Sous la loupe : Nouvel ensemble de données pour comparer les méthodes de mesure de l’efficacité de filtration des particules
Un billet de blogue des spécialistes en métrologie du CNRC : Timothy Sipkens, Joel C. Corbin, Richard Green, Andrew Oldershaw et Greg Smallwood
Les méthodes d’évaluation de l’efficacité de la filtration des particules se suivent, mais ne se ressemblent pas. C’est dans cette optique que le nouvel ensemble de données entre en scène. En effet, il permet une comparaison indispensable des méthodes d’essai standard couramment utilisées pour évaluer l’efficacité des respirateurs, des masques médicaux et d’autres équipements de protection respiratoire semblables.
Les respirateurs, masques et couvre-visages servent à filtrer les particules de l’air. Pour les petites particules de moins d’un micron, cette caractéristique est quantifiée par l’efficacité de filtration des particules (EFP) submicroniques. L’EFP est une mesure de la fraction particulaire retenue par un filtre. Cependant, les méthodes d’essai pour mesurer l’EFP ne sont pas toutes identiques et les méthodes d’essai pour les différents types de produits diffèrent souvent de manière considérable. C’est pourquoi il n’existe aucune définition universellement acceptée de l’EFP, ce qui a posé des problèmes aux concepteurs de normes, aux chercheurs et aux utilisateurs finaux et a entraîné une confusion appréciable tout au long de la pandémie de COVID-19.
Il existe 2 méthodes d’essai communes. Elles diffèrent surtout par la spécification du matériau des particules d’essai, la façon dont elles mesurent la quantité de la charge transportée par les particules, le débit du flux d’aérosols à travers le matériau filtrant et la façon dont elles détectent les particules.
La première méthode d’essai, l’essai à l’aide d’une solution saline, est utilisée à l’international pour tester les respirateurs en recourant à de petites particules salines d’une gamme de tailles spécifiée. Les mesures de routine détectent les particules sur la base de la quantité de lumière qu’elles diffusent, ce qui est étroitement lié à leur masse. Les filtres sont ainsi testés pour une large gamme de tailles de particules, depuis celles qui se trouvent typiquement dans la poussière et les aérosols urbains jusqu’aux bioaérosols de plus grande taille qui sont utilisés dans les applications de santé publique. Le test implique également la neutralisation des particules (un nombre égal de particules chargées positivement et négativement), ce qui crée une distribution de charge cohérente et reproductible qui devrait être indépendante du laboratoire d’essai.
La seconde méthode utilisée pour tester les masques chirurgicaux (surtout en Amérique du Nord) fait appel à de petites sphères de latex de polystyrène (PSL) avec une gamme étroite de tailles de particules, d’environ 100 nm de diamètre. Cette méthode utilise des dispositifs qui comptent le nombre de particules, qui ne sont généralement pas neutralisées. Autrement, les particules acquièrent des quantités variables de la charge lorsqu’elles sont aérosolisées d’un liquide, ce qui n’est pas aussi reproductible d’une mesure à l’autre.
Les différences entre les tests peuvent entraîner des disparités substantielles dans les mesures de l’EFP. Une question récurrente lorsque l’on tente de comparer l’efficacité des dispositifs de filtration est de savoir comment déterminer l’équivalence entre ces deux types d’EFP. Un élément de la réponse réside dans la mesure de l’EFP en fonction de la taille des particules, mais cette option est rarement envisageable concrètement. Nous avons plutôt besoin de données qui montrent des équivalences entre ces deux méthodes d’essai pour les mêmes dispositifs.
Les travaux antérieurs, qui ont fourni un point de départ à cet exercice, portaient sur un nombre très limité d’échantillons. Dans notre article, récemment publié dans Scientific Data, nous fournissons un plus grand nombre de données, en nous concentrant sur les masques médicaux soumis à 6 000 échantillons, représentant 600 lots. L’EFP mesurée par la méthode de test avec des PSL est généralement beaucoup plus élevée que l’EFP mesurée par la méthode avec une solution saline. En moyenne, une EFP de 95 % selon la méthode d’essai salin équivaut à une EFP d’environ 99,4 % selon la méthode d’essai avec des PSL. Inversement, une EFP de 98 % selon la méthode PSL équivaut à une EFP de 77 % selon la méthode saline. Des incertitudes subsistent toutefois dans ces quantités. Par exemple, l’écart entre les données est assez important, ce qui indique une variabilité substantielle des mesures entre les deux méthodes d’essai. Les résultats de la méthode du sel neutralisé sont également moins dispersés, ce qui indique probablement que cette méthode est plus facile à reproduire.
Dans l’ensemble, ces données constituent une étape de plus vers l’universalisation de la signification de l’EFP. Notre travail permet de convertir l’EFP mesurée à l’aide de la méthode avec solution saline neutralisée typique et l’EFP mesurée à l’aide de la méthode d’essai avec des PSL non neutralisées. Il fournit également aux responsables de l’élaboration des normes les données requises pour passer d’une méthode d’essai à l’autre. Avec les changements de normes attendus dans les prochaines années, cet ensemble de données arrive à un point nommé pour améliorer le processus décisionnel.
Lisez l’article complet ici : Particle filtration efficiency measured using sodium chloride and polystyrene latex sphere test methods
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