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| 機械式フィルター（呼吸器） | |
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.jpg/500px-Corona_Face_mask_FFP3_(50560133268).jpg) 呼気弁付きフェイスマスク（フィルター式フェイスピース呼吸器）FFP3 | |
| 規制 | 42 CFR 84、EN 149、EN 143 |
| NIOSHスケジュール | TC-84A、TC-21C |
[Wikidataで編集] | |
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機械式フィルターは、微粒子呼吸器の一部であり、空気清浄呼吸器用のフィルターの一種で、着用者の鼻や口に微粒子が到達するのを機械的に阻止します。機械式フィルターにはさまざまな物理的形態があります。
動作の仕組み
機械式フィルター呼吸器は、木工や金属加工中に発生する粉塵などの粒子状物質を、汚染された空気がフィルター材を通過する際に捕らえます。ウールは、プラスチック、ガラス、セルロース、およびこれらの材料の 2 種類以上を組み合わせたものとともに、現在でもフィルターとして使用されています。フィルターは洗浄して再利用できず、寿命も限られているため、コストと使い捨てが重要な要素となります。使い捨て、使い捨て、交換可能なカートリッジ モデルがあります。[3]
機械式フィルターは、以下の方法で空気中の汚染物質を除去します。[4] [5]
- 気流中の流れに沿って粒子が繊維の半径内に入ってきて繊維に付着することで捕捉される。 [3]
- 衝突によって、気流の曲線に沿って進むことができない大きな粒子が繊維の1つに直接埋め込まれる。これは繊維の間隔が狭まり、気流速度が速くなるにつれて増加する[3]
- 拡散と呼ばれる促進メカニズムによって、ガス分子が最小の粒子、特に直径100nm未満の粒子と衝突し、それによってフィルターを通過する経路が妨げられ、遅延されます。この効果はブラウン運動に似ており、粒子が上記の2つのメカニズムのいずれかによって停止される可能性が高くなります。空気流速が低いときに支配的になります[3]
- エレクトレットフィルター材料（通常は電界紡糸プラスチック繊維）を使用して静電気を帯びた粒子を引き付けたり反発したりすることで、粒子がフィルター表面に衝突しやすくなる[4] [5]
より不明瞭なメカニズムとしては、次のものがあります。
- 繊維に特定のコーティングを施し、繊維に衝突した感染性粒子（塩など）を殺したり不活性化したりする[6]
- 重力を利用して粒子をフィルター材料に沈降させる（この効果は通常無視できる）[7]
空気流と繊維メッシュフィルターで運ばれる粒子のみを考慮すると、0.1μm以下の粒子サイズでは拡散が優勢です。0.4μmを超えると衝突と遮断が優勢です。その間、最も浸透性の高い粒子サイズである0.3μm付近では、拡散と遮断が優勢です。[3]
材料
機械式フィルターは、合成ポリマー繊維の細かいメッシュで作ることができます。 [8] [9]繊維はメルトブロー法で製造されます。[10]繊維は吹き付けられる際に帯電してエレクトレットを形成し、[11]層状に重ねてポリプロピレン不織布を形成します。[8] [9]
用途
フィルター付きフェイスマスク
フィルター式フェイスピース呼吸器は、主に機械的濾過媒体自体で構成されており、損傷、汚れ、過度の呼吸抵抗により使用できなくなった場合に廃棄されます。[12]フィルター式フェイスピースは、通常、シンプルで軽量な一体型の半面マスクで、上記のリストの最初の3つの機械的フィルター機構を使用して気流から粒子を除去します。最も一般的なのは、白い使い捨ての標準N95マスクです。もう1つのタイプは、サージカルN95マスクです。汚染物質に応じて、1回の使用後または長期間使用した後に廃棄されます。NIOSHは、バイオセーフティレベル2または3の実験室ではフィルター式フェイスピースを再利用しないことを推奨しています。[13]
エラストマー製呼吸器
エラストマー製呼吸器は再利用可能な空気清浄呼吸器とも呼ばれ、[14]天然ゴムまたは合成ゴムのエラストマー素材で顔を密閉します。一般的に再利用可能です。エラストマー製呼吸器のフルフェイスバージョンは密閉性が高く、目を保護します。[15]
エラストマー製呼吸器は、顔に密着する再利用可能なマスクと交換可能なフィルターで構成されています。[16] [17]エラストマー製呼吸器は、ガスを除去する化学カートリッジフィルター、粒子状物質を保持する機械式フィルター、またはその両方で使用できます。 [18]粒子フィルターとしては、ほとんどの使い捨てN95呼吸器やFFPマスクなどのフィルター式フェイスピース呼吸器に匹敵します[16]（または、エラストマーシールの品質と誤差許容度により、おそらくそれよりも優れています[18]）。[16]電動空気清浄呼吸器（PAPR）
電動空気清浄呼吸器(PAPR) は、汚染された空気から作業員を保護するために使用される呼吸器の一種です。PAPR は、1 種類以上の汚染物質または病原体で汚染された周囲の空気を取り込み、これらの危険物質の十分な割合を能動的に除去 (フィルター) し、その後、清浄された空気をユーザーの顔または口と鼻に送り込むヘッドギアとファンのアセンブリで構成されています。PAPR には、N95 マスクなどのフィルター式フェイスピース呼吸器よりも高い保護係数が割り当てられています。PAPR は、陽圧マスク、ブロワー ユニット、または単にブロワーと呼ばれることもあります。
濾過基準
米国規格（N95など）
1995年に制定されたPart 84の現在の改訂版では、NIOSHは、呼吸器シリーズと効率レベルの組み合わせに基づいて、承認された微粒子濾過呼吸器の9つの分類を確立しました。フィルターの分類の最初の部分は、油性または油性エアロゾル（潤滑剤、切削液、グリセリンなど）にさらされた場合の濾過効率の低下に対するフィルターの耐性を示すために、N、R、またはPの文字を使用してシリーズを示します。 [19] [20] [21]各シリーズの定義と使用目的を以下に示します。[22]
- N は耐油性がないことを意味します。油粒子が存在しない場合に使用します。塩化ナトリウム粒子を使用してテストされています。
- R は耐油性を意味します。油の粒子が存在する場合に使用され、フィルターは 1 シフト後に廃棄されます。ジオクチル フタレート(DOP) 油粒子を使用してテストされています。
- P は耐油性を表します。油の粒子が存在し、フィルターが 1 シフト以上再使用される場合に使用します。DOP 油粒子でテスト済みです。
2 番目の値は、フィルターの最小効率レベルを示します。NIOSH によって確立されたプロトコルに従ってテストされた場合、各フィルター分類は以下に示す最小効率レベルを示す必要があります。
結核にはすべてのタイプの呼吸器が認められている。[23] [24]クラス100のフィルターはアスベストを遮断できる。[25] [26] [27] N型フィルターの場合、200 mgのNaClが使用され、使用時間は未定義である。R型フィルターの場合、200 mgのDOPが使用され、使用時間は「1シフト」と定義されている。P型フィルターの場合、濾過効率が安定するまで、無期限のDOPを使用する。[28] 42 CFRパート84に基づくP100フィルターは、マゼンタ色であることが認められている唯一のフィルターである。[29]
HE（高効率）ラベル付きフィルター（サブセクションで説明）は、電動空気清浄呼吸器にのみ提供されます。HEマーク付きフィルターは、0.3ミクロンの粒子に対して99.97％の効率があり、耐油性があります。[30] [31] [32]
フィルターは定義上、最も透過性の高い粒子サイズである0.3μmに対して テストされるため、P100分類のAPRは、このサイズの粒子を除去するのに少なくとも99.97％の効率があります。[21] 0.3μm未満と0.3μmを超える粒子は、99.97％を超える効率でろ過される可能性があります。[33] [34]ただし、N95の最も透過性の高い粒子サイズは、予測されるサイズである0.1〜0.3μmではなく、0.1μm未満と測定されたため、常に当てはまるとは限りません。[35]
欧州規格（FFP2など）
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EN 149 規格では、粒子フィルタリング半面マスクの 3 つのクラス (FFP1、FFP2、FFP3) の性能要件が定義されています。FFP2 (または FFP3) マスクによって提供される保護には、番号の小さいクラスのマスクによって提供される保護が含まれます。
規格に適合するマスクには、そのクラス、規格名、発行年、および該当するオプション コード (例: 「EN 149:2001 FFP1 NR D」) が記載されている必要があります。一部のメーカーは、マスクのクラスを識別するためにゴムバンドの色も使用していますが、EN 149 規格ではそのような色分けは指定されておらず、メーカーによって異なる配色が使用されています。
欧州規格EN143は、フェイスマスクに取り付けることができる粒子フィルターの「P」クラスを定義しています。これらのフィルターは通常、エラストマー製呼吸器などの再利用可能な呼吸器に使用されます。[37]
欧州規格EN 143とEN 149はどちらも、フィルターを70℃（158℉）と−30℃（−22℉）でそれぞれ24時間保管した後、乾燥した塩化ナトリウムとパラフィンオイルのエアロゾルでフィルターの浸透性をテストします。規格には、機械的強度、呼吸抵抗、目詰まりのテストが含まれています。EN 149は、10人の被験者がそれぞれ5つの運動を行い、マスクと顔の間の内部漏れをテストします。8人の平均漏れの切り捨て平均は、前述の値を超えてはなりません。[39] ：§8.5その他の規格（KN95など）
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世界中の呼吸器の規格は、大まかに米国とEUのような等級の2つの陣営に分かれている。3Mによると、以下の規格に従って作られた呼吸器は、米国のN95または欧州のFFP2呼吸器と同等で、「山火事、PM2.5大気汚染、火山噴火、またはバイオエアロゾル（ウイルスなど）から生じる非油性粒子を濾過する」ものである。[40]
- 中国のKN95（GB2626-2006）：米国と類似。カテゴリーKN（非油性粒子）とKP（油性粒子）の90/95/100バージョンがある。EUスタイルの漏れ要件。[41] [42]中国では、KN95マスクは、広州ハーレー、 [43]広州パウエコム、[44]上海大勝[45]およびFLTRなどの企業によって製造されています。[46]
- 韓国1級（KMOEL - 2017–64）、「KF94」とも呼ばれる：EU等級、2級/1級/特別級はKF 80/94/99。[47]韓国では、KF94呼吸器はLG、Soomlab、[48] Airqueen、[49] Kleannara、[50] Dr. Puri、[51] Bluna [52] 、BOTNなどの企業によって製造されています。[53]
NPPTLは、 COVID-19対策としてN95マスクの代わりにNIOSH以外のマスクを使用するためのガイドラインも発表している。OSHAも同様の文書を持っている。米国では以下の呼吸器規格がN95に類似していると考えられている。[54] [55]
- 日本のDS2/RS2（2018年厚生労働省告示第214号）：2文字の接頭辞が付いたEUのような等級。最初の文字D/Rは使い捨てまたは交換可能を表し、2番目の文字S/Lは乾燥粒子（NaCl）または油性粒子（DOPオイル）を表します。[7]日本のDS2呼吸器は、ホギメディカル、 [56]興研工業、[57]重松製作所、[58]東洋セーフティ、[59 ]トラスコ、[60]バイリーン[61]山本セーフティなどの企業によって製造されています。[62]
- メキシコのN95（およびその他）（NOM-116-2009）：NIOSHと同じグレード。[63]
- ブラジルPFF2（ABNT/NBR 13698:2011）：EUと同様のグレード。[64]
消毒と再利用
ハードフィルター付きフェイスピース呼吸マスクは、通常、8時間連続または断続的に使用できる使い捨てマスクとして設計されています。ある研究室では、5回連続して着用するとフィット感が低下することが分かりました。[65]物理的に目詰まりして呼吸ができなくなると、交換する必要があります。
ハードフィルター付きフェイスピース型マスクは、特にパンデミックでマスクが不足しているときには、再利用されることがある。SARS -CoV-2のモデルを使用した研究によると、感染性粒子は使用終了後も最大24時間マスク上で生存する可能性がある。[65] COVID-19パンデミックでは、米国CDCは、マスクが不足した場合、医療従事者1人あたり5枚のマスクを支給し、1日1枚使用して、各マスクを紙袋に入れて少なくとも5日間は使用の合間に保管することを推奨した。これを行うのに十分なマスクがない場合は、使用の合間にマスクを殺菌することを推奨している。[66]一部の病院では、予防措置として使用済みマスクを備蓄している。[67]米国CDCは、N95の供給を延長するためのガイドラインを発行し、再利用よりも長期使用を推奨している。専門家でさえ意図せずに頻繁に行う、汚染されたマスクの外側の表面に触れることによる感染のリスクを強調し、マスクに触れる前には毎回手を洗うことを推奨した。マスク表面の汚染を減らすために、フェイスシールドの使用を推奨し、患者にもマスクの着用を求めた（「ソースマスキング」）。[68]
時間以外にも、他の消毒方法がテストされています。マスクを電子レンジで加熱したり、スチームバッグに入れて電子レンジで加熱したり、湿った熱にさらしたり、過度に高線量の紫外線殺菌照射（UVGI）を当てたりすると、マスクに物理的な損傷が見られることが確認されています。塩素系漂白剤などの塩素ベースの方法では、残留臭や、マスクが湿ったときの塩素のガス放出が発生する可能性があり、ある研究では鼻パッドが物理的に破損して漏れが増加すると報告されています。[65] UVGI、湿った熱培養、電子レンジで発生した蒸気によってフィット感や快適さが損なわれることはないようです。[65]
いくつかの方法は、マスクに目に見える損傷を与えないかもしれませんが、マスクのフィルター能力を損ないます。これは、石鹸水に浸し、乾燥状態で160℃（320℉）に加熱し、70％イソプロピルアルコールと過酸化水素ガスプラズマ[65]（電波[69]で真空下で生成）で処理する殺菌の試みで確認されています。マイクロファイバーの静電気は、いくつかの洗浄方法によって破壊されます。UVGI（紫外線）、沸騰水蒸気、乾燥オーブン加熱はフィルター効率を低下させないようで、これらの方法はマスクをうまく除染します。[65]
UVGI（紫外線法）、エチレンオキシド、乾燥炉加熱、過酸化水素気化法は現在、病院で最も好んで使用されている方法ですが、どれも適切にテストされていません。[65]十分な数のマスクが利用できる場合は、マスクを循環させ、5日間使用せずに放置した後にのみマスクを再利用することをお勧めします。[66]
マスクは電離放射線によっても殺菌できることが示されています。[70]ガンマ線と高エネルギー電子は材料の奥深くまで浸透し、短時間で大量のマスクを殺菌することができます。マスクは最大2回まで殺菌できますが、表面の電荷は放射線によって失われるため、殺菌のたびに再充電する必要があります。
最近の開発では、生物学的脅威と化学的脅威の両方を不活性化できる複合繊維が開発されました。[71]
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