Mekanisk filter (åndedrætsværn) - Mechanical filter (respirator)

Ansigtsmaske FFP3 med udåndingsventil

Filtrerende halvmaske, genanvendelig elastomer respirator med lyserøde udskiftelige pandekagefiltre

Partikelfilterede åndedrætsværn forsegler bedre.

Mekaniske filtre er en klasse af filter til luftrensende åndedrætsværn, der mekanisk forhindrer partikler i at nå brugerens næse og mund. De findes i flere fysiske former.

Driftsmekanisme

Små partikler zigzag på grund af brunisk bevægelse og fanges let ( diffusion ). Store partikler bliver anstrengt ( aflytning ) eller har for meget inerti til at vende og rammer en fiber ( impaktion ). Mellemstore partikler følger flowlines og er mere tilbøjelige til at komme igennem filteret; den sværeste størrelse at filtrere er 0,3 mikrometer diameter.

Filtermekanismer

Mekaniske filteråndedrætsværn tilbageholder partikler, såsom støv, der dannes under træbearbejdning eller metalbehandling, når forurenet luft føres gennem filtermaterialet. Uld bruges stadig i dag som et filter sammen med plastik, glas, cellulose og kombinationer af to eller flere af disse materialer. Da filtrene ikke kan rengøres og genbruges og har en begrænset levetid, er omkostninger og disponibilitet nøglefaktorer. Der findes engangsmodeller til engangsbrug og udskiftelige patroner.

Mekaniske filtre fjerner forurenende stoffer fra luften på følgende måder:

1. ved aflytning, når partikler, der følger en strømningslinje i luftstrømmen, kommer inden for en radius af en fiber og klæber til den;
2. ved impaktion , når større partikler ude af stand til at følge luftstrømmens buede konturer tvinges til at indlejre i en af ​​fibrene direkte; dette øges med faldende fiberseparation og højere luftstrømshastighed
3. ved en forstærkende mekanisme kaldet diffusion , hvor gasmolekyler kolliderer med de mindste partikler, især dem under 100 nm i diameter, som derved hæmmes og forsinkes i deres vej gennem filteret; denne effekt ligner brunisk bevægelse og øger sandsynligheden for, at partikler stoppes af en af ​​de to mekanismer ovenfor; den bliver dominerende ved lavere luftstrømshastigheder
4. ved at bruge elektretfiltermateriale (normalt elektrospunne plastfibre) til at tiltrække eller afvise partikler med en elektrostatisk ladning , så de er mere tilbøjelige til at kollidere med filteroverfladen
5. ved at bruge visse belægninger på fibrene, der dræber eller deaktiverer infektiøse partikler, der støder på dem (f.eks. salt)
6. ved at bruge tyngdekraften og lade partikler slå sig ned i filtermaterialet (denne effekt er typisk ubetydelig); og
7. ved at bruge partiklerne selv, efter at filteret er blevet brugt, til at fungere som et filtermedium for andre partikler.

I betragtning af kun partikler, der transporteres på en luftstrøm og et fibernetfilter, dominerer diffusion under partikelstørrelsen på 0,1 μm i diameter. Impaktion og aflytning dominerer over 0,4 μm. Ind imellem, nær den mest gennemtrængende partikelstørrelse på 0,3 um, dominerer diffusion og aflytning.

For maksimal effektivitet ved fjernelse af partikler og for at reducere modstanden mod luftstrøm gennem filteret er partikelfiltre designet til at holde luftstrømmen gennem filteret så lav som muligt. Dette opnås ved at manipulere filterets hældning og form for at give større overfladeareal.

HEPA -filter er alle filtre, der opfylder visse effektivitetsstandarder. Et HEPA -filter skal fjerne mindst 99,97% (US) eller 99,95% (EU) af alle luftbårne partikler med en aerodynamisk diameter på 0,3 μm. Både mindre og større partikler er lettere at fange og fjernes dermed med en højere effektivitet. Folk går ofte ud fra, at partikler mindre end 0,3 mikron ville være sværere at filtrere effektivt; Brownsk bevægelses fysik ved sådanne mindre størrelser øger imidlertid filtereffektiviteten (se figur).

Tværsnit af NIOSH-godkendte P95-filtre, der bruges til metalbearbejdning . Selv "rene" industrielle processer genererer ofte store mængder af skadelige partikler og kræver åndedrætsværn.

Materialer

Mekaniske filtre kan fremstilles af et fint net af syntetiske polymerfibre . Fibrene fremstilles ved smelteblæsning . Fibrene oplades, mens de blæses til frembringelse af en elektret , og lagres derefter for at danne et fiberdug af polypropylen .

Udåndingsventiler

Filtrerende ansigts halvmaske med udåndingsventil (klasse: FFP3)

Nogle masker har ventiler, der lader udåndingsluften slukke ufiltreret. Dette gør dem ubrugelige til kildebeskyttelse , som beskytter andre mod en infektion i brugerens ånde. Maskenes certificeringsgrad (som N95 eller FFP2) handler om selve masken, og det garanterer ikke nogen sikkerhed for luften, der bæres ud af bæreren gennem ventilen. En maske med ventil reducerer imidlertid indadgående lækager og forbedrer dermed bærerbeskyttelsen .

Ufiltrerede udåndingsventiler findes undertiden i både filtrerende ansigtsstykker og elastomere åndedrætsværn; PAPR'er kan aldrig fra naturens side filtrere udåndet luft og kan aldrig bruges til kildekontrol. De er generelt ikke designet til sundhedsbrug fra 2017. Under COVID-19-pandemien opfyldte masker med ufiltrerede udåndingsventiler ikke kravene i nogle obligatoriske maskeordrer. Det kan være muligt at lukke nogle ufiltrerede udåndingsventiler lukket; dette kan gøres, hvor maskemangel gør det nødvendigt.

Anvendelser

Filtrering af åndedrætsværn til ansigtsstykker

Et elastomerisk luftrensende åndedrætsværn med et halvt ansigt. Denne form for åndedrætsværn er genanvendelig, idet filtrene udskiftes med jævne mellemrum.

Engangsfiltrerende ansigtsmasker (f.eks. N95 -masker ) kasseres, når de bliver uegnede til yderligere brug på grund af hygiejniske overvejelser, overdreven modstand eller fysisk skade.

Masseproduktion af filtrerende ansigter startede i 1956. Luften blev renset med ikke -vævet filtreringsmateriale bestående af polymere fibre, der bærer en stærk elektrostatisk ladning . Respirator blev brugt i atomindustrien og derefter i andre grene af økonomien. I ~ 60 år blev mere end 6 milliarder åndedrætsværn fremstillet. Desværre overvurderede udviklerne effektiviteten ( APF 200-1000), hvilket førte til alvorlige fejl i arbejdsgivernes valg af personligt beskyttelsesudstyr .

Elastomere åndedrætsværn

Elastomere åndedrætsværn er genanvendelige enheder med udskiftelige patronfiltre, der giver lignende beskyttelse til N95 -masker. Filtrene skal udskiftes, når de er snavsede, forurenede eller tilstoppede.

De kan have udåndingsventiler. Full-face-versioner af elastomere åndedrætsværn forsegler bedre og beskytter øjnene. Montering og inspektion er afgørende for effektiviteten.

Luftrensende åndedrætsværn (PAPR'er)

PAPR'er er masker med en el-drevet blæser, der blæser luft gennem et filter til brugeren. Fordi de skaber positivt pres , behøver de ikke at være tæt monterede. PAPR filtrerer typisk ikke udstødning fra brugeren.

Mangler

Åndedrætsværn, der bruger menneskelig kraft til at filtrere udeluft, herunder mekaniske filtermasker, har det problem at gøre vejrtrækningen sværere for brugeren. Som følge heraf kan eksponering for kuldioxid overstige dens OEL'er (0,5 volumenprocent ved 8-timers skift; 1,4% ved 15 minutters eksponering) mange gange, hvor CO2-niveauerne indenfor når op til 2,6% for elastomere åndedrætsværn og op til 3,5 for FFR'er . Langvarig brug udgør en risiko for hovedpine (fra CO2) dermatitis og acne (fra fugtighed og hudkontakt). Den britiske HSE -lærebog anbefaler at begrænse brugen af ​​åndedrætsværn uden lufttilførsel til 1 time.

Næsten alle filtreringsmetoder fungerer dårligt udenfor, når miljømæssige airbourne -vandstanden er høj, hvilket forårsager mætning og tilstopning, hvilket øger vejrtrækningsmodstanden. Direktionsluftstrøm (som brugt på masker uden udåndingsventil) forværrer dette problem yderligere. Designstandarder bruges typisk kun til indendørs indstillinger. Nogle producenter anvender muligvis hydrofobe belægninger i et forsøg på at afbøde.

Filtreringsstandarder

Amerikanske standarder (N95 m.fl.)

I USA , den nationale institut for Occupational Safety and Health definerer følgende kategorier af partikelfiltre i henhold til deres NIOSH luftfiltrering rating. (Kategorier markeret med blåt er faktisk ikke blevet anvendt på nogen produkter.)

Afspil medier

En video, der beskriver N95 -certificeringstest

Derudover er HE (højeffektive) filtre klassen af ​​partikelfilter, der bruges med drevne luftrensende åndedrætsværn . Disse er 99,97% effektive mod 0,3 mikron partikler, det samme som et P100 filter.

Under COVID-19-pandemien udstedte den amerikanske arbejdsmiljøadministration en ækvivalenstabel, der gav lignende udenlandske standarder for hver amerikansk standard.

I USA er N95 respiratorer designet og/eller fremstillet af virksomheder som 3M , Honeywell , Cardinal Health , Moldex, Kimberly-Clark , Alpha Pro Tech, Gerson, Prestige Ameritech og Halyard Health . I Canada er N95'er fremstillet af AMD Medicom, Vitacore, Advanced Material Supply, Eternity og Mansfield Medical. Det taiwanske firma Makrite laver N95'er samt lignende åndedrætsværn til en række andre lande. Degil er en etiket for nogle af Makrites respiratorer.

Europæiske standarder (FFP2 m.fl.)

FFP2 masker

Ansigtsmaske FFP2 uden udåndingsventil

Europæisk standard EN 143 definerer "P" -klasserne af partikelfiltre, der kan fastgøres til en ansigtsmaske, og europæisk standard EN 149 definerer følgende klasser af "filtrering af halvmasker" eller "filtrering af ansigtsstykker" (FFP), det vil sige respiratorer, der er helt eller i det væsentlige konstrueret af filtreringsmateriale:

Både europæisk standard EN 143 og EN 149 testfilterindtrængning med tørt natriumchlorid og paraffinolie -aerosoler efter opbevaring af filtrene ved 70 ° C og -30 ° C i 24 timer hver. Standarderne omfatter test af mekanisk styrke, vejrtrækningsmodstand og tilstopning. EN 149 tester indadgående lækage mellem maske og ansigt, hvor 10 mennesker udfører 5 øvelser hver. Det afkortede gennemsnit af gennemsnitslækage fra 8 individer må ikke overstige de førnævnte værdier.

I Tyskland fremstilles FFP2 respiratorer af virksomheder som Dräger , Uvex og Core Medical. I Belgien laver Ansell ffp2 -masker. I Frankrig laver firmaet Valmy dem. I Storbritannien er virksomheden Hardshell for nylig begyndt at lave ffp2 -masker.

Andre standarder (KN95 m.fl.)

Kinesisk standard for åndedrætsværn

Ansigtsmaske KN95

Respiratorstandarder rundt om i verden falder løst i de to lejre i USA- og EU-lignende kvaliteter. Ifølge 3M svarer åndedrætsværn fremstillet i henhold til følgende standarder til amerikanske N95- eller europæiske FFP2-åndedrætsværn "til filtrering af ikke-oliebaserede partikler, f.eks. Dem, der skyldes naturbrande, PM 2.5 luftforurening, vulkanudbrud eller bioaerosoler (f.eks. Vira) ":

• Kinesisk KN95 (GB2626-2006): ligner USA. Har kategori KN (ikke-olieholdige partikler) og KP (olieholdige partikler), 90/95/100 versioner. Krav til lækager i EU-stil. I Kina fremstilles KN95 åndedrætsværn af virksomheder som Guangzhou Harley, Guangzhou Powecom, Shanghai Dasheng og FLTR.
• Koreansk 1. klasse (KMOEL - 2017-64), også omtalt som "KF94": EU -karakterer, KF 80/94/99 for anden/første/special. I Korea fremstilles KF94 åndedrætsværn af virksomheder som LG , Soomlab, Airqueen, Kleannara, Dr. Puri, Bluna og BOTN. Hongkong-virksomheden Masklab laver også respiratorer i KF-stil.
• Australian/New Zealand P2 (AS/NZ 1716: 2012): ligner EU -kvaliteter.

Den NPPTL har også offentliggjort en vejledning til anvendelse af ikke-NIOSH masker i stedet for N95 i COVID-19 -respons. OSHA har et lignende dokument. Følgende respiratorstandarder anses for at ligne N95 i USA:

• Japansk DS2/RS2 (JMHLW-Notification 214, 2018): EU-lignende kvaliteter med præfiks på to bogstaver-første bogstav D/R står for engangs eller udskiftelig; andet bogstav S/L står for tørre (NaCl) eller olieagtige ( DOP -olie ) partikler. Japanske DS2 -åndedrætsværn fremstilles af virksomheder som Hogy Medical, Koken, Shigematsu, Toyo Safety, Trusco, Vilene og Yamamoto Safety.
• Mexicansk N95 (NOM-116-2009): samme karakterer som i NIOSH.
• Brasiliansk PFF2 (ABNT/NBR 13698: 2011): EU-lignende karakterer.

Desinfektion og genbrug

Hårdtfiltrerende ansigtsmasker til ansigtsmaske er generelt designet til at være engangsbrug til 8 timers kontinuerlig eller intermitterende brug. Et laboratorium fandt ud af, at der var et fald i pasformkvaliteten efter fem på hinanden følgende donationer. Når de er fysisk for tilstoppede til at trække vejret igennem, skal de udskiftes.

Hårdt filtrerende ansigtsmasker bruges undertiden til genbrug, især under pandemier, når der er mangel. Infektiøse partikler kunne overleve på maskerne i op til 24 timer efter brugens afslutning, ifølge undersøgelser ved hjælp af modeller af SARS-CoV-2 ; I COVID-19-pandemien anbefalede den amerikanske CDC, at hvis maskerne er korte, skal hver sundhedsmedarbejder få fem masker, en der skal bruges om dagen, således at hver maske bruger mindst fem dage i en papirpose mellem hver brug. Hvis der ikke er nok masker til at gøre dette, anbefaler de at sterilisere maskerne mellem anvendelser. Nogle hospitaler har lagret brugte masker som en sikkerhedsforanstaltning. Den amerikanske CDC udsendte retningslinjer for strækning af N95-forsyninger og anbefalede udvidet brug frem for genbrug. De fremhævede risikoen for infektion ved at røre ved den forurenede ydre overflade af masken, hvilket selv professionelle ofte utilsigtet gør, og anbefalede at vaske hænder hver gang, før de rørte ved masken. For at reducere forurening af maskeoverfladen anbefalede de ansigtsskærme og bad patienterne også at bære masker ("kilemaskering").

Bortset fra tiden er andre desinfektionsmetoder blevet testet. Fysisk skade på maskerne er blevet observeret ved mikrobølgeovn, mikrobølgeovn i en damppose, lad dem sidde i fugtig varme og slå dem med for høje doser af ultraviolet bakteriedræbende bestråling (UVGI). Klorbaserede metoder, såsom klorblegemiddel , kan forårsage restlugt, afgasning af klor, når masken bliver fugtig, og i en undersøgelse kan fysisk nedbrydning af næsepuderne forårsage øget lækage. Pasform og komfort ser ikke ud til at blive skadet af UVGI, fugtig varmeinkubation og mikrobølge-genereret damp.

Nogle metoder beskadiger muligvis ikke masken synligt, men de ødelægger maskens evne til at filtrere. Dette er blevet set i forsøg på at sterilisere ved iblødsætning i sæbe og vand, opvarmning tør til 160 ° C og behandling med 70% isopropylalkohol og hydrogenperoxidgasplasma (fremstillet under vakuum med radiobølger). Den statiske elektriske ladning på mikrofibrene (som tiltrækker eller frastøder partikler, der passerer gennem masken, hvilket gør dem mere tilbøjelige til at bevæge sig sidelæns og ramme og holde sig til en fiber; se elektret ) ødelægges ved nogle rengøringsmetoder. UVGI (ultraviolet lys), kogende vanddamp og tør ovnopvarmning ser ikke ud til at reducere filtereffektiviteten, og disse metoder dekontaminerer masker med succes.

UVGI (en ultraviolet metode), ethylenoxid , tør ovnopvarmning og fordampet hydrogenperoxid er i øjeblikket de mest foretrukne metoder til brug på hospitaler, men ingen er blevet testet korrekt. Hvor nok masker er tilgængelige, foretrækkes det at cykle dem og genbruge en maske efter at have ladet den stå ubrugt i 5 dage.

Det har vist sig, at masker også kan steriliseres ved ioniserende stråling. Gammastråling og elektroner med høj energi trænger dybt ind i materialet og kan bruges til at sterilisere store partier masker inden for en kort tidsperiode. Maskerne kan steriliseres op til to gange, men skal genoplades efter hver sterilisering, da overfladeladningen går tabt ved stråling. En nylig udvikling er et sammensat stof, der kan deaktivere både biologiske og kemiske trusler

Referencer