Come previsto dal protocollo sui campioni conferiti sono stati eseguiti i seguenti test:

(1)

Certificazione ISO 9001

riferita alle sedi di Palmanova e Sede di Pordenone Cert. N. 0023.2020

Certificazione ISO14001

riferita alla sede di Palmanova Via Cairoli 14 Cert. N. 0030.2020

ARPAFVG | SEDE LEGALE: VIA CAIROLI, 14 33057 PALMANOVA (UD) | P.IVA E CF: 02096520305 | PEC: arpa@certregione.fvg.it

Oggetto: trasmissione risultati su materiali destinati alla produzione di mascherine chirurgiche.

Si trasmette, in allegato, la relazione pervenuta dal Dipartimento Politecnico di Ingegneria e Architettura dell’Università degli Studi di Udine, contenenti i risultati dei test effettuati sul campione di tessuto consegnato unitamente alla scheda tecnica all’atto dell’accettazione avvenuta in data 17/04/2020 presso il laboratorio di ARPA FVG sito in via Colugna, 42 a Udine.

Il campione è stato registrato con num. protocollo 4512/2020 e conferito presso il laboratorio dell’Università di Udine, come previsto dal protocollo tecnico pubblicato sul sito internet istituzionale di ARPA FVG.

Richiedente: Essericami srl

Tipologia: 2 strati di cotone 100% con interposto 1 strato di TNT Spunbound 100% Poliestere 45 gr/m²

Come previsto dal protocollo sui campioni conferiti sono stati eseguiti i seguenti test:

1. Osservazione preliminare al microscopio elettronico (FESEM)

Le risultanze del test indicano che il materiale filtrante, di cui alla scheda tecnica consegnata in ARPA FVG e allegata alla presente, è composto da due strati di cotone costituito da fibre di diametro medio di 12±2,2 μm e da uno strato di tessuto non tessuto costituito da fibre di diametro medio di 17,9±3 μm.

2. Misura dell’efficienza di filtrazione (PFE)

La capacità filtrante del campione a 5 micron è risultata pari a 97,5%.

Le risultanze del test indicano che l’efficienza globale di filtrazione, valutata con il test riportato nel protocollo operativo allegato, è risultata pari a 97,5%.

SOC Laboratorio

SOS Laboratorio analisi ambientali e matrici sanitarie Responsabile del procedimento:

dott. Marco Dizorz

tel. 0432 1918174- fax 0432/1918133 e-mail marco.dizorz@arpa.fvg.it Responsabile dell’istruttoria:

dott. Jari Falomo

tel. 0432 1918308 - Fax: 0432/1918133 e-mail: jari.falomo@arpa.fvg.it

GEN/INT 0004426 ARPA - FVG

Prot . 0011981 / P / GEN/ LAB_AS Data : 30/04/2020 16:35:09

Classifica :

(2)

Certificazione ISO 9001

riferita alle sedi di Palmanova e Sede di Pordenone Cert. N. 0023.2020

Certificazione ISO14001

riferita alla sede di Palmanova Via Cairoli 14 Cert. N. 0030.2020

Si precisa che il test del PFE è stato eseguito in alternativa al test BFE riportato dalla norma UNI EN 14683:2019. Per la valutazione delle risultanze del test del PFE, ai sensi del comma 2 dall’art.15 del DL n.18 del 17/03/2020 (per le mascherine chirurgiche classificate come dispositivi medici), si rimanda alla validazione da parte dall’Istituto Superiore di Sanità, così come indicato nell’articolo citato.

3. Test di respirabilità (perdite di carico) - Pressione differenziale (Pa/cm²)

Le risultanze del test indicano che la perdita di carico, valutata con le modalità riportate nel protocollo operativo allegato, è risultata pari a 32,9 Pa/cm².

Considerando la tabella 1 cap. 5.2.7 della norma UNI EN 14683:2019, il materiale testato rientra nella categoria P<40 Pa/cm².

4. Test di pulizia Microbica (Microbial cleanliness)

Il test di pulizia microbica è stato effettuato sulle mascherine fornite nell’imballaggio primario originale. I risultati ottenuti, riportati nel rapporto di prova allegato, evidenziano valori superiori rispetto a quelli indicati nella tabella 1 cap. 5.2.7 della norma UNI EN 14683:2019.

Si sottolinea che la quanto indicato nella presente nota non rappresenta o sostituisce in nessun modo alcuna certificazione di conformità alle norme tecniche di settore, né la validazione dell’ISS e/o dell’INAIL, così come indicato nei commi 2 e 3 dell’art. 15 del D. L. n. 18 del 17 marzo 2020. I test ed i relativi esiti qui riportati hanno lo scopo unicamente di effettuare una valutazione preliminare delle caratteristiche dei materiali e dei dispositivi proposti dalle aziende interessate alla loro produzione ai sensi dell’art. 16 del D.

L. n. 18 del 17 marzo 2020 e al fine di verificare quali possano essere potenzialmente ritenuti idonei dall’ISS e/o dall’INAIL, quindi derogati dal Ministero della Salute.

Distinti saluti.

Il Responsabile del Laboratorio analisi ambientali e matrici sanitarie

dott. Marco Dizorz

(documento informatico sottoscritto con firma digitale ai sensi del d.lgs. 82/2005)

Allegati:

- relazione UNI UD - protocollo operativo

- rapporto di prova 4512/2020

- scheda tecnica consegnata unitamente al materiale da testare

- pubblicazione: Rengasamy et al (2017) A comparison of facemask and respirator filtration test methods. Journal of Occupational and Environmental Hygiene 14:2, pages 92-103.

(3)

Esito dei test prestazionali eseguiti secondo la metodologia descritta nel protocollo di misure concordato tra UNIUD e ARPA

Scheda tecnica: campione n. protocollo 4512

Descrizione: 2 strati di cotone 100% con interposto 1 strato di TNT (100% poliestere 45g/m

²

) 1. Analisi morfologica del tessuto filtrante

Osservazione al microscopio elettronico: La mascherina è composta da 2 strati di cotone con fibre di diametro medio di 12±2.2 e di 1 strato di tessuto non tessuto con fibre di diametro medio di 17.9±3μm.

Micrografie SEM del tessuto in cotone

Micrografie SEM del tessuto non tessuto

2. Analisi efficienza filtrante

Efficienza % Dp ≤ 1 µm Dp ≤ 3 µm Dp ≤ 5 µm Totale

P4512 53.0% 96.1% 97.5% 97.5%

Chirurgica (EN14693- tipo II) 88.2% 99.4% 99.8% 99.8%

3. Analisi respirabilità

Portata d’aria Area campione Perdita di carico Perdita di carico/area

8 L/min 4.9 cm

²

1.61 mbar 32.9 Pa/cm

²

(4)

Protocollo di valutazione efficienza mascherine filtranti sviluppato in collaborazione tra Uniud-DPIA e ARPA

PREMESSA

Il protocollo si ispira alle norme tecniche di settore UNI EN 14683:2019, UNI EN 149:2009 e UNI EN13274.

In particolare, prende a riferimento la norma UNI-EN 14683: 2019+AC Maschere facciali ad uso medico - Requisiti e metodi di prova (ottobre 2019) che specifica i requisiti di fabbricazione,

progettazione e prestazione e i metodi di prova per le maschere facciali ad uso medico destinate a limitare la trasmissione di agenti infettivi tra pazienti e personale clinico durante gli interventi chirurgici e altri contesti medici con requisiti simili. Prendendo a riferimento la citata norma, il protocollo sviluppato da UNIUD-ARPA, utilizzando la tecnologia a disposizione, si adatta al particolare contesto sanitario determinato dall’urgenza di reperire e verificare la funzionalità di presidi sanitari in seguito all’epidemia Covid-19, semplificando per quanto possibile la procedura di test e fornendo una valutazione tecnica correlata alla funzionalità ed efficienza delle maschere facciali.

Limitatamente alle mascherine di Tipo I e II, che sono quelle il cui utilizzo è indicato per pazienti e altre persone (non personale sanitario) per ridurre il rischio di diffusione dell’infezione soprattutto in situazioni di epidemia e pandemia, la norma prevede l’accertamento delle prestazioni delle

mascherine filtranti in termini di:

1. Pressione differenziale (test di respirabilità): dP <40 Pa/cm² 2. Efficienza di filtrazione batterica: ≥ 95% (Tipo I), ≥ 98% (Tipo II)

Le modalità di esecuzione dei test indicate negli Allegati B e C della norma tecnica UNI EN 14683 prevedono:

1. Test di riferimento per la misura di pressione differenziale

Misura di pressione con manometro differenziale tra monte e valle della mascherina in un dispositivo di test costituito da:

1. Misuratore di portata in grado di misurare una portata d’aria di 8 L/min 2. Manometro differenziale (ad acqua o digitale)

3. Pompa elettrica a vuoto

4. Valvola per la regolazione del flusso

5. Porta-campione: il porta-campione deve avere un diametro interno (25 ± 1) mm in modo da realizzare un’area di test pari a 4.9 cm²

I campioni da testare possono essere mascherine intere o parte di una mascherina, completa di tutti gli strati. La mascherina (o parte) deve essere testata in configurazione distesa. Il test deve essere realizzato con flusso d’aria che attraversa la maschera dall’interno verso l’esterno.

Il numero minimo di campioni da testare è 5.

L’esecuzione dei test prevede:

 Il posizionamento della mascherina.

 La sigillatura del sistema con campione in posizione in modo da evitare trafilamenti di aria.

 La regolazione della portata d’aria al valore di 8 L/min.

(5)

 La misura della pressione differenziale dal manometro.

Per ogni campione, il valore di pressione differenziale letto dal manometro viene diviso per l’area di test (4.9 cm²) per ottenere il valore di riferimento da confrontare con la soglia di 40 (espressa in ΔP/cm²)

Note:

 La condizione di idoneità della mascherina corrisponde ad una perdita di carico ΔP <196 Pa (=40*4.9) (1.96 mbar) valutata a 8 L/min (velocità di filtrazione pari a v=0.2721 m/s).

 La differenza di pressione rilevabile su un campione di qualsiasi altra dimensione a parità di velocità di filtrazione non cambia.

 Per un mezzo filtrante, la valutazione della differenza di pressione non dipende dalla direzione di attraversamento del flusso.

2. Test di riferimento per la misura della efficienza di filtrazione batterica

Misura di efficienza di abbattimento della carica batterica contenuta in gocce di aerosol che possono penetrare attraverso la mascherina all’interno del sistema respiratorio.

Il dispositivo di test è costituito da:

1. Pompa peristaltica o a siringa, per alimentare 0,01 mL/min di soluzione al nebulizzatore.

2. Nebulizzatore, in grado di generare un aerosol con diametro medio in massa (MMD, mean mass diameter) pari a (3,0 ± 0,3) μm.

3. Aerosol chamber, tubo trasparente di lunghezza 600 mm e diametro esterno 80 mm (area interna circa 49 cm²).

4. Campione da testare, area esposta al flusso pari a 49 cm²(sezione del tubo).

5. Misuratore di portata, in grado di misurare una portata pari a 28,3 L/min.

6. Misuratore di pressione, capace di misurare una pressione di 35 kPa con accuratezza di

± 1 kPa.

7. Impattore di Andersen a 6 stadi, per raccogliere le goccioline di diversa taglia alimentate dal nebulizzatore.

8. Pompa a vuoto, in grado di mantenere un flusso fino a 57 L/min.

La soluzione da alimentare al nebulizzatore è caricata di una coltura batterica (Staphylococcus aureus). Le gocce generate dal nebulizzatore e sospese nella corrente di aria vengono trascinate verso la mascherina. Quelle che riescono a passare, vengono depositate in modo selettivo su appositi dischi di coltura presenti nei diversi stadi dell’impattore (P1≥7.00 μm, P2≥4.70 μm, P3≥3.30 μm, P4≥2.10 μm, P5≥1.10 μm, P6≥0,65 μm). Le gocce depositate su ogni disco a fine test vengono incubate a (37 ± 2)°C per un periodo da (20 fino a 52) h per favorire la crescita della carica batterica permettendone la conta.

L’efficienza di abbattimento si ricava dalla valutazione della crescita di carica batterica misurata in assenza di mezzo filtrante (C, test di controllo, da realizzarsi 2 volte per calcolare un valore medio) e in presenza di mezzo filtrante (T):

B = (C − T) / C × 100

Ogni campione i materiale filtrante da testare deve avere dimensioni minime 100 mm × 100 mm e comprendere tutti gli strati della maschera nell’ordine in cui sono presenti nella maschera. Il numero minimo di campioni da testare è pari a 5. Il test deve essere realizzato con l’interno della maschera esposto alla carica batterica.

Ogni campione dovrebbe essere condizionato a (21 ± 5) °C e (85 ± 5) % di umidità relativa per un minimo di 4 h per portarlo a condizioni di equilibrio con l’atmosfera prima del test.

(6)

L’esecuzione del test prevede:

 La regolazione del flusso attraverso il sistema a 28,3 L/min.

 L’alimentazione dell’aerosol per 1 min.

 Il mantenimento del flusso attraverso l’impattore per un altro minuto (tempo totale di test pari a 2 min).

 La rimozione dei dischi di coltura, l’incubazione per il periodo previsto e il conteggio delle colonie formatesi (CFU).

 Il calcolo dell’efficienza di filtrazione batterica sulla base del numero totale di colonie formate sui 6 dischi di coltura in condizioni di controllo (C) e in presenza di mezzo filtrante (T).

La prestazione da realizzare perché la mascherina risulti idonea è B≥ 95% (Tipo I), ≥ 98% (Tipo II)

Note:

 Velocità del flusso per questo test 0.0962 m/s.

 La prestazione da verificare è data in termini di efficienza di abbattimento globale calcolata sul numero di colonie batteriche formate sull’insieme dei 6 dischi dell’impattore. L’utilizzo dell’impattore permette di distinguere le frazioni di aerosol depositato in base alla taglia dimensionale delle gocce, raccogliendo le gocce selettivamente sui dischi (gocce ≥7.00 μm sul primo disco e gocce di taglia progressivamente descrescente nei dischi successivi).

Questa classificazione dell’aerosol serve a controllare che la taglia media in massa delle gocce alimentate dall’aerosol sia pari a 3 μm (punto B.7.9). L’utilizzo dell’impattore non è essenziale per il calcolo dell’efficienza che valuta il contributo di tutte le colonie presenti, indipendentemente dal disco su cui si sono sviluppate. L’impattore di Andersen potrebbe essere quindi sostituito da un filtro totale.

 La carica batterica è veicolata dalle gocce di soluzione e la crescita post deposizione avviene in condizioni controllate (incubazione a temperatura controllata per periodo di tempo fissato). E’ ragionevole ipotizzare che la quantità di aerosol depositato a fine test controlli la quantità di carica batterica finale misurabile dopo il periodo di incubazione.

Assumendo che il numero di colonie batteriche veicolate dalle gocce sia funzione della massa delle gocce, si ritiene che il test sull’efficienza di abbattimento/filtrazione delle gocce di aerosol possa implicitamente fornire anche la stima dell’efficienza di filtrazione batterica.

Il numero di colonie batteriche che penetrano attraverso il tessuto è proporzionale alla massa di gocce lasciate passare dal tessuto, alla velocità di crescita dei batteri e al tempo di incubazione. In condizioni di crescita controllata e tempo di crescita fissato, la

valutazione dell’efficienza di filtrazione batterica dopo incubazione può tradursi nella valutazione dell’efficienza di filtrazione globale delle gocce che veicolerebbero la carica batterica, prescindendo dal reale trasporto della carica stessa.

 L’efficienza di abbattimento della carica batterica riportata dalla norma UNI UNI EN 14683:2019+AC (rif. pag. 15, formula B.2) può pertanto essere calcolata considerando la somma della massa delle gocce di aerosol di diversa taglia penetrate (rif. pag. 14, formula B.1).

(7)

PROTOCOLLO SEMPLIFICATO ESEGUITO DA UNIUD

1. Osservazione preliminare al microscopio elettronico (Responsabile: Prof. Lorenzo Fedrizzi) I diversi tessuti che compongono la mascherina vengono esaminati al microscopio elettronico a scansione ad emissione di campo (FESEM) al fine di osservarne la trama. Infatti, le dimensioni delle fibre e la trama del tessuto determinano il comportamento delle mascherine nelle prove prestazionali.

L’osservazione al microscopio elettronico, pur non prevista dalle norme di riferimento, permette di ottenere informazioni sul diametro medio e sulla disposizione delle fibre che compongono ogni tessuto nonché sugli interstizi esistenti tra le diverse fibre. Il FESEM, avendo una buona profondità di campo riesce a mettere contemporaneamente a fuoco fibre che appartengono a diversi piani all’interno del tessuto.

A tale scopo, campioni di tessuto, ricavati dai diversi strati che compongono le mascherine, vengono stesi su nastro conduttore ed osservati al FESEM in modalità di elettroni secondari, a 5 keV ed a diversi ingrandimenti in funzione del tessuto osservato. Dalle micrografie ottenute si può misurare il diametro delle fibre che compongono il tessuto e, utilizzando un apposito software di cui lo strumento è dotato, si può ottenere una stima delle dimensioni medie degli interstizi esistenti tra le fibre.

Figura 1: Esempio di visualizzazione di fibre di tessuto filtrante al microscopio elettronico.

2. Misura dell’efficienza di filtrazione (Responsabile Prof. Marina Campolo)

Il protocollo è stato sviluppato in analogia a quanto previsto dalla norma UNI-EN 14683: 2019+AC Maschere facciali ad uso medico - Requisiti e metodi di prova (ottobre 2019), adattando la norma come indicato in premessa e semplificando per quanto ammissibile la procedura di test secondo quanto illustrato nelle Note della sezione precedente.

Il dispositivo di test è costituito da:

1. Nebulizzatore, in grado di generare un aerosol con diametro medio in massa (MMD, mean mass diameter) pari a (3,0 ± 0,3) μm.

2. Aerosol chamber, tubo trasparente di lunghezza 600 mm e diametro esterno 80 mm (area interna circa 49 cm²).

3. Campione da testare, area esposta al flusso pari a 49 cm²(sezione del tubo).

4. Camera di valle, tubo trasparente di lunghezza 600 mm e diametro esterno 80 mm.

5. Misuratore di portata, in grado di misurare una portata pari a 28,3 L/min.

6. Misuratore di pressione differenziale, capace di misurare una pressione differenziale tra 0-50 mbar.

7. Pompa a vuoto, in grado di mantenere un flusso fino a 57 L/min.

(8)

8. Contatori ottici di particelle (2), in grado di campionare il flusso uno a monte e uno a valle del tessuto filtrante da testare.

Per la prova di efficienza, la portata della pompa a vuoto è regolata ad un valore pari a 28.3 L/min.

Il nebulizzatore, caricato con acqua distillata e collocato all’imbocco dell’aerosol chamber, genera le gocce (MMD=3 μm) che vengono trascinate dal flusso verso la mascherina. A monte della mascherina, il condotto di campionamento del primo contatore di particelle preleva 1.2 L/min dal flusso per la misura di concentrazione di aerosol, rilevandone numero e dimensione e permettendo di quantificare la massa di gocce alimentata alla mascherina (M). Le gocce che riescono ad

attraversare il mezzo filtrante, risultano sospese nel flusso d’aria che attraversa la camera di valle.

Il condotto di campionamento del secondo contatore di particelle preleva 1.2 L/min da questo flusso per la misura di concentrazione di aerosol che hanno attraversato il mezzo filtrante, rilevando numero, dimensione e massa delle gocce presenti (V).

L’efficienza di abbattimento si ricava dalla valutazione della massa delle gocce presenti a monte, M, e a valle, V, della mascherina:

B = (M − V) / M × 100

Le due quantità M e V devono risultare uguali in un test di controllo effettuato in assenza di mezzo filtrante. La quantità di monte dovrebbe risultare anche abbastanza stabile nel tempo (dipende dal tasso di atomizzazione del nebulizzatore) e pressoché indipendente dalla tipologia di campione testato.

La prova di efficienza consisterà di 2 fasi: la produzione dell’aerosol (nebulizzatore acceso, 1 min) e fase di rilassamento (nebulizzatore spento, 1 min). I contatori ottici di particelle funzionanti in continuo per i 2 minuti permetteranno di campionare il flusso ogni 6 s. Ognuna delle misure di distribuzione di massa realizzate nel periodo di prova sarà utilizzata per fare la somma della quantità di aerosol alimentato e penetrato durante la prova.

Per ogni mascherina la prova sarà ripetuta 3 volte, lasciando 1 minuto la maschera esposta al solo flusso d’aria tra una prova e l’altra. La ripetizione delle prove sulla stessa maschera permette di verificare se c’è un decadimento delle prestazioni nel tempo a fronte dell’accumulo di aerosol sulla mascherina. Incertezza della misura stimata a ±10% del valore riportato.

Il numero minimo di campioni da testare è pari a 5.

L’efficienza di filtrazione sarà valutata come media dei valori registrati (durante le prove) sui diversi campioni. I risultati possono essere espressi come efficienza di filtrazione in funzione del diametro delle gocce filtrate (Figura 2). L’incertezza della misura è stimata a ±10% del valore riportato.

Riassumendo, l’esecuzione del test prevede la valutazione dell’efficienza di filtrazione tramite la seguente sequenza procedurale:

 Stato del sistema: pompa accesa, nebulizzatore pronto, contatori ottici in stand-by.

 Attivazione contatori ottici (OPC), accensione nebulizzatore.

 Mantenimento dell’erogazione dell’aerosol per 1 min e acquisizione dei dati OPC.

 Spegnimento nebulizzatore, acquisizione dati OPC per ulteriore 1 min.

 OPC in stand-by per 1 min.

 Ripetizione del ciclo per 3 volte.

 Spegnimento pompa, sostituzione campione, riempimento aerosol.

(9)

Figura 2. Efficienza di filtrazione vs diametro delle gocce filtrate

3. Test di respirabilità (perdite di carico) in base alla norma tecnica UNI EN14683, Allegato C (Responsabile Prof. Luca Casarsa)

Ogni campione di materiale filtrante da testare è collocato in una cella di misura costituita da due porzioni di tubo (diametro 25 mm) collegate da una flangia. Le dimensioni del campione devono essere sufficienti per permettere l’ancoraggio nello spazio compreso tra le due flange. Il materiale filtrante deve comprendere tutti gli strati della maschera nell’ordine in cui sono presenti. Il test è realizzato con il flusso che attraversa la maschera dall’interno verso l’esterno. I campioni non saranno pre-condizionati.

In prossimità delle flange sono realizzate le prese di pressione collegate al misuratore di pressione differenziale.

La prova verrà realizzata a diverse portate, registrando il valore di portata e il valore della perdita di carico indicata dal misuratore di pressione differenziale. L’insieme delle misure permetterà di costruire la curva della perdita di carico per il materiale filtrante, da utilizzare per valutare la perdita di carico alla portata di 8 L/min (velocità di filtrazione v=0.2721 m/s) da utilizzare per fornire il risultato della prova di respirabilità. I valori di perdite di carico hanno una accuratezza stimata a

±5% del valore riportato.

(10)

RAPPORTO DI PROVA N.4512/2020

30 aprile 2020 Udine,

Materiali diversi CAMPIONE DI:

RICHIEDENTE:

PRELEVATORE:

PRELEVAMENTO:

Conformità in accettazione:

Si X No

Materiali diversi

PRIVATO

PRIVATO: riferimenti riportati nel punto di prelievo

Emergenza Covid19 / Campionamento a cura del prelevatore Motivo/Procedura:

Data prelievo: 17/04/2020 Codice punto:

Emergenza Covid19 - Emergenza Covid19: campioni mascherine ESSERICAMI - mascherine 2 strati cotone 100% 1 strato TNT Spunbond 100% poliestere Via A. Marcuzzi z.i. 49 Fagagna UD 22617

NOTE: 2 strati cotone 100%1 strato TNT Spunbond 100% poliestere

I dati riguardanti l’anagrafica del campione sono stati forniti dal cliente. Il laboratorio non è responsabile della veridicità dei dati indicati.

Data

accettazione: 17/04/2020 Data inizio prove: 23/04/2020 Data fine prove:

30/04/2020

Limite di legge Unità di misura

Incertezza Risultato

Prova Metodo

(1)

≤ 30 UFC/g

Pulizia microbica (1a unità campionaria) 37 UNI EN 14683:2019

(1)

≤ 30 UFC/g

(1)

≤ 30 UFC/g

Pagina 1 di 2 M1101-01 – Ed.1 – rev.2 21.11.19

Laboratorio analisi ambientali e matrici sanitarie Via Colugna, 42 - 33100 Udine

Tel. 04321918112 | Fax 04321918134

(11)

RAPPORTO DI PROVA N.4512/2020

Limite di legge Unità di misura

Incertezza Risultato

Prova Metodo

(1)

≤ 30 UFC/g

(1)

≤ 30 UFC/g

(1) UNI EN 14683:2019

Il valore dell'incertezza per le prove microbiologiche relative alla matrice acqua viene espresso come intervallo di fiducia al 95%

corrispondente ad un fattore di copertura pari a 2

AVVERTENZE: Il presente rapporto riguarda esclusivamente il campione sottoposto a prova e non può essere riprodotto parzialmente se non previa approvazione scritta da parte di questo Laboratorio. L’incertezza estesa, ove riportata, è calcolata al livello di confidenza del 95%, corrispondente ad un fattore di copertura pari a 2. I campioni non soggetti a norme o procedure specifiche vengono conservati per un minimo di 60 giorni consecutivi della data di emissione del rapporto di prova.

Per le prove microbiologiche su matrice acquosa, in accordo con la norma ISO 8199:2018 par. 9.1.8.4, per i valori compresi fra 1 e 9 UFC/volume compresi, il risultato viene espresso senza l’incertezza di misura.

Se il campionamento è eseguito dal cliente, i risultati si riferiscono al campione così come ricevuto.

Responsabile delle prove biologiche dott.ssa Marinella Franchi

GIUDIZIO DI CONFORMITA': i risultati ottenuti evidenziano valori superiori rispetto a quelli indicati nella tabella 1 cap.5.2.7 della norma UNI EN 14683:2019.

(documento informatico sottoscritto con firma digitale ai sensi del d.lgs. 82/2005)

Il Responsabile del Laboratorio dott. Marco Dizorz

_____________________________________________FINE RAPPORTO DI PROVA_____________________________________________

Pagina 2 di 2 M1101-01 – Ed.1 – rev.2 21.11.19

Laboratorio analisi ambientali e matrici sanitarie Via Colugna, 42 - 33100 Udine

Tel. 04321918112 | Fax 04321918134

(12)

JOURNAL OF OCCUPATIONAL AND ENVIRONMENTAL HYGIENE

, VOL. , NO. , –

http://dx.doi.org/./..

A comparison of facemask and respirator filtration test methods

Samy Rengasamy^a, Ronald Shaffer^a, Brandon Williams^b, and Sarah Smit^b

aNational Institute for Occupational Safety and Health, National Personal Protective Technology Laboratory, Pittsburgh, Pennsylvania;^bNelson Laboratory, Salt Lake City, Salt Lake City, Utah

KEYWORDS

Bacterial filtration efficiency (BFE); N respirator; NIOSH NaCl efficiency; particle filtration efficiency (PFE);

surgical N respirator; viral ﬁltration eﬃciency (VFE) ABSTRACT

NIOSH published a Federal Register Notice to explore the possibility of incorporating FDA required filtration tests for surgical masks (SMs) in the 42 CFR Part 84 respirator certification process. There have been no published studies comparing the filtration efficiency test methods used for NIOSH certification of N95 filtering facepiece respirators (N95 FFRs) with those used by the FDA for clearance of SMs. To address this issue, filtration efficiencies of “N95 FFRs” including six N95 FFR models and three surgical N95 FFR models, and three SM models were measured using the NIOSH NaCl aerosol test method, and FDA required particulate filtration efficiency (PFE) and bacterial filtration efficiency (BFE) methods, and viral filtration efficiency (VFE) method. Five samples of each model were tested using each method.

Both PFE and BFE tests were done using unneutralized particles as per FDA guidance document. PFE was measured using 0.1µm size polystyrene latex particles and BFE with ∼3.0 µm size particles contain- ingStaphylococcus aureus bacteria. VFE was obtained using ∼3.0 µm size particles containing phiX 174 as the challenge virus andEscherichia coli as the host. Results showed that the efficiencies measured by the NIOSH NaCl method for “N95 FFRs”were from 98.15–99.68% compared to 99.74–99.99% for PFE, 99.62–99.9% for BFE, and 99.8–99.9% for VFE methods. Efficiencies by the NIOSH NaCl method were significantly (p= <0.05) lower than the other methods. SMs showed lower efficiencies (54.72–88.40%) than “N95 FFRs” measured by the NIOSH NaCl method, while PFE, BFE, and VFE methods produced no significant difference. The above results show that the NIOSH NaCl method is relatively conservative and is able to identify poorly performing filtration devices. The higher efficiencies obtained using PFE, BFE and VFE methods show that adding these supplemental particle penetration methods will not improve respirator certification.

Introduction

The Occupational Safety and Health Administration (OSHA) mandates a respiratory protection program in workplaces, which requires the use of National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)-approved respirators^[1] to reduce the inhalation of contaminant aerosol particles. In the last decade, respiratory protection has become an increasingly important issue in healthcare as respirators have routinely become an integral compo- nent of infection control to protect workers from diseases caused by respiratory pathogens. Healthcare workers are advised to wear NIOSH-certified respirators during close contact with patients with an aerosol-transmitted disease such as tuberculous^[2]and measles^[3]and during aerosol generating procedures done on patients with influenza^[4]

and Ebola.^[5]

CONTACT Samy Rengasamy rda@cdc.gov National Institute for Occupational Safety and Health, National Personal Protective Technology Laboratory,

 Cochrans Mill Road, Pittsburgh, PA .

Supplemental data for this article can be accessed at tandfonline.com/uoeh. AIHA and ACGIH members may also access supplementary material at http://oeh.tandfonline.com/.

NIOSH tests the filtration efficiency of particulate- filtering, air-purifying respirators for certification pur- poses. NIOSH approves N-, R-, and P-series non-powered air-purifying respirators, each at 95, 99, and 99.97% filtration efficiency levels under 42 CFR Part 84.^[6]N95 filtering facepiece respirators (FFRs) are commonly used in industrial workplaces. To measure the filtration efficiency, N-series FFRs are tested at a flow rate of 85 L/min using a charge neutralized polydisperse sodium chloride (NaCl) aerosol with a count median diameter (CMD) of 0.075

± 0.02 µm and a geometric standard deviation (GSD) of less than 1.86.^[7]NIOSH certification testing is considered as more stringent or worst-case method, because of the use of charge neutralized aerosol size close to the most penetrating particle size (MPPS) (∼0.050 µm for N-type respirators) at relatively higher flow rate (face velocity) to

This article not subject to US copyright law.

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JOURNAL OF OCCUPATIONAL AND ENVIRONMENTAL HYGIENE 93

produce maximum penetration or conservative filtration efficiency.^[8–10]

Surgical masks (SMs) are cleared by the Food and Drug Administration (FDA). FDA does not do any testing; but reviews the information supplied by the manufacturers in their 510(k) premarket application. Manufacturers submit test results for fluid resistance, filtration efficiency for polystyrene latex (PSL) and Staphylococcus aureus bacte- rial aerosol particles, differential pressure and flammability for SMs clearance. These devices are used by healthcare personnel during medical procedures to protect both the patient and the healthcare personnel from the transfer of infectious microorganisms, body fluids and particulate material.^[11] A SM is used as a physical barrier to body fluids and larger droplets in healthcare activities.

FDA also clears surgical N95 respirators for healthcare purpose. A surgical N95 FFR offers the protection of both an N95 FFR and a SM. These respirators are approved as N95 respirators by NIOSH first and then cleared by the FDA for fluid resistance and flammability properties. Because NIOSH certification of N95 respirators includes filtration efficiency and pressure difference tests, the FDA guidance document states that a NIOSH certification number may be submitted in lieu of the efficiency testing using PFE and BFE. Manufacturers submit only some N95 FFR models for FDA clearance as surgical N95 respirators.

Manufacturers obtain the efficiency data from third- party independent testing laboratories. For PFE testing unneutralized 0.1µm polystyrene latex particles are used as per FDA guidance document^[11] at 0.5 to 25 cm/sec face velocities as recommended by the ASTM F2299 standard.^[12]BFE is measured using unneutralized S. aureus bacteria contained within an aerosol droplet with a mean particle size of 3± 0.3 µm diameter at a flow rate of 28.3 L/min as per FDA guidance and ASTM F2101 method.^[13]Both PFE and BFE are done to measure the performance requirements for materials used in the construction of medical face masks (ASTM F2100-11).^[14]

These tests represent industry practices for characteriz- ing the filtration performance of surgical mask material, not the entire mask. As indicated in the standards, these masks are not recommended for respiratory protection.

However, the PFE and BFE for SMs are misconstrued by some as methods for determining filtration efficiencies acceptable for use in testing and clearance of respiratory protection devices. In fact, it is not uncommon for FDA 510(k) applications for surgical N95 FFRs to include BFE and PFE in addition to the NIOSH certification test data.^[15,16]

One of the many challenges with the PFE and BFE test methods recommended by the FDA are that they are not

clearly described in any single document, as shown in Table 1. This table refers to several ASTM standards, but none of the test methods is strictly followed when submit- ting a 510(k) application to FDA. For example, FDA recommends the use of a whole mask for testing with 0.1µm unneutralized PSL aerosol particles for measuring PFE as described by the ASTM F1215-89 standard,^[17]which was withdrawn in 1999 and superseded by ASTM F2299 as recommended separately in ASTM F2100. On the con- trary, the ASTM F2299 specifies testing SM material with charge neutralized PSL particles in the size range 0.1–

5.0µm at a face velocity in the 0.5–25 cm/sec range. In the case of BFE testing, the FDA guidance document recommends either the ASTM F2101 standard, Mil-M369454C or modified Greene and Vesley method.^[18] This further complicates comparisons across methods because, ASTM F2101 testing is done with SM material, whereas, Greene and Vesley method uses the entire mask. The FDA guidance document does not clearly specify testing the entire mask or an area of the mask material for BFE testing.

The FDA guidance document and the ASTM standards overlook important factors necessary for measuring the filtration efficiency of SMs. The filtration efficiency of fibrous filter materials is controlled by factors including, aerosol charge, particle size distribution, face velocity and filter material charge.^[19–22]First, charge neutralized aerosol is known to produce maximum penetration (low efficiency).^[21,22]FDA refers the ASTM F1215-89 method (presently ASTM F1899) for PFE, but recommends the use of unneutralized PSL aerosol for testing. In the case of BFE, neither the FDA guidance document nor the ASTM F2101 has specified charge neutralization of the S.

aureus aerosol. However, the aerosol used in the testing is assumed to be unneutralized. The use of unneutralized aerosol particles for filtration is known to overestimate filtration efficiency. Second, face velocity is another crit- ical factor for filtration efficiency measurement.^[23] For the PFE testing, FDA guidance document recommends the ASTM F1215-89 method (presently ASTM F1899), which specifies testing at 5–25 cm/sec velocity. Filtration efficiencies at 5 and 25 cm/sec are expected to be different. The variation in PFE results may not be comparable between SMs. FDA guidance document recommends the ASTM F2101 method as one of the BFE testing methods.

As per ASTM F2101 method, BFE is tested at 28.3 L/min flow rate, while the area of the filter material is not specified. Testing filter materials with varying surface areas is likely to produce different efficiency values. Above all, the particle size distribution is an important factor when measuring filtration efficiency. The PFE and BFE tests use particles of 0.1µm (monodisperse) and 3 µm mean particle size (MPS), respectively, with no rationale behind

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94 S. RENGASAMY ET AL.

Table.Comparisonofﬁltrationtestmethods. TestSourceAerosolParticleParticleParticleAerosolFlowRateTestMaxSampleType MethodDocumentsTypeSizeChargeConcentrationDetector(FaceVelocity)TimeEﬃciency(Size) NIOSHNaClCFRpartNaCl.µmCMD (GSD<.)Neutralized<mg/mLightScattering photometerL/min(Face velocityvaries between respirators)

Maximum penetration.%Respirator(Entire mask) FDA-PFE)FDAGuidance Document(SM (k) )ASTMF - (withdrawn) )ASTMF )ASTMF

Polystyrenelatex spheres (FDAGuidance Document)

.µm(FDA Guidance Document) Unneutralized (FDAGuidance Document) Generate- particles/m anddiluteas needed(ASTM F)

Opticalparticle counter(ASTM F) Facevelocity- .–cm/sec (ASTMF)

-minInitial eﬃciency(ASTM F)

.%;Increase aerosol concentration toachieve greatereﬃcien- cies(ASTM F)

Surgicalmask (Entire mask)(FDA Guidance Document) ASTM-PFEASTMFLatexspheres.to.µm (Mono-disperse aerosol;MPS

NeutralizedGenerate- particles/m anddiluteas needed Opticalparticle counterFacevelocity- .–cm/sec–minInitial eﬃciency.%,Increase aerosol concentration toachieve greater eﬃciencies

Surgicalmask (Maskmaterial) (–mm diametercircle) FDA-BFE)FDAGuidance Document(SM (k)) )ASTMF )ASTMF

Staphylo-coccus aureus(ASTM F)

.±.µm(MPS) (ASTMF)Undeﬁned(ASTM F)±viable particlesper test(ASTM F) Six-StageViable ParticleCascade Impactor (ASTMF)

.L/min(Face velocitynot deﬁned)(ASTM F)

minaerosol exposureper test(ASTM)

.%(ASTM F)Surgicalmask (Entiremask) (FDAGuidance Document) ASTM-BFEASTMFStaphylo-coccus aureusbacteria.±.µmMPSUndeﬁned±viable particlesper test

Six-StageViable ParticleCascade Impactor

.L/min(Face velocitynot deﬁned)

minaerosol exposureper test

.%Surgicalmask (Maskmaterial) (Testmaterial areanot deﬁned;but shouldbe reported) VFENotaStandard testmethodPhiXvirus.±.µmMPS (adaptedfrom ASTMF)

Undeﬁned–plaque formingunits pertest (adaptedfrom ASTMF) Six-StageViable ParticleCascade Impactor (adaptedfrom ASTMF)

.L/min(Face velocity<. cm/sec)(per NelsonLabs) NotDeﬁned.%(adapted fromASTM F) Entiremaskor ×cmmask material(per NelsonLabs)

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those decisions. Many studies show that inert and biological aerosols are captured by similar mechanisms.^[24–26]

The filtration efficiencies are different for various size particles. Particles closer to the most penetrating particle size should be considered for measuring a conservative filtration efficiency. The lack of specific test criteria to obtain a conservative filtration efficiency may produce inconsistent results. The wide variation in test conditions with the entire mask or a portion of mask material at different velocities using different size unneutralized aerosol particles is likely to produce a range of efficiencies for different masks, which is difficult to compare.

Individuals who are not well acquainted with particle filtration mechanisms, frequently request additional evidence on inert vs biological aerosol penetration through respiratory devices. Thus, there is still interest in evaluat- ing respirator filter efficiency using test methods involv- ing a biological aerosol. However, numerous studies show that fibrous filters capture inert and biological aerosols by similar mechanisms.[24,25,27,28] Aerosol particle filtration is dependent on physical characteristics including particle size, shape, density, charge status, filter media charge, and face velocity.^]8,29]Whether the particle is “living” or

“infectious” plays no role in how well it will be collected by a filter.^[30] Once a particle is collected it will remain attached by electrostatic and van der Waals’ forces,^[24]

and although biological organisms have no capacity for moving through a filter on their own, a particle may be dislodged at higher air flow rates.^[31] Because of this information, Brosseau and Shaffer^[32] indicated that it not is necessary to test a respirator filter with a biological aerosol, but rather to focus on “worse-case” type test conditions. When properly selected and used, respirators tested using these types of filter tests should provide expected levels of protection against all types of workplace aerosols.

NIOSH published a Federal Register notice on the need for incorporating additional requirements and tests in the 42 CFR Part 84 respirator approval process.^[33] NIOSH requested evidence related to the performance of NIOSH- approved products, which are not FDA-cleared as medical devices, against alternative test methods including PFE and BFE and the exposure levels of aerosols in healthcare facilities. NIOSH also sought comparative results for testing with supplemental standard methods vs. test results obtained using the NIOSH NaCl test method. Comments to the docket^[33]revealed that no data exist on the comparative filtration efficiency of non-FDA cleared N95 FFRs and that healthcare workers also use non-FDA cleared, NIOSH-approved N95 FFRs (N95 FFRs) for protection against infectious aerosols. Surprisingly, no studies have been published directly comparing filtration efficiency test methods used for NIOSH certification of particulate

respirators with those used for FDA clearance of SMs and surgical N95 FFRs.

To address this issue, six NIOSH-approved N95 FFR models, three FDA cleared and NIOSH-approved surgical N95 FFR models, and three SM models were eval- uated for their filtration efficiency using NIOSH NaCl, PFE, BFE, and virus filtration efficiency (VFE) methods.

We hypothesize that because of the test parameters (face velocity, charge neutralization, particle size, etc.), results (filter efficiencies) obtained using the NIOSH NaCl test conditions will be lower (“more conservative”) than those from the BFE, VFE, and PFE tests (Hypothesis #1). Also, we hypothesize that there will be no systematic difference in measured filtration efficiency for BFE and VFE between FFRs that are FDA-cleared and NIOSH-certified FFRs (i.e., surgical N95 FFRs), and FFRs that are only NIOSH-certified (Hypothesis #2).

Materials and methods

Test materials

Six NIOSH-approved N95 FFR models, three surgical N95 FFR models and three SM models were chosen from the United States Strategic National Stockpile or from respirator manufacturers known to have significant market share. The manufacturers and models in parentheses are:

N95 FFRs - 3M (Model 8210), 3M (Model 9210), Moldex (Model 2200), Kimberly-Clark (Model 62126), Sperian- Willson (Model SAF-T-FIT), and US Safety (N95B240);

surgical N95 respirators - 3M (Model 1860), 3M (Model 1870) and Kimberly-Clark (Model 46727); SMs - 3M (Model 1820), Kimberly-Clark (Model 47107) and Pre- cept (15320). The N95 FFRs were labeled randomly as A, B, C, D, E, and F, the surgical N95 FFRs as G, H, and I, and the SMs as J, K, and L. None of the N95 FFRs or surgical N95 FFRs had an exhalation valve. Surgical N95 FFR models H and I were specifically chosen, because they appear to be identical to two N95 FFR models (B and E).

Area of test materials and face velocity or test material area, face velocity, and configuration Table 2shows the area, face velocity and configuration of masks used in the NIOSH NaCl, PFE, BFE, and VFE methods. Entire N95 FFR models (except model E) and surgical N95 FFR models (except model I) were tested in all four test methods. The area of other masks tested were different, because the nature of the fabric materials and the construction of some models did not per- mit the entire mask be tested. Also, it was difficult to fit some masks into the normal sample holders used for

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96 S. RENGASAMY ET AL.

Table .Face velocity, and surface area and conﬁguration of masks used in the NIOSH NaCl, PFE, BFE, and VFE test methods.

Face Velocity (cm/sec)

Type Model

NIOSH

NaCl PFE BFE VFE

N FFR A, B, C, D, F .

( cm^)

.

( cm^)

.

( cm^)

. (

cm^)

E .

( cm^)

.

( cm^)

.

( cm^)

.

( cm^) Surgical

N FFR

G, H .

( cm^)

.

( cm^)

.

( cm^)

.

( cm^)

I .

( cm^)

.

( cm^)

.

( cm^)

.

( cm^) Surgical

Mask

J, K, L .

( cm^)

.

( cm^)

.

( cm^)

.

( cm^) Numbers in parentheses show surface area of materials tested.

No shading - Entire mask ( cm^); Light shading - Mask material ( cm^) Medium shading - Mask material ( cm^); Dark shading - Mask material (

cm^)

some test methods. The surface area of a typical FFR was approximately 150 cm²as measured manually. Based on the area of the entire FFR and flow rates used for testing, face velocities 9.3 and 3.1 cm/sec were obtained for the NIOSH NaCl method, and for the other (PFE, BFE, and VFE) methods, respectively. SM models were not tested in their entirety, but samples of 100 cm², 90 cm², 45 cm²and 45 cm²areas were tested for the NIOSH NaCl, PFE, BFE and VFE measurements, corresponding to 14.2, 5.2, 10.5 and 10.5 cm/sec velocities, respectively.

Filtration efficiency tests for N95 FFRs, surgical N95 FFRs and SMs were performed by a third party independent (TPI) laboratory. Five samples of each model were tested for filter penetration separately using the NIOSH NaCl, PFE, BFE, and VFE methods. From the mean penetration value, the percentage efficiency was calculated for each model.

NIOSH NaCl filtration efficiency

Filter penetration for all devices was measured using the NIOSH NaCl aerosol method employed for certification of particulate respirators using an Automated Filter Tester (CERTITEST^R, Model 8130, TSI, Inc., St. Paul, Min- nesota). The samples were pre-conditioned at 85± 5%

relative humidity and 38± 2.5°C for 25 ± 1 hr prior to measuring filter penetration. A 2% (wt/vol) NaCl solu- tion was aerosolized, charge neutralized and then passed through the convex side of a test sample properly sealed and placed into a filter holder. The particle size ranges from 0.022–0.259µm with a count median diameter of 0.075 ± 0.020 µm and a geometric standard deviation (GSD) of less than 1.86.^[7] The concentrations of NaCl aerosol upstream and downstream of the sample were measured at 85 L/min flow rate. The full NIOSH certification test typically takes approximately 90–100 min to

load 200 mg of NaCl aerosol onto the respirator. In this study, we used an abbreviated method in which testing was stopped when the sample reached its maximum penetration level rather that continuing until the respirator was fully loaded with aerosol. Thus, the time to reach maximum penetration was different between different masks, but was typically less than 15 min. A previous study in our laboratory found that efficiencies obtained by measuring initial penetration (average of the first minute) of N95 FFRs were comparable to those done at maximum penetration at full loading conditions.^[34]The equipment was programmed to give the percentage filter penetration as shown below:

Penetration(%)

= Particle concentration downstream× 100 Particle concentration upstream

Penetration of each test sample was measured for 5 min or more time until maximum penetration was reached.

For convenience and efficiency, doing the full loading test as done by NIOSH according to 42 CFR Part 84 during certification testing was not done in these experiments.

From the percentage penetration, the efficiency was calculated as shown below:

Efficiency(%) = (100 − % Penetration)

Particulate filtration efficiency (PFE)

PFE of the different devices was measured using unneutralized 0.1 µm PSL particles as per the FDA guidance document.^[11] PFE testing was done using entire N95 FFRs and surgical N95 FFRs, and 90 cm² surgical mask material. The test velocity was within the range 1–25 cm/sec as described in the ASTM 2299 method.^[12] PSL particles were suspended in water and the aerosol was generated using a particle generator (Model PG-100) (Particle Measuring Systems (PMS), Boulder, CO). The particle generator can be adjusted to generate the desired concentration of particles for testing, which are enumer- ated using the particle counter downstream of the test sample. The aerosol was passed through a drying chamber, diluted to the required concentration (10,000–15,000 particles per cubic foot) using HEPA filtered air, and then passed through the convex side of a test sample properly sealed and placed into a filter holder. The particles were not charge neutralized for testing, per FDA guidance.^[11]

The test samples were preconditioned at 30–50% relative humidity (RH) at 21± 3°C, prior to testing.^[12]The concentrations of PSL aerosol upstream and downstream of the respirator were measured using a Model LASAIR II- 110 Laser Particle Counter (PMS) at 28.3 L/min flow rate.

The upstream and downstream counts were not measured

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simultaneously, because the equipment measures either upstream or downstream at any time. Upstream count was measured before and after measuring downstream count for each test material. Both upstream and downstream counts were measured for 1 min, 3 times, sequen- tially. PFE was calculated from the average of six upstream counts (C) and the average of three downstream counts (T) as shown below:

PFE(%) =(C − T )

C × 100

where

C= average upstream counts T= average downstream counts

PFE results range from 1–99.99% as these values are the low (<1) and high (>99.99) detection limits. Accurate data for surgical mask K could not be obtained because of excessive particulate shedding detected by the particle counter.

Bacterial filtration efficiency (BFE)

The BFE of the filter devices was measured as described by the ASTM F2101 method. Penetration was measured using the bacteria S. aureus as the challenge organism. A suspension of S. aureus was aerosolized using a nebulizer to give a challenge level of 1700–2700 colony-forming units (CFU) per test as specified by the ASTM F2101 standard. The bacterial aerosol is a water droplet containing the bacteria and not an individual bacterial particle. The particles were not charge neutralized for testing.

The test samples were preconditioned for 4 hr at 21±3°C and 85±5% RH, prior to testing. The aerosol sample was drawn through a test sample clamped into the top of a 6-stage Andersen sampler with agar plates for collection of the bacteria particles at a flow rate of 28.3 L/min for 1 min. The design of 6-stage Andersen sampler is based on the human respiratory tract, where all airborne particles greater than 0.65µm are classified aerodynamically.

The flow rate of 28.3 L/min is similar to human breath- ing flow rate to obtain deposition of particles in different stages of the Andersen sampler. A positive control with- out a test filter sample clamped into the system was used to determine the number of viable particles being used in each test. A negative control with no bacteria in the airstream was performed to determine the background

challenge in the glass aerosol chamber prior to testing.

In case of contamination, the testing system was cleaned thoroughly to reduce negative control CFU. The residual negative control (<1%) was subtracted from the test sample CFU. The positive control result was used to obtain the MPS of the test aerosol. The MPS was calculated from the particle sizes (P1-P6) and respective CFU counts (C1-C6) in the Andersen 6-stage impactor (Online supplementary Table 1), as shown below:

MPS=

6

i=1Pi× Ci

₆

j=1 × Cj + (P2 × C2) + (P3 × C3) + (P4 × C4) + (P5 × C5) + (P6 × C6) C1+ C2 + C3 + C4 + C5 + C6

The particle sizes P1–P6 represent 50% cut-off diameter (Dp50) for stages 1–6, respectively, of the Andersen Sampler. The MPS was kept at 3.0± 0.3 µm for testing the filtration efficiency. The filtration efficiency was calculated from the number of positive control CFU and test sample CFU the as shown below:

BFE(%) = (Positive control CFU − Test sample CFU ) Positive control CFU

×100.

where

Positive control CFU − average CFU with no filter Test sample CFU − average CFU with test filter

BFE results range from 1–99.9% as these values are the low (<1) and high (>99.9) detection limits which are based on the test parameters used and how the calcula- tions are performed.

Viral filtration efficiency (VFE)

VFE is not recognized as a standard test method, but has been adapted by Nelson Laboratories^[35]from the ASTM F2101 method.^[13] It was included in this study because it is sometimes used by manufacturers in their market- ing literature^[36]and in FDA 510(k) applications for N95 FFRs with an antimicrobial/antiviral agent⁽¹⁶⁾. Penetra- tion was measured using the bacteriophage phiX174 as the challenge virus and Escherichia coli bacteria as the host. A suspension of phiX174 was aerosolized in a nebulizer and each test was performed with a challenge level of 1700-2700 plaque-forming units (PFU) with a MPS of 3.0± 0.3 µm for 2 min. The virus aerosol is a water droplet containing virus and not an individual virus particle. The MPS was calculated as shown for BFE method.

The unneutralized aerosol sample was drawn through a test sample clamped into the top of a 6-stage Andersen sampler with agar plates inoculated with E. coli for col- lection. The flow rate was maintained at 28.3 L/min. The PFUs represent the number of viral aerosol particles or