؛ Brookhaven Instruments Corporation) استعمال کریں۔لیٹیکس معطلی کو ڈیونائزڈ پانی سے اس وقت تک پتلا کیا جاتا ہے جب تک کہ ذرہ کی تعداد تقریباً 500 ہزار شمار فی سیکنڈ (kcps) نہ ہو۔ذرہ کا سائز 125 ± 3 nm ہونے کا تعین کیا گیا تھا، اور اطلاع دی گئی پولی ڈسپرسٹی 0.289 ± 0.006 تھی۔
ایک ZetaPlus zeta پوٹینشل اینالائزر (Brookhaven Instruments Corp.) فیز اینالیسس لائٹ سکیٹرنگ موڈ میں زیٹا پوٹینشل کی پیمائش شدہ قدر حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔نمونے کو 5 × 10-3m NaCl محلول میں لیٹیکس کا ایلی کوٹ شامل کرکے اور تقریباً 500 kcps کے ذرہ کی گنتی حاصل کرنے کے لیے لیٹیکس معطلی کو دوبارہ کم کرکے تیار کیا گیا تھا۔پانچ بار بار پیمائش (ہر ایک 30 رنز پر مشتمل) کی گئی، جس کے نتیجے میں -55.1 ± 2.8 mV کی zeta ممکنہ قدر ہوئی، جہاں غلطی پانچ تکرار کی اوسط قدر کے معیاری انحراف کی نمائندگی کرتی ہے۔یہ پیمائشیں بتاتی ہیں کہ ذرات منفی طور پر چارج ہوتے ہیں اور ایک مستحکم معطلی بناتے ہیں۔DLS اور zeta ممکنہ ڈیٹا معاون معلوماتی جدول S2 اور S3 میں پایا جا سکتا ہے۔
ہم نے آلات کو ASTM بین الاقوامی معیارات کے مطابق بنایا، جیسا کہ ذیل میں بیان کیا گیا ہے اور تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے۔ سنگل جیٹ بلاسٹین ایٹمائزیشن ماڈیول (BLAM؛ CHTech) ایروسول جنریٹر لیٹیکس بالز پر مشتمل ایروسول تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔فلٹر شدہ ہوا کا سلسلہ (جی ای ہیلتھ کیئر واٹمین 0.3 µm HEPA-CAP اور سیریز میں 0.2 µm POLYCAP TF فلٹرز کے ذریعے حاصل کیا گیا) 20 psi (6.9 kPa) کے دباؤ پر ایروسول جنریٹر میں داخل ہوتا ہے اور L-15 کے ایک حصے کو ایٹمائز کرتا ہے۔ معطلی مائع کو ایک سرنج پمپ (KD سائنٹیفک ماڈل 100) کے ذریعے آلات کی لیٹیکس بال میں داخل کیا جاتا ہے۔ایروسولائزڈ گیلے ذرات کو نلی نما ہیٹ ایکسچینجر کے ذریعے ایروسول جنریٹر کو چھوڑ کر ہوا کی ندی سے گزر کر خشک کیا جاتا ہے۔ہیٹ ایکسچینجر ایک 5/8" سٹینلیس سٹیل ٹیوب کے زخم پر مشتمل ہوتا ہے جس میں 8 فٹ لمبی ہیٹنگ کوائل ہوتا ہے۔آؤٹ پٹ 216 ڈبلیو (برِسک ہیٹ) ہے۔اس کے ایڈجسٹ ڈائل کے مطابق، ہیٹر آؤٹ پٹ ڈیوائس کی زیادہ سے زیادہ قیمت کے 40% پر سیٹ کیا جاتا ہے (≈86 W)؛یہ 112 °C (معیاری انحراف ≈1 °C) کا اوسط بیرونی دیوار کا درجہ حرارت پیدا کرتا ہے، جس کا تعین سطح پر نصب تھرموکوپل (ٹیلر یو ایس اے) کی پیمائش سے ہوتا ہے۔معاون معلومات میں شکل S4 ہیٹر کی کارکردگی کا خلاصہ کرتی ہے۔
اس کے بعد خشک ایٹمائزڈ ذرات کو فلٹر شدہ ہوا کے ایک بڑے حجم کے ساتھ ملایا جاتا ہے تاکہ ہوا کے بہاؤ کی کل شرح 28.3 L min-1 (یعنی 1 مکعب فٹ فی منٹ) حاصل کی جا سکے۔اس قدر کا انتخاب اس لیے کیا گیا کیونکہ یہ نظام کے بہاو میں لیزر پارٹیکل اینالائزر کے نمونے لینے والے آلے کی درست بہاؤ کی شرح ہے۔لیٹیکس کے ذرات کو لے جانے والی ہوا کی ندی کو دو ایک جیسے عمودی چیمبروں میں سے ایک کو بھیجا جاتا ہے (یعنی ہموار دیواروں والی سٹینلیس سٹیل ٹیوبیں): ایک "کنٹرول" چیمبر بغیر ماسک کے مواد کے، یا سرکلر کٹ "نمونہ" چیمبر کے استعمال سے الگ ہونے والا نمونہ ہولڈر۔ کپڑے کے باہر ڈالا جاتا ہے۔دونوں چیمبروں کا اندرونی قطر 73 ملی میٹر ہے، جو نمونہ ہولڈر کے اندرونی قطر سے ملتا ہے۔سیمپل ہولڈر ماسک کے مواد کو مضبوطی سے سیل کرنے کے لیے نالیوں والی انگوٹھیوں اور ریسیسڈ بولٹس کا استعمال کرتا ہے، اور پھر نمونے کے چیمبر کے خلا میں الگ ہونے والے بریکٹ کو داخل کرتا ہے، اور اسے ربڑ کے گسکیٹ اور کلیمپس کے ساتھ ڈیوائس میں مضبوطی سے سیل کرتا ہے (شکل S2، معاون معلومات)۔
ہوا کے بہاؤ کے ساتھ رابطے میں کپڑے کے نمونے کا قطر 73 ملی میٹر ہے (رقبہ = 41.9 سینٹی میٹر 2)؛یہ ٹیسٹ کے دوران نمونے کے چیمبر میں سیل کر دیا جاتا ہے.لیٹیکس کے ذرات کی تعداد اور ارتکاز کی پیمائش کرنے کے لیے "کنٹرول" یا "سیمپل" چیمبر سے نکلنے والا ہوا کا بہاؤ لیزر پارٹیکل اینالائزر (ذرہ کی پیمائش کا نظام LASAIR III 110) میں منتقل کیا جاتا ہے۔پارٹیکل اینالائزر ذرہ کے ارتکاز کی نچلی اور اوپری حدود کو بالترتیب 2 × 10-4 اور ≈34 ذرات فی مکعب فٹ (7 اور ≈950 000 ذرات فی مکعب فٹ) بتاتا ہے۔لیٹیکس پارٹیکل ارتکاز کی پیمائش کے لیے، ایروسول میں سنگل لیٹیکس پارٹیکلز کے تخمینی سائز کے مساوی ذرہ کا ارتکاز ایک "باکس" میں کم حد اور 0.10–0.15 µm کی اوپری حد کے ساتھ رپورٹ کیا جاتا ہے۔تاہم، دوسرے بن کے سائز استعمال کیے جا سکتے ہیں، اور ایک ہی وقت میں ایک سے زیادہ ڈبوں کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے، زیادہ سے زیادہ 5 µm کے ذرہ سائز کے ساتھ۔
آلات میں دیگر آلات بھی شامل ہیں، جیسے کہ چیمبر کو فلش کرنے کا سامان اور صاف فلٹر شدہ ہوا کے ساتھ پارٹیکل اینالائزر، نیز ضروری والوز اور آلات (شکل 1)۔مکمل پائپنگ اور انسٹرومینٹیشن ڈایاگرام معاون معلومات کے شکل S1 اور ٹیبل S1 میں دکھائے گئے ہیں۔
تجربے کے دوران، لیٹیکس سسپنشن کو ایروسول جنریٹر میں ≈60 سے 100 µL min-1 کی بہاؤ کی شرح پر لگایا گیا تھا تاکہ ایک مستحکم ذرہ آؤٹ پٹ کو برقرار رکھا جا سکے، تقریباً 14-25 ذرات فی کیوبک سنٹی میٹر (400 000-میٹر فی مکعب سینٹی میٹر) 000 ذرات)۔فٹ) 0.10–0.15 µm کے سائز کے ڈبے میں۔اس بہاؤ کی شرح کی حد کی ضرورت ہے کیونکہ ایروسول جنریٹر کے نیچے کی طرف لیٹیکس ذرات کے ارتکاز میں مشاہدہ شدہ تبدیلیاں، جس کی وجہ ایروسول جنریٹر کے مائع ٹریپ کے ذریعے پکڑے گئے لیٹیکس معطلی کی مقدار میں ہونے والی تبدیلیوں سے منسوب کی جا سکتی ہے۔
دیئے گئے فیبرک کے نمونے کے پی ایف ای کی پیمائش کرنے کے لیے، لیٹیکس پارٹیکل ایروسول کو پہلے کنٹرول روم کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے اور پھر اسے پارٹیکل اینالائزر کو بھیج دیا جاتا ہے۔تیزی سے یکے بعد دیگرے تین ذرات کے ارتکاز کی مسلسل پیمائش کریں، ہر ایک ایک منٹ تک۔پارٹیکل اینالائزر تجزیہ کے دوران ذرات کے وقت کی اوسط حراستی کی اطلاع دیتا ہے، یعنی نمونے کے ایک منٹ (28.3 L) میں ذرات کی اوسط ارتکاز۔ایک مستحکم ذرہ کی گنتی اور گیس کے بہاؤ کی شرح کو قائم کرنے کے لیے ان بنیادی پیمائشوں کو لینے کے بعد، ایروسول کو نمونے کے چیمبر میں منتقل کیا جاتا ہے۔ایک بار جب نظام توازن تک پہنچ جاتا ہے (عام طور پر 60-90 سیکنڈ)، ایک منٹ کی مزید تین مسلسل پیمائشیں تیزی سے لی جاتی ہیں۔یہ نمونے کی پیمائش تانے بانے کے نمونے سے گزرنے والے ذرات کے ارتکاز کی نمائندگی کرتی ہے۔اس کے بعد، ایروسول کے بہاؤ کو دوبارہ کنٹرول روم میں تقسیم کرکے، کنٹرول روم سے ذرہ کے ارتکاز کی مزید تین پیمائشیں لی گئیں تاکہ اس بات کی تصدیق کی جا سکے کہ نمونے کی جانچ کے پورے عمل کے دوران اپ اسٹریم پارٹیکل کی حراستی میں خاطر خواہ تبدیلی نہیں آئی۔چونکہ دونوں چیمبروں کا ڈیزائن یکساں ہے- سوائے اس کے کہ نمونہ کے چیمبر میں نمونہ رکھنے والے کو ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے- چیمبر میں بہاؤ کے حالات کو یکساں سمجھا جا سکتا ہے، اس لیے گیس میں ذرات کا ارتکاز کنٹرول چیمبر اور نمونے کے چیمبر سے نکل جاتا ہے۔ موازنہ کیا جا سکتا ہے.
پارٹیکل اینالائزر کے آلے کی زندگی کو برقرار رکھنے اور ہر ٹیسٹ کے درمیان سسٹم میں موجود ایروسول کے ذرات کو ہٹانے کے لیے، ہر پیمائش کے بعد پارٹیکل اینالائزر کو صاف کرنے کے لیے HEPA فلٹرڈ ایئر جیٹ کا استعمال کریں، اور نمونے تبدیل کرنے سے پہلے نمونے کے چیمبر کو صاف کریں۔براہ کرم PFE ڈیوائس پر ایئر فلشنگ سسٹم کے اسکیمیٹک ڈایاگرام کے لیے سپورٹ کی معلومات میں Figure S1 کا حوالہ دیں۔
یہ حساب ایک واحد مواد کے نمونے کے لیے ایک واحد "بار بار" PFE پیمائش کی نمائندگی کرتا ہے اور ASTM F2299 (مساوات (2)) میں PFE کیلکولیشن کے برابر ہے۔
§2.1 میں بیان کردہ مواد کو لیٹیکس ایروسول کے ساتھ چیلنج کیا گیا تھا جو کہ §2.3 میں بیان کردہ PFE آلات کا استعمال کرتے ہوئے ماسک مواد کے طور پر ان کی مناسبیت کا تعین کرنے کے لیے کیا گیا تھا۔شکل 2 ذرہ حراستی تجزیہ کار سے حاصل کردہ ریڈنگ کو ظاہر کرتا ہے، اور سویٹر کپڑوں اور بیٹنگ مواد کی PFE قدریں ایک ہی وقت میں ناپی جاتی ہیں۔کل دو مواد اور چھ تکرار کے لیے تین نمونے کے تجزیے کیے گئے۔ظاہر ہے، تین ریڈنگز کے سیٹ میں پہلی ریڈنگ (ہلکے رنگ کے ساتھ سایہ دار) عام طور پر دوسری دو ریڈنگز سے مختلف ہوتی ہے۔مثال کے طور پر، پہلی ریڈنگ تصویر 2 میں 12-15 ٹرپلز میں دیگر دو ریڈنگز کی اوسط سے 5% سے زیادہ مختلف ہے۔یہ مشاہدہ پارٹیکل اینالائزر کے ذریعے بہنے والی ایروسول پر مشتمل ہوا کے توازن سے متعلق ہے۔جیسا کہ مواد اور طریقوں میں بحث کی گئی ہے، توازن کی ریڈنگ (دوسرے اور تیسرے کنٹرول اور نمونے کی ریڈنگ) کو پی ایف ای کو گہرے نیلے اور سرخ رنگوں میں بالترتیب شکل 2 میں شمار کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔مجموعی طور پر، تین نقلوں کی اوسط PFE قدر سویٹر فیبرک کے لیے 78% ± 2% اور کاٹن بیٹنگ میٹریل کے لیے 74% ± 2% ہے۔
سسٹم کی کارکردگی کو بینچ مارک کرنے کے لیے، ASTM 2100 مصدقہ میڈیکل ماسک (L2, L3) اور NIOSH ریسپریٹرز (N95) کا بھی جائزہ لیا گیا۔ASTM F2100 معیار لیول 2 اور لیول 3 ماسک کے 0.1 µm ذرات کے ذیلی مائکرون پارٹیکل فلٹریشن کی کارکردگی کو بالترتیب ≥ 95% اور ≥ 98% مقرر کرتا ہے۔اسی طرح، NIOSH سے تصدیق شدہ N95 ریسپریٹرز کو 0.075 µm کے اوسط قطر کے ساتھ ایٹمائزڈ NaCl نینو پارٹیکلز کے لیے ≥95% کی فلٹریشن کارکردگی دکھانی چاہیے۔[24] رینگاسامی وغیرہ۔رپورٹس کے مطابق، اسی طرح کے N95 ماسک PFE کی قیمت 99.84%–99.98% ظاہر کرتے ہیں، [25] Zangmeister et al.رپورٹس کے مطابق، ان کا N95 کم از کم فلٹریشن کی کارکردگی 99.9% سے زیادہ پیدا کرتا ہے، [14] جبکہ Joo et al.رپورٹس کے مطابق، 3M N95 ماسک نے 99% PFE (300 nm ذرات)، [16] اور Hao et al.رپورٹ کردہ N95 PFE (300 nm ذرات) 94.4% ہے۔[17] دو N95 ماسک کے لیے جن کو شکیہ وغیرہ نے چیلنج کیا ہے۔0.1 µm لیٹیکس بالز کے ساتھ، PFE تقریباً 80% اور 100% کے درمیان گر گیا۔[19] جب لو وغیرہ۔N95 ماسک کا اندازہ کرنے کے لیے ایک ہی سائز کی لیٹیکس بالز کا استعمال کرتے ہوئے، اوسط PFE 93.8% بتایا جاتا ہے۔[20] اس کام میں بیان کردہ آلات کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کردہ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ N95 ماسک کا PFE 99.2 ± 0.1% ہے، جو زیادہ تر سابقہ مطالعات کے ساتھ اچھے موافق ہے۔
کئی مطالعات میں سرجیکل ماسک کا بھی تجربہ کیا گیا ہے۔Hao et al کے سرجیکل ماسک۔نے 73.4% کے PFE (300 nm ذرات) دکھائے، [17] جبکہ تین سرجیکل ماسک جن کا ڈرونک ایٹ ال نے تجربہ کیا۔پی ایف ای نے تقریباً 60% سے لے کر تقریباً 100% کی حدیں تیار کیں۔[15] (مؤخر الذکر ماسک ایک تصدیق شدہ ماڈل ہوسکتا ہے۔) تاہم، Zangmeister et al.رپورٹس کے مطابق، ٹیسٹ کیے گئے دو سرجیکل ماسک کی کم از کم فلٹریشن کی کارکردگی صرف 30% سے تھوڑی زیادہ ہے، [14] اس تحقیق میں ٹیسٹ کیے گئے سرجیکل ماسک سے کہیں کم۔اسی طرح، "بلیو سرجیکل ماسک" جو جو ایٹ ال نے تجربہ کیا ہے۔ثابت کریں کہ PFE (300 nm ذرات) صرف 22% ہے۔[16] شاکیہ وغیرہ۔نے اطلاع دی ہے کہ سرجیکل ماسک کے PFE (0.1 µm لیٹیکس ذرات کا استعمال کرتے ہوئے) تقریباً 60-80% تک کم ہو گئے۔اسی سائز کی لیٹیکس گیندوں کا استعمال کرتے ہوئے، Lu et al. کے سرجیکل ماسک نے PFE کا اوسط نتیجہ 80.2% دیا۔[20] اس کے مقابلے میں، ہمارے L2 ماسک کا PFE 94.2 ± 0.6% ہے، اور L3 ماسک کا PFE 94.9 ± 0.3% ہے۔اگرچہ یہ PFEs ادب میں بہت سے PFEs کو پیچھے چھوڑ دیتے ہیں، ہمیں یہ یاد رکھنا چاہیے کہ پچھلی تحقیق میں تقریباً کوئی سرٹیفیکیشن لیول نہیں بتایا گیا ہے، اور ہمارے سرجیکل ماسک نے لیول 2 اور لیول 3 کی سند حاصل کی ہے۔
اسی طرح جس طرح شکل 2 میں امیدواروں کے ماسک کے مواد کا تجزیہ کیا گیا، ماسک میں ان کی مناسبیت کا تعین کرنے اور پی ایف ای ڈیوائس کے آپریشن کو ظاہر کرنے کے لیے دیگر چھ مواد پر تین ٹیسٹ کیے گئے۔شکل 3 تمام ٹیسٹ شدہ مواد کی PFE اقدار کو پیش کرتا ہے اور ان کا موازنہ L3 اور N95 ماسک مواد کی تصدیق کر کے حاصل کردہ PFE اقدار سے کرتا ہے۔اس کام کے لیے منتخب کیے گئے 11 ماسک/امیدوار ماسک مواد میں سے، PFE کی کارکردگی کی ایک وسیع رینج کو واضح طور پر دیکھا جا سکتا ہے، جو کہ ≈10% سے لے کر 100% کے قریب ہے، دیگر مطالعات سے مطابقت رکھتا ہے، [8, 9, 15] اور صنعت کے بیان کنندگان PFE اور PFE کے درمیان کوئی واضح تعلق نہیں ہے۔مثال کے طور پر، ایک جیسی ساخت والے مواد (2 100% کپاس کے نمونے اور روئی ململ) بہت مختلف PFE اقدار (بالترتیب 14%، 54%، اور 13%) کی نمائش کرتے ہیں۔لیکن یہ ضروری ہے کہ کم کارکردگی (مثال کے طور پر، 100% کاٹن A؛ PFE ≈ 14%)، درمیانی کارکردگی (مثال کے طور پر، 70%/30% کاٹن/پولیسٹر مرکب؛ PFE ≈ 49%) اور اعلی کارکردگی (مثال کے طور پر، سویٹر فیبرک؛ PFE ≈ 78%) اس کام میں بیان کردہ PFE آلات کا استعمال کرتے ہوئے تانے بانے کو واضح طور پر پہچانا جا سکتا ہے۔خاص طور پر سویٹر کے کپڑے اور سوتی بیٹنگ کے مواد نے بہت اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کیا، جس میں PFEs 70% سے 80% تک تھے۔اس طرح کے اعلیٰ کارکردگی والے مواد کی شناخت اور تجزیہ کیا جا سکتا ہے تاکہ ان خصوصیات کو سمجھ سکیں جو ان کی اعلیٰ فلٹریشن کارکردگی میں معاون ہیں۔تاہم، ہم یہ یاد دلانا چاہتے ہیں کہ چونکہ اسی طرح کی صنعت کی تفصیل والے مواد کے PFE نتائج (یعنی کاٹن کے مواد) بہت مختلف ہیں، اس لیے یہ اعداد و شمار اس بات کی نشاندہی نہیں کرتے ہیں کہ کون سے مواد کپڑوں کے ماسک کے لیے وسیع پیمانے پر مفید ہیں، اور ہم اس کی خصوصیات کا اندازہ لگانے کا ارادہ نہیں رکھتے۔ مواد کے زمرےکارکردگی کا رشتہ۔ہم انشانکن کو ظاہر کرنے کے لیے مخصوص مثالیں فراہم کرتے ہیں، یہ ظاہر کرتے ہیں کہ پیمائش فلٹریشن کی ممکنہ کارکردگی کی پوری رینج کا احاطہ کرتی ہے، اور پیمائش کی غلطی کا سائز بتاتے ہیں۔
ہم نے یہ PFE نتائج یہ ثابت کرنے کے لیے حاصل کیے کہ ہمارے آلات میں وسیع پیمانے پر پیمائش کی صلاحیتیں، کم خرابی، اور لٹریچر میں حاصل کردہ ڈیٹا کے مقابلے ہیں۔مثال کے طور پر، Zangmeister et al.کئی بنے ہوئے سوتی کپڑے (مثلاً "کاٹن 1-11″) (89 سے 812 دھاگے فی انچ) کے PFE نتائج کی اطلاع دی گئی ہے۔11 میں سے 9 مواد میں، "کم از کم فلٹریشن کی کارکردگی" 0% سے 25% تک ہوتی ہے۔دیگر دو مواد کا PFE تقریباً 32% ہے۔[14] اسی طرح کونڈا وغیرہ۔دو سوتی کپڑے (80 اور 600 TPI؛ 153 اور 152 gm-2) کے PFE ڈیٹا کی اطلاع دی گئی ہے۔PFE بالترتیب 7% سے 36% اور 65% سے 85% تک ہے۔ڈرونک وغیرہ کے مطالعہ میں، ایک پرت والے سوتی کپڑے (یعنی سوتی، سوتی بننا، مولیٹن؛ 139–265 TPI؛ 80–140 gm–2) میں، مواد PFE کی حد تقریباً 10% سے 30% ہے۔Joo et al. کے مطالعہ میں، ان کے 100% سوتی مواد کا PFE 8% (300 nm ذرات) ہے۔باغیری وغیرہ۔0.3 سے 0.5 µm کے پولی اسٹیرین لیٹیکس ذرات کا استعمال کیا گیا۔چھ سوتی مواد (120-200 TPI؛ 136-237 gm-2) کا PFE ناپا گیا، 0% سے 20% تک۔[18] لہذا، ان میں سے زیادہ تر مواد ہمارے تین سوتی کپڑوں کے PFE نتائج کے ساتھ اچھے معاہدے میں ہیں (یعنی Veratex Muslin CT، Fabric Store Cottons A اور B)، اور ان کی اوسط فلٹریشن کارکردگی بالترتیب 13%، 14% اور ہے۔54%یہ نتائج بتاتے ہیں کہ کپاس کے مواد کے درمیان بڑے فرق ہیں اور وہ مادی خصوصیات جو اعلی PFE کا باعث بنتی ہیں (یعنی Konda et al.'s 600 TPI cotton; our cotton B) خراب سمجھے جاتے ہیں۔
یہ موازنہ کرتے وقت، ہم تسلیم کرتے ہیں کہ ادب میں جانچے گئے مواد کو تلاش کرنا مشکل ہے جس میں اس مطالعے میں جانچے گئے مواد کے ساتھ ایک جیسی خصوصیات ہوں (یعنی مادی ساخت، بنائی اور بنائی، TPI، وزن وغیرہ)، اور لہذا براہ راست موازنہ نہیں کیا جا سکتا.اس کے علاوہ، مصنفین کے ذریعے استعمال کیے جانے والے آلات میں فرق اور معیاری کاری کی کمی کی وجہ سے اچھا موازنہ کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔اس کے باوجود، یہ واضح ہے کہ عام کپڑوں کی کارکردگی/کارکردگی کا تعلق اچھی طرح سے نہیں سمجھا جاتا ہے۔ان تعلقات کا تعین کرنے کے لیے مواد کو معیاری، لچکدار اور قابل اعتماد آلات (جیسے اس کام میں بیان کردہ سامان) کے ساتھ مزید جانچا جائے گا۔
اگرچہ ایک نقل (0-4%) اور تین نقلوں میں تجزیہ کیے گئے نمونوں کے درمیان کل شماریاتی غلطی (0-5%) ہے، لیکن اس کام میں تجویز کردہ آلات مختلف مواد کے PFE کی جانچ کے لیے ایک مؤثر ذریعہ ثابت ہوئے۔قابل تصدیق میڈیکل ماسک سے لے کر عام کپڑے۔یہ بات قابل غور ہے کہ شکل 3 کے لیے جانچے گئے 11 مواد میں سے، پروپیگیشن کی خرابی σprop کسی ایک نمونے کی PFE پیمائش کے درمیان معیاری انحراف سے زیادہ ہے، یعنی 11 میں سے 9 مواد کی σsd؛یہ دو مستثنیات بہت زیادہ PFE ویلیو (یعنی L2 اور L3 ماسک) میں پائے جاتے ہیں۔اگرچہ رینگاسامی ایٹ ال کے ذریعہ پیش کردہ نتائج۔یہ ظاہر کرتے ہوئے کہ دہرائے جانے والے نمونوں کے درمیان فرق چھوٹا ہے (یعنی پانچ تکرار <0.29%)، [25] انہوں نے ایسے مواد کا مطالعہ کیا جن کی فلٹرنگ خصوصیات خاص طور پر ماسک بنانے کے لیے بنائی گئی ہیں: مواد بذات خود زیادہ یکساں ہو سکتا ہے، اور ٹیسٹ بھی یہی ہے۔ PFE رینج کا علاقہ زیادہ مستقل ہو سکتا ہے۔مجموعی طور پر، ہمارے آلات کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کردہ نتائج دوسرے محققین کے ذریعہ حاصل کردہ PFE ڈیٹا اور سرٹیفیکیشن کے معیارات کے مطابق ہیں۔
اگرچہ ماسک کی کارکردگی کو ماپنے کے لیے پی ایف ای ایک اہم اشارے ہے، لیکن اس وقت ہمیں قارئین کو یاد دلانا چاہیے کہ مستقبل کے ماسک کے مواد کے جامع تجزیے میں دیگر عوامل پر غور کرنا چاہیے، یعنی مواد کی پارگمیتا (یعنی پریشر ڈراپ یا تفریق دباؤ ٹیسٹ کے ذریعے۔ )۔ASTM F2100 اور F3502 میں ضابطے ہیں۔پہننے والے کے آرام اور سانس لینے کے دوران ماسک کے کنارے کے رساو کو روکنے کے لیے قابل قبول سانس لینے کی صلاحیت ضروری ہے۔چونکہ بہت سے عام مواد کی PFE اور ہوا کی پارگمیتا عام طور پر الٹا متناسب ہوتی ہے، اس لیے ماسک کے مواد کی کارکردگی کا مکمل جائزہ لینے کے لیے پریشر ڈراپ کی پیمائش PFE پیمائش کے ساتھ مل کر کی جانی چاہیے۔
ہم تجویز کرتے ہیں کہ ASTM F2299 کے مطابق PFE آلات کی تعمیر کے لیے رہنما خطوط معیارات میں مسلسل بہتری، تحقیقی ڈیٹا کی تیاری کے لیے ضروری ہیں جن کا تحقیقی لیبارٹریوں کے درمیان موازنہ کیا جا سکتا ہے، اور ایروسول فلٹریشن کو بڑھانا ہے۔صرف NIOSH (یا F3502) معیار پر انحصار کریں، جو ایک واحد ڈیوائس (TSI 8130A) کی وضاحت کرتا ہے اور محققین کو ٹرنکی ڈیوائسز (مثال کے طور پر، TSI سسٹمز) خریدنے سے روکتا ہے۔TSI 8130A جیسے معیاری نظاموں پر انحصار موجودہ معیاری سرٹیفیکیشن کے لیے اہم ہے، لیکن یہ ماسک، ریسپیریٹرز، اور دیگر ایروسول فلٹریشن ٹیکنالوجیز کی ترقی کو محدود کرتا ہے جو تحقیقی پیشرفت کے خلاف ہیں۔یہ بات قابل غور ہے کہ NIOSH معیار کو سخت حالات میں سانس لینے والوں کی جانچ کے طریقہ کار کے طور پر تیار کیا گیا تھا جب اس آلات کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن اس کے برعکس، سرجیکل ماسک کا تجربہ ASTM F2100/F2299 طریقوں سے کیا جاتا ہے۔کمیونٹی ماسک کی شکل اور انداز زیادہ سرجیکل ماسک کی طرح ہے، جس کا مطلب یہ نہیں ہے کہ ان میں N95 کی طرح فلٹریشن کی بہترین کارکردگی ہے۔اگر سرجیکل ماسک کا اب بھی ASTM F2100/F2299 کے مطابق جائزہ لیا جاتا ہے، تو عام کپڑوں کا تجزیہ ASTM F2100/F2299 کے قریب طریقہ استعمال کرتے ہوئے کیا جانا چاہیے۔اس کے علاوہ، ASTM F2299 مختلف پیرامیٹرز میں اضافی لچک کی اجازت دیتا ہے (جیسے فلٹریشن کی کارکردگی کے مطالعے میں ہوا کے بہاؤ کی شرح اور سطح کی رفتار)، جو اسے تحقیقی ماحول میں ایک اندازاً اعلیٰ معیار بنا سکتا ہے۔
پوسٹ ٹائم: اگست 30-2021