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Size-specific filtration efficiency and pressure drop of school-aged children's woven and nonwoven masks at varying face velocities - 19/07/23

Doi : 10.1016/j.ajic.2023.01.010 
Solbee Seo, BSc a, Conor A. Ruzycki, PhD a, b, Warren H. Finlay, PhD a, Dan L. Romanyk, PhD a, Andrew R. Martin, PhD a,
a The Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Alberta, Edmonton, Canada 
b Lovelace Biomedical, Albuquerque, NM, USA 

Address correspondence to Andrew R. Martin, PhD, 10-324 Donadeo Innovation Centre for Engineering, 9211-116 St, Edmonton, Alberta, Canada, T6G 2H510-324 Donadeo Innovation Centre for Engineering9211-116 St, EdmontonAlbertaT6G 2H5Canada

Highlights

Using a customized set-up employing an Electrical Low Pressure Impactor, the size-specific filtration efficiency, pressure drop, and filter quality of children's masks (surgical, KN95, 100% cotton, and partially-cotton-based masks) were tested at face velocities representative of adults and school-aged children.
As with adults’ masks, children's nonwoven masks (such as surgical and KN95) showed a higher filtration efficiency and filter quality than woven masks.
In accordance with the single fiber theory, the lower face velocity for school-aged children yielded a higher filtration efficiency and lower pressure drop, but FE at particle sizes larger than 0.04 µm was low for woven masks.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Background

Differences in physiology and breathing patterns between children and adults lead to disparate responses to aerosols of varying sizes. No standardized method exists for measuring the filtration efficiency (FE) of children's masks to reflect such differences.

Methods

Using an adult N95 mask as a control and two different face velocities (vf) (9.3 cm/s representing adults and 4.0 cm/s representing school-aged children), we tested the pressure drop (ΔP) through children's nonwoven masks (surgical and KN95) and children's woven masks (100% cotton and partially-cotton-based masks), as well as their size-specific FE between aerodynamic particle diameters of 0.02 and 2.01 μm.

Results

All three types of mask showed a 1 to 9% absolute increase in minimum FE at the lower vf and a significant decrease in ΔP. For children's surgical masks the increase in FE was significant for most of the examined particle sizes, but for children's woven masks the increase was limited to particles smaller than 0.04 μm.

Conclusions

Lower vf for children is likely to lead to a higher FE, lower ΔP, and consequently higher filter qualities in children's masks. For woven masks, the FE for particles larger than 0.04 μm was low (typically <50%) for both vf‘s studied.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key Words : Masks, Filtration Efficiency, Children, Woven, Nonwoven


Plan


 Funding/Support: This work was funded through an Alliance Grant from the Canadian Natural Sciences and Engineering Research Council.
 Conflicts of Interest: None to report.


© 2023  Association for Professionals in Infection Control and Epidemiology, Inc.. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
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Vol 51 - N° 8

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