theMask Slayer III

ไปเจอภาพจากข่าว ภาพนี้เข้าครับ เลยทำให้รู้สึกอัศจรรย์กับ skill ในการตัดเย็บผ้าของคนพม่า

ปกติ Cloth mask จะประกอบด้วยผ้า 2 ชิ้น เย็บเป็น 2 ชั้น แล้วประกอบกับสายรัดเป็น ear loop แต่ mask ที่เห็นในรูป พยายามแก้ปัญหาเรื่อง face seal บริเวณคอ และแก้มทั้ง 2 ข้าง จึงออกแบบให้มีผ้าชิ้นที่ 3 เพื่อขยายขอบให้เกิด fit ที่ดีขึ้น

เมื่อ Cloth mask (CM) ถูกใช้ซ้ำกันหลายครั้ง ส่วนที่มีปัญหาแรกสุด จะเป็น ear loop ถึงการตัดเย็บทำให้สามารถเปลี่ยน ear loop ใหม่ได้ไม่ยาก แต่เนื่องจาก CM ต้องถูกซักด้วย detergent แล้วทำให้แห้งหลายครั้ง ก่อนจะนำมาใช้อีกรอบ

บทความนี้จะลองมาดูจุดอ่อนเมื่อเทียบกับ ชั้นกรองของ Surgical mask และผลที่เกิดชึ้นเมื่อผ่านการซักหลายๆ ครั้งว่า ประสิทธิภาพการกรองของ CM จะเปลี่ยนไปมากขนาดไหน?

paper จาก Triphuvan University, Nepal

การศึกษา CM ของ paper นี้ มุ่งไปทางการกรอง PM นะครับ (ดูเฉพาะ PFE ไม่ได้ดูการกรอง BFE, VFE) แต่เพราะ CM เป็น mask ที่ราคาต่ำและใช้ซ้ำได้ หาได้ง่ายกว่า Surgical mask จึงเป็นที่นิยมของประชาชนในการใช้ป้องกันทั้งจาก PM และ Droplet

เครื่องมือในการศึกษา CM และ filter ของมันในการศีกษานี้จะใช้การส่องกล้องดู เพื่อมองรูปร่างของ pore ที่เกิดใน CM และนับจำนวนเพื่อหาความหนาแน่นของ pore ในผ้าครับ

(เนื่องจาก CM เป็นผ้าที่เกิดจากการทอ เส้นใยจึงมีขนาดใหญ่กว่า nanofiber ของ meltblown ใน Surgical mask ประสิทธิภาพในการกรองจึงขึ้นกับ pore ของผ้าเป็นสำคัญ ต่างจากกลไกการ filter ของ meltblown ใน theMask Slayer II)

CM 20 แบบที่ใช้ศึกษา (ในรูปแสดงแค่ 5 แบบ) เปรียบเทียบกับ Surgical mask อีก 7 brand (ในรูปแสดง 1 brand)

รูป C แสดงแผนภูมิกง ที่ได้จากการ survey ด้วยการนับผู้คนที่เดินผ่านไปมาบริเวณถนนที่มี traffic แน่นหนาในกรุงกาฐมาณฑุ เมืองหลวงของ เนปาล ในช่วงเวลา 9.00 am- 1.00 pm ต่อเนื่องกัน 3 วัน ในเดือน พฤษภาคม 2016 เพื่อดู pattern ในการใช้ mask ของคนที่นั่น

ในภาพรวมจะเห็นคนใส่ CM เป็น 3 เท่าของ Surgical mask

และจำนวนประชาชนที่ใส่ mask เป็น 1 ใน 3 ของคนทั้งหมด

นำ mask ที่ใช้ศีกษามาส่องกล้อง microscope

รูป A,B,C,D,E,F คือ CM 6 ชนิดจากทั้งหมด 20 ชนิด (จากทั้งหมด CM1 –> CM20)

รูที่ส่องสว่างคือ pore ในเนื้อผ้า

– รูปร่างของ pore ไม่เป็นแบบเดียวกัน (กลม, สามเหลี่ยม, หกเหลี่ยม)

pore size ที่วัดได้ มีเล็กสุด-ใหญ่สุด = 81-461 um

– ความหนาแน่นของ pore ก็พบได้ตั้งแต่ 12-47 รู/ 4.5 mmˆ2 (field of view ที่ใช้นับ = 4.5 mmˆ2)

รูป G,H,I คือ Surgical mask 3 brand (จากทั้งหมด 7 brand ที่ศึกษา)

ผลการศึกษา Filter efficiency

รูป A แสดงประสิทธิภาพการกรองของ CM ชนิดที่ 3,7,9,18 และ Surgical mask (SM) 1 brand

CM 9 กรองได้แย่สุด กรอง PM ได้ที่ 63% และ CM7 กรองได้ดีสุดที่ 84%

ส่วน SM กรองได้ 94%

แสดง สูตรคำนวณ Filter eff

ส่วนรูป B แสดง PM ที่วัดได้ในการศึกษา ส่วนใหญ่เป็น PM ที่มี particle size < 10 um

ทั้ง 2 กราฟ A และ B ชี้ว่า เป็นการทดสอบการกรอง particle ที่ PM< 10 um

ต่อมาเป็นการนำ CM มายืดเพื่อจำลองการใช้งานในชีวืตประจำวัน

พบว่าเมื่อนำ CM7 มายืดที่ ΔL/L ∼0.05 (Strain = 0.05)

รูปร่างของ pore เปลี่ยนไป และขนาดของ pore ใหญ่ขึ้น

พบการ distort แบบนี้ในทุก CM ทั้ง 20 ชนิด แต่ไม่ว่าเกิดปรากฎการณ์นี้ใน SM

ผลจากการซัก CM แล้วตากแห้ง นำมาใช้

โดยทำทั้งหมด 4 รอบ คือ ซัก-ตาก แล้วนำมาวัด Filter eff ครั้งที่ 1

ซัก-ตาก แล้ววัดครั้งที่ 2 ทำแบบนี้ 4 รอบ

ผลที่ได้ ชัดเจนว่า ยิ่งซักหลายครั้ง ค่า Filter efficiency ของ CM จะค่อยๆ ลดลงเรื่อยๆ

(ค่า Rˆ2 หรือ R square ใช้ดูความสัมพันธ์ของตัวแปร 2 ตัว ในแนวแกน X และ Y ว่ามีความเข้ากันได้ของข้อมูลมากขนาดไหน ค่า R sq มีได้ตั้งแต่ 0-1 เพราะเป็นค่ายกกำลัง 2 จึงไม่มีค่าลบเหมือนค่า R (สปส สหสัมพันธ์))

หลังจากดูกราฟ แล้วลองนำผ้าที่ซักแต่ละรอบมาส่องกล้องเพื่อดูการเปลี่ยนแปลงของ pore จริง

A = ยังไม่ได้ซัก

B = ซักรอบแรก

C = ซักรอบที่ 2

D = ซักรอบที่ 3

โดยสรุป CM มีความแปรผันตามชนิดของผ้าที่ใช้ตัดเย็บมาก ทั้ง pore size, pore shape, pore density

– รูปร่าง pore มีได้ตั้งแต่ วงกลม, สามเหลี่ยม, หกเหลี่ยม โดยภายใน pore จะพบการยื่นของเส้นใย microfiber ทำให้ pore จริงๆ ไม่ clear โดยเส้นใยที่หนาแน่นใน pore ทำให้การกรองของ CM ดีขึ้น

กลไกการกรองของ CM เป็น Particle size dependent ซึ่งจะต่ำลงเมื่อเจอ PM ที่เล็กลงเรื่อยๆ (ต่างจาก meltblown ของ SM, N95 จะไม่เป็น Particle size dependent)

จากรูป CM7 pore size เล็กที่สุด กรองได้ดีที่สุด ขณะที่ CM9 ขนาด pore ใหญ่สุด จึงกรองได้แย่สุด

(เวลาเลือกซื้อ CM ถ้ามีตัวเลข pore size เล็กสุด ให้เลือกซื้อตัวนั้น)

ค่า R square = 0.9425 ชัดเจนว่า Filtering efficiency เป็น Particle size dependent

CM ที่มี pore size ขนาดเล็กจึงมี Filtering efficiency ดีกว่า CM ที่มี pore ขนาดใหญ่

แต่ขนาดของ pore size ไม่ขึ้นกับขนาด particle

ยกตัวอย่างเช่น CM ที่มี pore size 461 um ก็ยังกรอง PM<10 um ได้ถึง 60% (ตรงนี้น่าจะเกิดจาก CM เกิดจากผ้าทอที่ซ้อนกัน 2 ชั้น ทำให้ pore ของชั้นแรกเหลื่อมกับผ้าชั้นใน และ ความหนาแน่นของ pore ในชั้นผ้ายังถือว่า อยู่ในเกณฑ์ที่ต่ำ)

(อย่าไปสับสนกับตัวเลข pore size ของชั้น meltblown ที่ 300 นะครับ อันนั้นคือ 300 nm นะ ไม่ใช่ um ครับ ของ CM เราจะพูดกันที่ scale ของ um ตลอด)

– ผลของการใช้ CM ซ้ำกันหลายๆ ครั้ง แม้เราจะเปลี่ยน ear loop ใหม่ให้ใส่แล้ว mask seal ได้เหมือนเดิม แต่การศีกษาชัดเจนว่า ผ้าที่ถูกยืดแล้วจะเปลี่ยนรุปร่าง pore และขนาด pore จะใหญ่ขึ้น

คือ การเปลี่ยน ear loop ใหม่โดยใช้ mask เดิม ไม่ทำให้ Filter eff ดีได้เท่าเดิม

ทุกครั้งที่ซัก CM ค่า Filtration eff จะลดลง ˜ 20% (การศีกษานี้เมื่อซักรอบที่ 4 ค่า Filter เหลือ 63%)

เมื่อดูแบบ close up การซักรอบแรกทำให้ pore size ใหญ่ขึ้น และ pore shape เปลี่ยนไป

การซักในรอบต่อๆมา มีผลให้เส้นใย microfiber ที่อยู่ภายใน pore ลดจำนวนลง (คือ เพิ่ม pore clearance)

รูป A แสดง pore ก่อนซัก (ขีดสีเหลืองคือ scale 500 um)

E แสดง pore ในการซักรอบที่ 4 สังเกตปริมาณ microfiber ใน pore ที่ลดลง

ในความเห็นส่วนตัว ควรรณรงค์และให้คนทั่วไป เข้าถึง Surgical mask ที่มีคุณภาพ โดยคลินิกทันตกรรมสามารถเข้าถึงผู้จัดจำหน่าย mask ได้ดีกว่าร้านยาและเวชภัณฑ์ทั่วไป น่าจะเป็นแหล่ง supply mask ในชุมชนได้ดีกว่า ทำให้คนได้ใช้ mask ที่มีคุณภาพสูงและราคาถูก ในราคาชิ้นละ 2.50 บาท

ม่แนะนำให้ใช้ CM เพื่อป้องกันฝุ่นขนาดเล็กและ droplet นอกจากใส่เพื่อแฟชั่นเท่านั้น

Ref:

1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6599448/#!po=38.6364

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s