Skutečná účinnost respirátorů při ochraně dýchacích cest


Real effectiveness of respirators in protecting airways

The present work deals with testing the effectiveness of selected respirators used in the Fire Brigade of the Czech Republic (Fireman Rescue Board of the Czech Republic). The authors measured the real protecting effectiveness of respiratory recommended for the protection of airways of persons against undesirable microscopic particles averaging up to 1μm, which can enter alveoli. The respirators were tested in persons of female and male sex with different facial shapes. The protecting effectiveness of the respiratory is expressed by a total experimental factor of close-fitting (how gastight the respirator was) under conditions of dynamic physical load.

The close-fitting factor of each respirator is determined as a relation between the penetration of aerosol particles of external environment into the respirator inner space before entering respiratory organs. The concentration of aerosol particles in external environment and their penetration concentration in the respirators was measured by the PortaCount ® Pro + Model 8038 apparatus using the software for testing air-proof quality FITPRO™ under the conditions of prescribed respiration regimen, head and face movements of the tested persons.

The experimentally determined close-fitting factors were in the range of very low values 18 up to 527 (minimum value according to OSHA 29CFR1910.134 is 100). The testing of respirators proved that their protection effectiveness is principally dependent on how correctly it is put on the face, the facial shape and possibly how smooth the face surface is. The effectiveness of the closely fitting on the face also depends on their construction and size, on head movements and changes of facial expression.

Results respirator effectiveness measurements concerning particle capture made it clear that the total protecting effectiveness of respirators depends more on a correct placement of the respirator on the face than on the penetration of aerosols through the filtration material. The choice of respirators for protection of respiratory organs should be evaluated on the basis of the fitting line construction and its effective adaptation to different facial shapes. The introduction of tests on effectiveness of the correct placement of protecting devices of airways – respirators – could become a standard procedure of the employer in securing effective protection of persons against fine aerosols (size < 1 μm), which can be encountered in their professional activity.

Keywords:

respirator – aerosol – protection factor – airways


Autoři: Š. Bernatíková 1;  K. Kachlíková 2;  R. Přichystalová 3;  L. Kocůrková 3
Působiště autorů: VŠB-TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Laboratoř výzkumu a managementu rizik, Ostrava, vedoucí pracoviště Ing. Pavel Dobeš, Ph. D. 1;  Masarykova univerzita, Správa univerzitního kampusu Bohunice, Brno, vedoucí pracoviště Ing. Pavel Brančík 2;  VŠB-TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Katedra bezpečnosti práce a procesů, Ostrava, vedoucí pracoviště prof. dr. Ing. Aleš Bernatík 3
Vyšlo v časopise: Pracov. Lék., 70, 2018, No. 3-4, s. 99-105.
Kategorie: Původní práce

Souhrn

Předložená práce se zabývá testováním účinnosti vybraných respirátorů používaných u Hasičského záchranného sboru ČR. Byla měřena skutečná ochranná účinnost respirátorů doporučovaných k ochraně dýchacích cest osob před nežádoucími mikroskopickými částicemi o průměru do 1 μm, které se můžou dostávat až do plicních sklípků. Respirátory byly testovány na osobách ženského a mužského pohlaví s různými tvary obličejů. Ochranná účinnost respirátorů je vyjádřena celkovým experimentálním faktorem těsnosti FF v podmínkách dynamické zátěže osob.

Faktor těsnosti FF každého respirátoru je stanoven jako poměr průniku aerosolových částic z vnějšího prostředí do prostoru respirátorů před vstupem do dýchacích orgánů. Koncentrace aerosolových částic ve vnějším prostředí a jejich průniková koncentrace do respirátorů byla měřena přístrojem PortaCount® Pro + Model 8038 s použitím softwaru na testování těsnosti FITPRO™ za podmínek předepsaného režimu dýchání, pohybů hlavy a obličeje testovaných osob.

Experimentálně zjištěné faktory těsnosti FF byly v rozmezí od velmi nízkých hodnot 18 až po 527 (minimální hodnota podle OSHA 29CFR1910.134 má hodnotu 100). Testování respirátorů prokázalo, že jejich ochranná účinnost je zásadně závislá na správném nasazení na obličej, dalším vlivem na těsnost je tvar obličeje a případně ne zcela hladký povrch obličeje. Účinnost těsnící linie respirátorů na obličeji závisí dále jak na jejich konstrukci a velikosti, tak i na pohybech hlavou a mimice tváře.

Výsledky měření efektivity respirátorů proti záchytu částic prokázaly, že více než na průchodnosti aerosolů přes filtrační materiál, ze kterého je respirátor zhotoven, závisí celková ochranná účinnost respirátoru na jeho správném nasazení na obličej. Výběr respirátorů pro ochranu dýchacích orgánů je zbytné posuzovat na základě konstrukce těsnící linie a jejího účinného přizpůsobení různým tvarům obličeje. Zavedení testů účinnosti správného nasazení ochranných prostředků dýchacích cest – respirátorů – by mohlo být standardním postupem zaměstnavatele při zabezpečování účinné ochrany osob proti jemným aerosolům (velikost < 1 μm), se kterými se při výkonu své profese můžou setkat.

Klíčová slova:

respirátor – aerosol – ochranný faktor – dýchací cesty

ÚVOD

Při záchranných a likvidačních pracích je třeba chránit život a zdraví nejen zachraňovaných osob, ale také zasahujících složek. Kromě kvalitního ochranného oděvu je nezbytné chránit osobními ochrannými prostředky zejména dýchací cesty. Ne vždy je nutné použít dýchací přístroje, v některých případech lze užít k ochraně dýchacích cest pouze respirátory. Jelikož se aerosoly antropogenního původu o malých velikostech s průměrem menším než 1 μm vyskytují v ovzduší čím dál častěji, je vhodné před jejich průnikem do organismu člověka chránit [1, 2]. Respirátory jsou proto používány například při vyprošťování u dopravních nehod, při řezání rozbrušovací pilou, kácení stromů nebo při záchraně osob ze sutin domu, popř. bývají použity vyšetřovateli zjišťování příčin požáru při průzkumu požářiště.

Cílem této práce bylo otestování účinnosti respirátorů používaných u HZS ČR, respektive jejich těsnosti při správném nasazení na obličej. Pro tyto účely byly vybrány tři respirátory, které jsou nejčastěji používané u hasičských záchranných sborů, byly otestovány na různých typech obličejů a dále bylo porovnáno subjektivní hodnocení uživatelů těchto respirátorů.

K prokázání stupně snížení inhalovaných mikro- a nanočástic byl použit tzv. faktor těsnosti, jehož principem je porovnání koncentrací mikroskopických částic vně respirátoru s částicemi, které se dostaly dovnitř respirátoru. Faktor těsnosti FF (Fit Factor) se vypočítá podle následující rovnice 1 [3]:


Z rovnice (1) vyplývá, že čím vyšší bude hodnota FF, tím bezpečnější je ochrana uživatele respirátoru. Ochranná účinnost filtračního materiálu je stanovena normou ČSN EN 149+A1 Ochranné prostředky dýchacích orgánů – Filtrační polomasky k ochraně proti částicím [4] pro všechny třídy. Jelikož mikroskopické částice ve vzduchu by neměly procházet přes filtry respirátoru, všechny částice, které proniknou pod respirátor, se musely dostat dovnitř přes netěsnosti [3, 5].

SOUBOR A METODIKA

Měření ochranného faktoru bylo provedeno na souboru pěti studentů Fakulty bezpečnostního inženýrství, kteří jsou dobrovolnými hasiči. Jednalo se o čtyři studenty a jednu studentku s různými typy obličejů ve věku 24–26 let. Testované osoby byly před měřením proškoleny, jak správně respirátor nasadit a také jim byl detailně vysvětlen postup měření. Charakteristika obličejů testovaných osob je uvedena v tabulce 1.

Tab. 1. Charakteristika testovaných osob [9]
Charakteristika testovaných osob [9]

Měření bylo prováděno v laboratoři monitorování pracovního ovzduší Fakulty bezpečnostního inženýrství VŠB-TU Ostrava ve Výškovicích. Místnost má rozměry 4 x 4 x 4 metry, mikroklimatické podmínky v laboratoři během měření byly: teplota 21,9 °C, relativní vlhkost 30 % a atmosférický tlak 982,9 hPa.

Přístrojem pro testování účinnosti respirátorů byl PortaCount Pro+ Model 8038 s použitím softwaru na testování těsnosti FitProTM. Dalším použitým přístrojem byl Particle Generator Model 8026, který slouží k doplnění přirozeně se vyskytující částic ve vzduchu při testování účinnosti respirátorů na přístroji PortaCount Pro+. Jako doplňující byl použit přístroj P-Trak Ultrafin Particle Counter Model 8525, který měří početní koncentraci částic o velikosti 20 nm – 1 μm v 1 cm3 ovzduší, pro kontrolu minimálního počtu částic v okolním vzduchu, která je nutná pro provedení zkoušky těsnosti. Všechny výše zmíněné přístroje jsou relativně nové s platnou kalibrací od výrobce.

Pro měření účinnosti respirátorů byly vybrány na základě konzultace 3 typy používané u HZS ČR – obrázek 1.

Testované respirátory: Respirátor SPIRO P2, 3M Aura - P2,
Dräger X-plore 1720+V [9]
Obr. 1. Testované respirátory: Respirátor SPIRO P2, 3M Aura - P2, Dräger X-plore 1720+V [9]

Jedním z kritérií výběru byla třída respirátoru FFP2, tedy střední ochrana proti netoxickým, mírně až středně toxickým pevným a kapalným aerosolům, jehož netěsnost nesmí být větší než 11 % [6, 7]. Dalším kritériem byl výdechový ventilek. Všechny vybrané respirátory jsou vyrobeny z polypropylenu a odpovídají normě ČSN EN 149:2001+A1:2009 – Ochranné prostředky dýchacích orgánů – Filtrační polomasky k ochraně proti částicím – požadavky, zkoušení a značení. Velikost dostupná v České republice je pouze jedna, a to univerzální pro všechny typy obličejů. Souhrn vlastností testovaných respirátorů je uveden v tabulce 2.

Tab. 2. Základní specifikace respirátorů [9]
Základní specifikace respirátorů [9]

Osoby s nasazeným respirátorem (dále respirátory označeny jen SPIRO, 3M a Dräger) během testování provádějí úkony simulující dynamickou činnost – obrázek 2.

Měření ochranného faktoru s respirátorem 3M Aura [9]
Obr. 2. Měření ochranného faktoru s respirátorem 3M Aura [9]

Celý test je složen z 8 cvičení podle normy OSHA 29CFR1910.134 [8], přičemž každé trvá 64 vteřin a cvičení s grimasou 15 vteřin. Cvičení jsou prováděna po sobě bez přestávky a testovanou osobu informuje o změně cvičení pípnutí přístroje. Cvičení s grimasou se provádí pro úmyslné porušení těsnosti, a následné ujištění, zda se maska dokáže před dalším cvičením vrátit do původní polohy a opět zajistit těsnost respirátoru. Úkony prováděné při testu:

  1. Normální dýchání
  2. Hluboké dýchání
  3. Otáčení hlavou ze strany na stranu
  4. Pohyb hlavou shora dolů
  5. Hlasitý hovor
  6. Grimasa
  7. Předklon
  8. Normální dýchání

Po dokončení testu se na přístroji objeví vypočtený celkový faktor těsnosti a hodnoty zjištěné u jednotlivých úkonů. Výsledky jsou automaticky uloženy do databáze. Minimální hranice faktoru těsnosti je 100, pokud je hodnota nižší, jedná se již o podlimitní hodnoty, u kterých byla těsnost nedostatečná.

Po provedeném měření testovaná osoba vyplnila dotazník subjektivních pocitů. Zde byla posuzována velikost masky, zda na obličeji seděla nebo byla velká či malá. Dále byl posuzován pocit těsnosti respirátoru, zda byly po správném nasazení masky někde znatelné netěsnosti. Dalším kritériem byla náročnost primárního nasazení masky a celková pohodlnost respirátoru. Následně bylo hodnoceno upevnění respirátoru na hlavě, zda gumové pásky k upevnění držely nebo zda po hlavě sjížděly. Posledním klasifikovaným kritériem bylo mluvení přes masku.

VÝSLEDKY

Výsledky testů jsou zaznamenány do výstupního protokolu vytvořeného softwarem FitProTM. Naměřené hodnoty faktoru těsnosti všech testovaných osob jsou přepsány do tabulky a barevně vyznačeny vyhovující (světle fialové) a nevyhovující (tmavší fialová) hodnoty. Vyhovující jsou všechny údaje, které přesáhly minimální hodnoty faktoru těsnosti 100. Pokud je hodnota nižší, jedná se o normou stanovenou nedostatečnou hodnotu faktoru těsnosti. Nevyhovující hodnoty ukazují, u kterých cvičení došlo ke vzniku netěsností respirátoru. Naměřené hodnoty faktoru těsnosti pro jednotlivé úkony jsou uvedeny v tabulce 3 pro respirátor SPIRO, v tabulce 4 pro respirátor 3M a v tabulce 5 pro respirátor Dräger.

Tab. 3. Naměřené hodnoty – respirátor SPIRO [9]
Naměřené hodnoty – respirátor SPIRO [9]

Tab. 4. Naměřené hodnoty – respirátor 3M [9]
Naměřené hodnoty – respirátor 3M [9]

Tab. 5. Naměřené hodnoty – respirátor Dräger [9]
Naměřené hodnoty – respirátor Dräger [9]

V tabulkách níže jsou sumarizovány výsledné odpovědi testovaných osob z dotazníku subjektivních pocitů, které byly vyplňovány ihned po skončení testu. Celkové vyjádření subjektivních pocitů je uvedeno v tabulce 6 pro respirátor SPIRO, v tabulce 7 pro respirátor 3M a v tabulce 8 pro respirátor Dräger.

Tab. 6. Subjektivní pocity – respirátor SPIRO [9]
Subjektivní pocity – respirátor SPIRO [9]

Tab. 7. Subjektivní pocity – respirátor 3M [9]
Subjektivní pocity – respirátor 3M [9]

Tab. 8. Subjektivní pocity – respirátor Dräger [9]
Subjektivní pocity – respirátor Dräger [9]

DISKUSE

Hodnoty celkového faktoru těsnosti získané při měření s vybranými respirátory značky SPIRO, 3M a Dräger jsou ve velmi širokém rozmezí od 18 až po 527. Vliv na tyto výsledky mělo několik faktorů. Hlavním faktorem bylo správné nasazení respirátoru, kdy vliv na těsnost mohl mít tvar obličeje a případně strniště na obličeji. Těsnost respirátoru se měnila v důsledku vykonávaných cviků během měření. V americké normě, podle které bylo měření vykonáváno, je limitní faktor těsnosti pro vhodnou masku 100.

U respirátoru SPIRO je velice dobře vidět, jak těsnost ovlivnily i krátké vousy. U této osoby během celého testu byl prokazatelně nízký faktor těsnosti. Další negativní faktor u této masky byla velikost, kdy osoba s kulatým obličejem uvedla, že jí je maska malá. Při určitých úkonech byla zaznamenaná netěsnost. Osobě č. 5 respirátor sjížděl z obličeje a to způsobilo nevyhovující faktor těsnosti u většiny cviků. Respirátor značky SPIRO měl celkový faktor těsnosti nad hranicí 100 pouze u dvou osob. Podle subjektivního hodnocení byl tento respirátor pohodlný a jednoduchý k nasazení. Dvěma osobám během měření sjížděl, ale ostatní osoby uvedly dobré připevnění na hlavě, komunikace s respirátorem nebyla nijak omezena.

Skládací respirátor značky 3M ukazoval pro prvních 5 testovacích úkonů vysoké hodnoty faktoru těsnosti (ve všech případech byly hodnoty nad limitní hranicí 100), což bylo způsobeno zachycením velkého množství aerosolových částic v důsledku dobré těsnosti masky na obličeji. Netěsnosti vznikly pouze u dvou osob po grimase, kdy se maska nedokázala vrátit do původního stavu. Jednalo se o osobu s krátkými vousy a osobu s kulatým obličejem. Celkový faktor těsnosti byl nad hranicí 100 u třech osob. Podle hodnocení v dotazníku byl respirátor velice pohodlný, dobře upevněný k hlavě a netlačil během jeho používání. Jedinou uvedenou nevýhodou bylo náročnější prvotní nasazení masky, které uvedly tři testované osoby. Komunikace s respirátorem opět nebyla nijak omezena.

Výsledky testovaného respirátoru značky Dräger ukázaly netěsnost při hlubokém dýchání u všech testovaných osob. Vliv měla opět velikost, kdy první osoba uvedla malou velikost respirátoru a třetí osoba naopak velkou velikost. Při mluvení a kývání hlavou nahoru dolů se maska vysouvala a tvořila netěsnosti, stejně jako u respirátoru SPIRO. Další vliv na tento typ respirátoru měl tvar obličeje, kdy u užších obličejů vznikly netěsnosti po cviku s grimasou. U osoby s krátkými vousy byly netěsnosti téměř po celou dobu měření. Celkový faktor těsnosti prokázal vhodnost respirátoru pouze u dvou osob. Podle dotazníku testovaných osob tento respirátor tlačil a řezal v oblasti nosu a tváří, nebyl příliš pohodlný. Upevnění vyhovovalo a drželo na hlavě pouze u dvou osob. Nasazení masky však posoudili jako jednoduché a komunikace také nebyla nijak omezena.

ZÁVĚR

Srovnáním účinnosti respirátorů bylo zjištěno, že nejdůležitějším faktorem je utěsnění respirátoru na obličeji, který závisí na správné velikosti respirátoru, tvaru obličeje i vousech na obličeji. Při zvolení nesprávné velikosti nebo v případě vousů na tváři se vytváří mezi obličejem a respirátorem netěsnosti. Při testování respirátoru Dräger bylo zjištěno, že při úkonu hluboké dýchání se u všech osob při tomto cvičení vytvořila netěsnost. Při náročné fyzické práci, kdy dochází k vyšší plicní ventilaci, je proto vhodné zvážit použití tohoto respirátoru.

Naměřené výsledky nejsou zcela jednoznačné v tom, který z testovaných respirátorů je vhodný pro univerzální použití bez ohledu na tvar obličeje. Z toho důvodu je nutné při výběru správného respirátoru brát zřetel na jeho velikost, která zjevně ovlivňuje jeho těsnost. Krátké vousy (malé strniště) byly označeny jako další negativní faktor, který významně ovlivňuje těsnost respirátoru. Tento faktor by neměl být problémem u HZS ČR, kde je podle §8 vyhlášky č. 247/2001 Sb., o organizaci a činnosti jednotek požární ochrany, ve znění pozdějších předpisů, povinností hasiče chodit hladce oholen, právě pro použití věcných prostředků k ochraně dýchacího ústrojí.

Z výsledků subjektivního hodnocení testujících osob vyplynulo, že nejkomfortnější byl respirátor značky 3M. Uživatelé ho shledali velmi pohodlným, dobře držícím na hlavě, pouze některým přišlo obtížnější prvotní nasazení. Tento respirátor lze doporučit jako ochranu dýchacích cest z hlediska subjektivního posouzení uživateli.

Vzhledem ke zjištěným skutečnostem je vhodné otestovat ochranný faktor respirátoru na kaž-dém člověku, který ho bude používat ve snaze nalézt nejvhodnější variantu k danému typu obličeje. Zavedení testů účinnosti správného nasazení ochranných prostředků dýchacích cest – respirátorů – by mohlo být standardním postupem zaměstnavatele při zabezpečování účinné ochrany osob proti jemným aerosolům (velikost < 1 μm), se kterými se při výkonu své profese můžou setkat.

Předložené výsledky byly prezentovány jako obhajoba diplomové práce Kristýny Kachlíkové s názvem Srovnání účinnosti respirátorů používaných u HZS ČR v červnu 2018 na Vysoká škole báňské – Technické univerzitě Ostrava.

Poděkování

Práce byla finančně podpořena projektem VUS4_02_VÚBP Hodnocení nebezpečnosti nanočástic na pracovištích a možnosti prevence.

Do redakce došlo dne 5. 9. 2018.

Do tisku přijato dne 20. 9. 2018.

Adresa pro korespondenci:

Ing. Šárka Bernatíková, Ph.D.

Fakulta bezpečnostního inženýrství

Laboratoř výzkumu a managementu rizik, VŠB-TU Ostrava

Lumírova 13

708 00 Ostrava

e-mail:sarka.bernatikova@vsb.cz


Zdroje

1. Skřehot, P., Rupová M. Nanobezpečnost. Praha: Výzkumný ústav bezpečnosti práce, 2011. ISBN 978-80-86973-89-0.

2. Hinds, W. C. Aerosol technology: properties, behavior, and mea-surement of airborne particles. 2nd ed. New York: Wiley, c1999. ISBN 978-0-471-19410-1.

3. Provozní a servisní manuál: PortaCount Pro+ 8038: Přístroje na testování respirátorů. TSI, 2009.

4. ČSN EN 149+A1. Ochranné prostředky dýchacích orgánů – Filtrační polomasky k ochraně proti částicím: Požadavky, zkoušení a značení. Praha: Český normalizační institut, 2009.

5. Slabotínský, J., Brádka, S. Reálná ochranná účinnost respirátorů. Časopis Společnosti krizové připravenosti zdravotnictví ČLS JEP, Krizová připravenost zdravotnictví, 2011, roč. 1., č. 2. ISSN 1804-9303. Dostupný na www: http://old.skpz.cz/files/Realna-ucinnost-respiratoru-Slabotinsky-suplement-2-2011.pdf.

6. Vojta, Z., Rucký E. Osobní ochranné pracovní pomůcky. 2. vyd. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2006. ISBN 80-86634-19-1.

7. Jak vybrat správný typ filtrační masky – respirátoru. In Pícha Safety s.r.o. – osobní ochranné prostředky[online]. Praha: Pícha Safety, 2018 [cit. 2018-03-18]. Dostupné na www: https://www.oopp.cz/gallery_produkty/dokumentace/0710-Y.pdf.

8. OSHA, Title 29 Code of federal Regulations, Part 1910, 134. Occupational Safety and Health Administration, 1998.

9. Kachlíková, K. Srovnání účinnosti respirátorů používaných u HZS ČR. Ostrava, 2018. Diplomová práce. Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava.

Štítky
Hygiena a epidemiologie Hyperbarická medicína Pracovní lékařství

Článek vyšel v časopise

Pracovní lékařství

Číslo 3-4

2018 Číslo 3-4

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Kurzy

Zvyšte si kvalifikaci online z pohodlí domova

Léčba bolesti v ordinaci praktického lékaře
nový kurz
Autoři: MUDr. PhDr. Zdeňka Nováková, Ph.D.

Revmatoidní artritida: včas a k cíli
Autoři: MUDr. Heřman Mann

Jistoty a nástrahy antikoagulační léčby aneb kardiolog - neurolog - farmakolog - nefrolog - právník diskutují
Autoři: doc. MUDr. Štěpán Havránek, Ph.D., prof. MUDr. Roman Herzig, Ph.D., doc. MUDr. Karel Urbánek, Ph.D., prim. MUDr. Jan Vachek, MUDr. et Mgr. Jolana Těšínová, Ph.D.

Léčba akutní pooperační bolesti
Autoři: doc. MUDr. Jiří Málek, CSc.

Nové antipsychotikum kariprazin v léčbě schizofrenie
Autoři: prof. MUDr. Cyril Höschl, DrSc., FRCPsych.

Všechny kurzy
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se