개인용 보호 장비(PPE)와 마스크의 사용은 특정 호흡기 감염의 확산을 예방하고 통제하는 데 중요한 역할을 합니다. 코로나바이러스 질병(COVID-19)이 유행하는 동안 세계보건기구(WHO)는 COVID-19와 관련하여 의료 및 비의료용 마스크 사용에 대한 권고안을 발표했습니다.1
의료용 마스크에는 국제 또는 국가 표준에 따라 충족해야 하는 성능 기준이 있습니다.2 그러나 직물과 부직포를 다양하게 조합하여 만들 수 있는 비의료용 마스크에 대해서는 구체적인 지침이 없습니다.
WHO는 재질의 종류, 겹친 층수, 모양 및 직물 코팅 등 비의료용 마스크에 대한 몇 가지 특성을 정의하였습니다. FTIR(Fourier transform infrared) 및 LDIR(laser direct infrared) 화학 이미징 시스템을 사용하여 비의료용 마스크의 마스크 재질 유형, 공극 크기 및 층 구조를 식별할 수 있습니다.
여기서 애질런트 FTIR 및 LDIR 분광기를 사용해 비의료용 마스크의 속성을 분석하는 방법을 설명합니다.
FTIR은 마스크 재질을 빠르게 식별합니다
FTIR 분광법은 마스크 재질을 정확하게 식별하고 분석하는 빠르고 비파괴적인 방법을 제공합니다. ATR(attenuated total reflectance) 샘플링 액세서리를 장착한 소형 Cary 630 FTIR은 마스크에 이용된 재질의 종류를 빠르게 식별할 수 있습니다.
여기에 사용된 분석법은 적외선 라이브러리(그림 1)에 간단한 스펙트럼 매칭을 사용해 일치하는 재료 유형 목록을 반환하는 것입니다. ATR 샘플링 액세서리는 액체, 고체, 분말, 반고체 및 페이스트를 포함한 광범위한 유형의 시료을 측정할 수 있습니다.
애질런트는 현장 측정에 이상적인 4500 모델 휴대용 FTIR을 제공하고 벤치탑 Cary 630 FTIR과 동일한 분석법 및 기술을 사용합니다.
LDIR은 다층 비의료용 마스크에 대한 고해상도 화학 이미지를 제공합니다
(왼쪽) 그림 1. 다이아몬드 ATR 샘플링 액세서리(위)가 장착된 Cary 630 FTIR 기기를 사용하여 측정 중인 안면 마스크. 스펙트럼 라이브러리와 시료 스펙트럼을 일치시킨 결과(아래). 라이브러리 일치 목록이 중첩된 스펙트럼과 함께 제공.
Agilent 8700 LDIR(Laser Direct Infrared) 화학 이미징 시스템은 화학 이미징 및 스펙트럼 분석에 대한 정교한 접근 방식을 제공합니다. 8700 LDIR은 표면 구성 요소의 고해상도 화학 이미지를 얻기 위한 고도로 자동화된 기술입니다. 이 시스템은 사용자 개입이 매우 적은 로드-앤-고 접근 방식을 제공합니다.
그림 2의 예에서는 Agilent 8700 기기를 사용하여 다층 비의료용 마스크의 고해상도 화학 이미지를 얻었습니다. 10x10mm 시료 영역의 고해상도 화학 이미지를 2분 이내에 수집했습니다. 이러한 고해상도 이미지로부터 화학 정보(예: 각 층의 구조 및 공극 크기)를 추출할 수 있습니다. 이 예에서는 바깥 층의 주요 공극 크기는 750~800µm인 것으로 확인되었습니다(그림 2A). 고배율 광학 장치를 사용해 이 층에서 직경이 약 20µm인 불규칙한 모양의 작은 공극이 식별되었습니다(그림 3B).
그림 2. 보호용 안면 마스크는 일반적으로 3개의 재질 층을 가지고 있으며 내부 층은 안면에 가장 가깝게 밀착됨.
8700 LDIR 화학 이미징 시스템은 재질의 구조와 두께를 빠르게 결정할 수 있는 방법을 제공하고 비의료용 마스크의 결함을 찾아낼 수 있습니다. 여기 표시된 예에서 8700 LDIR은 1.5분 이내에 3개 층의 구조와 공극 크기를 식별했습니다.
(상단) 그림 2A Agilent 8700 (LDIR) 시스템에서 얻은 비의료용 마스크(10×10mm 시료 영역)의 3개 층에 대한 화학 이미지.
(하단)
그림 2B. 비의료용 마스크(오른쪽, 200µm)의 바깥 층 단면의 상세한 공극 이미지(왼쪽, 50µm).
참고 문헌
- World Health Organization, Interim Guidance, Advice on the use of masks in the context of COVID-19, June 2020, https://apps.who.int/iris/rest/bitstreams/1279750/retrieve
Accessed July 2020 - ASTM International, Standard Specification for Performance of Materials Used in Medical Face Masks, ASTM F2100-19e1, Book of Standards, Vol 11.03