エンジニアリング制御

工学的管理とは、労働者と危険物の間に障壁を設置したり、換気によって危険物質を除去したりすることで、労働者を危険な状況から保護するために設計された戦略です。^{[1] [2]} 工学的管理では、労働者の行動に頼ったり、労働者に防護服を着用させたりするのではなく、職場自体に物理的な変更を加えます。^[3]

工学的制御は、危険管理の階層の5つの要素のうち3番目であり、管理戦略は実現可能性と有効性によって順序付けられています。工学的制御は、危険が労働者に接触する前に、その発生源で危険を取り除くように設計されているため、管理的制御や個人用保護具（PPE）よりも好まれます。適切に設計された工学的制御は、労働者を保護するのに非常に効果的であり、通常、この高いレベルの保護を提供するために労働者とのやり取りは不要です。工学的制御の初期コストは、管理的制御やPPEのコストよりも高くなる可能性がありますが、長期的には運用コストが低くなることが多く、場合によってはプロセスの他の領域でコストを節約できます。^[4]

除去と代替は通常、危険管理の別々のレベルであると考えられていますが、いくつかの制度では、それらは工学的管理の種類として分類されています。^{[5] [6]}

米国国立労働安全衛生研究所は工学的制御技術を研究しており、その詳細と有効性に関する情報をNIOSH工学制御データベースで提供しています。^{[4] [7]}

職業上の危険への曝露を制御することは、労働者を保護するための基本的な方法であると考えられています。伝統的に、実行可能で効果的な制御を実施する方法を決定する手段として、制御の階層が使用されてきました。これには通常、排除、代替、工学的制御、管理的制御、および個人用保護具が含まれます。リストの前のメソッドは、危険に関連するリスクを軽減するのに一般的に効果的であると考えられており、プロセスの変更と工学的制御が曝露を減らすための主な手段として推奨され、個人用保護具は最後の手段です。階層に従うことは、病気や怪我のリスクが大幅に軽減された、本質的に安全なシステムの実装につながることを目的としています。^[8]

工学的制御とは、作業場を物理的に変更して作業員を囲いの中に閉じ込めたり、換気や濾過によって作業場から汚染された空気を除去したりすることで作業員を危険から隔離することです。適切に設計された工学的制御は、通常、作業員の相互作用から独立しているという意味で受動的であり、作業員の行動が暴露レベルに影響を与える可能性を減らします。また、理想的には、作業員の生産性や処理のしやすさを妨げません。さもないと、オペレーターが制御を回避しようとする可能性があります。工学的制御の初期コストは、管理的制御や個人用保護具よりも高くなる可能性がありますが、長期的な運用コストは多くの場合低く、プロセスの他の領域でコスト削減を実現できる場合があります。^{[9] : 10–11}

さまざまな化学的危険物や生物学的危険物が病気を引き起こすことが知られています。工学的制御アプローチは、換気と有毒物質の隔離によって吸入曝露を減らすことに重点を置いていることが多いです。しかし、隔離は皮膚や目への接触を防ぐのにも役立ち、最後の手段である個人用保護具への依存を減らすことができます。^[10]

換気システムは、局所換気と全体換気の2つに分けられます。局所排気換気は汚染源またはその近くで稼働し、多くの場合は囲いと組み合わせて使用​​されますが、全体排気換気は建物のHVACシステムを通じて部屋全体に稼働します。^{[9] : 11–12}

局所排気換気（LEV）とは、汚染源またはその近くに排気システムを適用することである。適切に設計されていれば、希釈換気よりも汚染物質の除去効率がはるかに高く、排気量が少なく、補給空気が少なくて済み、多くの場合コストも低くなる。発生源で排気を行うことで、汚染物質が作業環境全体に侵入する前に除去される。^{[9] : 12} 局所排気システムの例としては、ヒュームフード、換気式バランスエンクロージャ、バイオセーフティキャビネットなどがある。 エンクロージャのない排気フードはあまり好ましくなく、層流フードは空気を作業者に向かって外側に向けるため推奨されない。^{[11] : 18–28}

ヒュームフードは、フード面の平均流入速度が毎分 80～100 フィート (fpm) であることが推奨されています。毒性の高い物質の場合は、より優れた保護を提供するために、100～120 fpm のより高い面速度が推奨されます。ただし、150 fpm を超える面速度では性能が向上するとは考えられておらず、フードの漏れが増加する可能性があります。^[12] ヒュームフードから排出される空気はHEPAフィルターを通過させて作業環境の外に排出し、使用済みのフィルターは有害廃棄物として処理することが推奨されています。 乱気流により物質がフードの前面から排出される可能性がありますが、サッシを適切な位置に保ち、フード内部を機器で乱雑にせず、作業中に素早く動かないようにすることで乱気流を回避できます。^{[11] : 19～24}

低乱流天秤エンクロージャは、もともと医薬品粉末の計量用に開発されたもので、ナノ材料の計量にも使用されています。これらは、通常65～85 fpmで動作する低面速度で適切な封じ込めを提供します。^[12] これらは、材料をかき混ぜてエアロゾル化を増加させる計量操作に役立ちます。^{[11] : 27–28}

バイオセーフティキャビネットはバイオエアロゾルを封じ込めるように設計されています。しかし、一般的なバイオセーフティキャビネットは乱流が発生しやすい傾向があります。ヒュームフードと同様に、施設の外で排気することが推奨されています。^{[11] : 25–27}

大型機器専用の大規模換気エンクロージャを使用することもできる。^{[13] : 9–11}

一般排気換気（GEV）は希釈換気とも呼ばれ、局所排気換気とは異なり、排出物を発生源で捕捉して空気から除去するのではなく、一般排気換気では汚染物質を職場の空気中に放出し、その後汚染物質の濃度を許容レベルまで希釈します。GEVは局所排気換気に比べて非効率的でコストがかかり、ほとんどのナノマテリアルの暴露限界が確立されていないことを考えると、暴露を制御するために頼ることは推奨されません。^{[9] : 11–12}

しかし、GEVは室内を負圧にすることで汚染物質が部屋から出るのを防ぐことができます。施設全体で給気と排気を使用することで加圧方式を実現し、潜在的に危険な物質にさらされる作業員の数を減らすことができます。たとえば、生産エリアを近隣エリアに対して負圧に保つことができます。^{[9] : 11–12} 実験室の一般排気換気では、局所排気換気と併用して1時間あたり4～12回の換気を行う非再循環システムが使用され、汚染源は排気口の近くで作業員の風下に配置され、空気の流れを引き起こす可能性のある窓やドアからは離されています。^{[11] : 13}

いくつかの制御検証技術を使用して、室内の空気の流れのパターンを評価し、LEV システムが適切に動作しているかどうかを検証できます。排気流量を定期的に測定して、LEV システムが設計どおりに動作していることを確認することが重要だと考えられています。標準的な測定であるフードの静圧は、フードの性能に影響を与える空気の流れの変化に関する情報を提供します。危険な空気中の汚染物質への曝露を防ぐように設計されたフードの場合、アメリカ政府産業衛生専門家会議は固定フード静圧ゲージの設置を推奨しています。^[14]

さらに、ピトー管、熱線風速計、煙発生器、ドライアイステストはフードのスロット/面とダクトの空気速度を定性的に測定するのに使用できますが、トレーサーガスリークテストは定量的な方法です。^{[9] ：50〜52、59ANSI} Z9.5やASHRAE 110などの 標準化されたテストおよび認証手順を使用することもできますし、ガスケットやホースの検査など、適切な設置と機能性の定性的な指標を使用することもできます。^{[9] ：59〜60  [13] ：14〜15}

封じ込めとは、作業場への有害物質の放出を防ぐために、プロセスまたは機器の一部を物理的に隔離することを指します。^{[11] : 13} 換気対策と組み合わせて使用​​​​することで、ナノマテリアル作業者の保護レベルを高めることができます。例としては、有毒物質を放出する可能性のある機器を別の部屋に配置することが挙げられます。^{[13] : 9–11  [15]}コンベアシステムの囲いやバッグ充填用の密閉システムの使用などの標準的な粉塵制御方法は、吸入可能な粉塵濃度を減らすのに効果的です。^{[9] : 16–17}

換気以外の工学的制御には、隔離封じ込めシステムなど、製薬業界向けに開発されたデバイスも含まれます。最も一般的な柔軟な隔離システムの 1 つはグローブボックス封じ込めで、混合や乾燥などの小規模な粉体プロセスの囲いとして使用できます。剛性のあるグローブボックス隔離ユニットも、作業者をプロセスから隔離する方法を提供し、粉体の移送を含む中規模の操作によく使用されます。グローブバッグは剛性のあるグローブボックスに似ていますが、柔軟性があり使い捨てです。封じ込めや汚染からの保護のために小規模な操作に使用されます。^[16] グローブボックスは密閉されたシステムであり、高度なオペレーター保護を提供しますが、移動性と操作の規模が制限されるため、使用が困難です。材料を囲いの中や外に移送することも暴露のリスクです。さらに、一部のグローブボックスは正圧を使用するように構成されており、漏れのリスクを高める可能性があります。^{[11] : 24–28}

この業界で使用されているもう一つの非換気制御は、連続ライナーシステムであり、これはポリプロピレンバッグに材料を封入したまま製品容器に充填することを可能にする。このシステムは、粉末をドラムに詰めるときに材料を降ろすためによく使用される。^[16]

換気以外の工学的制御には、ガードやバリケード、材料処理、添加剤など、さまざまな制御手段が含まれます。一例として、部屋の出口に歩行用粘着マットを設置することが挙げられます。 ^{[13] : 9–11  [15]ナノマテリアルを含む粒子を取り扱う際には、静電気を軽減し、粒子が拡散したり衣服に付着したりする可能性を低くするために、} 帯電防止装置を使用できます。^{[11] : 28} 水噴霧も、吸入性粉塵濃度を低減する効果的な方法です。^{[9] : 16–17}

人間工学とは、従業員が職場環境とどのように関わっているかを研究する学問です。人間工学者と産業衛生士は、労働者を職場環境に適応させることで、筋骨格障害や軟部組織の損傷を防ぐことを目指しています。人間工学的に適切な職場環境を作るには、道具、照明、作業、コントロール、ディスプレイ、機器、そして従業員の能力と限界をすべて考慮する必要があります。^[17]

落下防止とは、作業員が落下するのを防ぐため、または万が一落下した場合でも重傷を負わせずに落下を止めるために設計された制御の使用です。通常、落下防止は高所作業時に実施されますが、ピットや穴の近くなど、あらゆる端の近くで作業する場合や、急勾配の地面で作業する場合にも関係する場合があります。米国労働省によると、死亡につながるすべての仕事関連の外傷傷害の8％が落下によるものです。^[18]

落下防止とは、ガードレールやその他のバリケードを使用して人が落下するのを防ぐことです。これらのバリケードは、落下の危険がある端の近く、または踏むと壊れる可能性のある弱い表面 (屋根の天窓など) を囲むように設置されます。

落下防止は、落下中の人を安全に止める落下防止策の一種です。落下防止には、ネットなどの一般的な落下防止と、命綱などの個人用の落下防止の 2 つの主なタイプがあります。

職業性難聴は、米国で最も一般的な職業関連疾患の 1 つです。毎年、約 2,200 万人の米国労働者が職場で危険な騒音レベルにさらされています。^[19]難聴により、企業は労災請求で年間 2 億 4,200 万ドルの損失を被っています。^[20]米国では、騒音暴露に対して規制暴露限界と推奨暴露限界の両方があります。職業性騒音暴露に対する NIOSH 推奨暴露限界 (REL) は、3 dB 交換率を使用した 8 時間時間加重平均として A 特性で 85 デシベル (8 時間 TWA として 85 dBA) です。^[21] OSHA 許容暴露限界 (PEL) は、5 dBA 交換率を使用した 8 時間 TWA として 90 dBA です。^[22]交換率とは、騒音レベルが3dBA（NIOSH RELによる）または5dBA（OSHA PELによる）増加すると、人が特定の騒音レベルにさらされて同じ量を受けることができる時間が半分になることを意味します。これらのレベル以上の曝露は危険であると見なされます。

階層的制御アプローチは、騒音源への曝露を減らすことにも適用できます。騒音源での騒音を減らすために工学的制御アプローチを使用することが望ましく、それは、より静かなツールの使用、機械の振動絶縁またはダンパーの使用、機器の周囲に障壁または防音材を使用して騒音経路を遮断することなど、いくつかの方法で達成できます^{[23] [24]}

• ロックアウト・タグアウト
• 破裂ディスク

心理社会的危害に対する工学的制御には、職場の設計、仕事に対する個人の制御の量、種類、レベル、およびアクセス制御と警報が含まれます。職場の暴力のリスクは、職場の物理的な設計またはカメラによって軽減できます。^[25]

• ナノマテリアルの工学的管理 – ナノマテリアルの危険管理のクラスフォールバックとしてウィキデータの説明を表示するページ

 この記事には、国立労働安全衛生研究所のウェブサイトまたは文書からのパブリック ドメインの資料が組み込まれています。

• Harold E. Roland、Brian Moriarty (1990 年 10 月 10 日)。システム安全工学と管理。John Wiley & Sons。pp. 73– 。ISBN 978-0-471-61816-4。
• Jeanne Mager Stellman (1998 年 1 月 1 日)。職業安全衛生百科事典: 化学、産業、職業。国際労働機関。pp. 871– 。ISBN 978-92-2-109816-4。
• Jeanne Mager Stellman (1998)。労働安全衛生百科事典: 身体、健康管理、管理と政策、ツールとアプローチ。国際労働機関。pp. 1026– 。ISBN 978-92-2-109814-0。
• 米国労働安全衛生局による効果的な職場の安全衛生管理システム