Gli APVR filtranti per la protezione delle vie respiratorie

Le differenze e gli impieghi delle le varie tipologie di maschere e semimaschere filtranti.

I dispositivi filtranti purificano l’aria ambiente, utilizzando filtri che rimuovono i contaminanti nell’aria. L’azione filtrante può essere meccanica e/o chimica. Sono utilizzati per filtrare:

  • Polveri – particelle fini generate dalla frantumazione di materiali solidi;
  • Nebbie – minuscole goccioline liquide che si creano da operazioni di spruzzo;
  • Fumi – particelle solide molto fini che si formano quando si fonde o vaporizza un metallo che si raffredda in modo veloce;
  • Microorganismi – virus e batteri;
  • Gas – sostanze allo stato aeriforme a pressione e a temperatura ambiente;
  • Vapori – forma gassosa di sostanze che, a temperatura ambiente, si trovano allo stato liquido o solido.

Possono essere semplici APVR facciali filtranti monouso oppure sistemi complessi con un apparato sul quale vengono montati dei filtri intercambiabili, i quali a loro volta si dividono in filtri per particolati e filtri per gas.

I filtri per particolati filtrano polveri, nebbie, fumi, microorganismi. 

L’azione è meccanica ed elettrostatica.

L’aria inspirata passa attraverso uno strato di carta filtrante che trattiene le sostanze inquinanti. 

Più alto è il grado di protezione e maggiore è la quantità delle particelle filtrate. 

I test della norma EN 149 sono eseguiti con un composto di NaCl (cloruro di sodio), con particelle di dimensioni medie di 0,6 micron.

Esistono 3 classi:

  • P1 – 80%;
  • P2 – 94%;
  • P3 – 99 %;

Particolati più piccoli di 0,6 micron, come ad esempio i virus che hanno una dimensione massima di 0,16 micron, sono fermati dall’azione elettrostatica del filtro.

Riguardo in particolare a Virus o batteri, è da far notare che questi non viaggiano liberamente nell’aria come moscerini e pertanto l’utilizzo del filtro serve principalmente a bloccare i vettori del virus, che possono essere particelle di saliva o altri particolati ai quali i microrganismi sono attaccati.

Facciamo qualche esempio.

CONTAMINANTEFILTRO CONSIGLIATOESEMPI DI UTILIZZO
POLVERI E FIBRE FASTIDIOSEP1Sgombero di macerie, demolizioni edili
POLVERI FINI E FUMI NOCIVIP2SLavorazioni di sabbiatura e saldatura, abrasione di vernici, taglio del marmo, bonifica da fibra di vetro
POLVERI FINI, PARTICOLATO IN BASE ACQUA, FUMI E NEBBIE NOCIVEP2SL
POLVERI FINI TOSSICHE E NOCIVEP3SFonderie e acciaierie, decontaminazione da amianto, uso di aspirapolveri industriali.
POLVERI FINI, FUMI E NEBBIE A TOSSICITA’ ELEVATAP3SL

Assieme alle classi P1, P2 e P3 si possono trovare alcuni indici aggiuntivi:

  • S – contro aerosol solidi
  • L – contro aerosol liquidi
  • C – è stata effettuata la prova di intasamento con polvere di carbone
  • NR – indica i facciali filtranti utilizzabili per un singolo turno di lavoro.
  • R – indica invece quelli che sono riutilizzabili.
  • D – dopo NR significa che i dispositivi hanno superato il test di intasamento con polvere di dolomite (carbonato di magnesio e calcio). Questa prova indica che il dispositivo può essere impiegato in ambienti molto polverosi.

Nel caso di facciali filtranti, le classiche mascherine, è anteposto l’indice FF.

Le classi delle mascherine rispondenti alla EN 149 saranno pertanto FFP1, FFP2, FFP3

Siccome si possono trovare mascherine con certificazioni diverse dalla EN 149, allego questa tabella della 3M con le comparazioni e le equivalenze, relative alla sola classe FFP2 tra gli standard dei vari Paesi (vedi tabella 1).

Tabella comparazione filtranti della 3M
Tabella 1

I modelli di APVR filtranti

APVR facciali filtranti o mascherine.

Le mascherine sono composte da un foglio di carta filtrante, con una barretta stringinaso e un paio di elastici che si fanno passare dietro al capo e tengono la mascherina ferma sul volto. 

A seconda dei modelli questi elastici possono essere fissi o regolabili.

Alcuni modelli hanno una piccola striscia di materiale morbido che segue tutto o in parte il perimetro interno della maschera e che serve a migliorare la tenuta ermetica.

Coprono naso e bocca. 

Possono avere una o due valvole che agevolano l’espirazione, utili quando siamo in un ambiente caldo e/o umido.

Per questo, le mascherine con valvola non devono essere usate da chi ha patologie che potrebbe trasmettere in aria ambiente. 

In alcuni paesi, quali ad esempio gli Stati Uniti, non è permesso l’utilizzo di APVR con valvola di espirazione da parte di operatori sanitari in ambienti sterili, ad esempio sale operatorie.

Le mascherine facciali filtranti possono essere arricchite con carboni attivi, che aiutano a tenere lontani i cattivi odori.

Ogni produttore ha forme e dimensioni diverse. 

La forma ne determina la praticità, la facilità di stoccaggio, la migliore aderenza al viso, la robustezza.

Sono sempre da considerarsi monouso e da utilizzare per un turno di lavoro.

Non si possono assolutamente lavare e riutilizzare.

maschere filtranti facciali
Da sinistra: 3M 9925 FFP2 a carboni attivi, Moldex 2405 FFP2, 3M 9333 FFP3. In alto a destra, antipolvere generico FFP1

Semimaschere.

Le semimaschere sono dispositivi riutilizzabili che coprono naso e bocca e vengono attrezzate con filtri sostituibili, per polveri e/o gas. 

Il corpo della maschera può essere in gomma, in epdm o in silicone. 

Hanno una bardatura elastica che si passa dietro alla testa e si regola per avere la posizione migliore della semimaschera sul volto. 

Possono avere un filtro centrale o due laterali. 

Normalmente esistono in un paio di taglie.

La valvola di espirazione è sempre presente.

I produttori forniscono parti di ricambio quali cinghie di tenuta, valvole di inspirazione ed espirazione, ecc.

A questo corpo maschera si agganciano uno o due filtri, a seconda dei modelli, che possono essere per particolati, per gas o per entrambi.

Semimaschere fitranti riutilizzabili
A sinistra, GVS Elipse. A destra, Scott Profile2. Semimaschere fitranti riutilizzabili

Esistono anche particolari tipi di semimaschera che hanno i filtri fissi e non sostituibili. Quando i filtri sono intasati si getta tutto, anche il corpo maschera.

Semimaschere filtranti con filtri fissi
Due modelli di semimaschere filtranti con filtri fissi. A sinistra Moldex Compact Mask. A destra, 3M 4251

Prima di indossarle, anche se si eseguito regolarmente il Fit Test di cui abbiamo parlato nell’articolo precedente (Le regole base per scegliere un APVR – Prima Parte), bisogna sempre effettuare una prova di tenuta: 

  • si appoggia la maschera sul volto senza passare gli elastici sul capo;
  • si chiudono con le mani, o con appositi tappi in dotazione, i punti di aggancio dei filtri o gli stessi filtri;
  • si inspira creando un “sottovuoto” all’interno della maschera.

Questa deve restare perfettamente attaccata al viso senza che vi siano infiltrazioni dall’esterno.

Se questo test non funziona, può significare che la maschera è danneggiata o sporca.

O che non è della taglia corretta, oppure che il volto non è ben rasato.

In questo caso la maschera non si può utilizzare.

Maschere facciali per APVR.

Le maschere facciali coprono occhi, naso e bocca. 

Come per le semimaschere, il corpo della maschera può essere in gomma, in epdm o in silicone. 

Una bardatura complessa che può essere in gomma oppure in rete. 

Usano filtri sostituibili che possono essere singoli, centrali o laterali, oppure doppi

Hanno un diaframma fonico, a funzionamento meccanico, che permette di amplificare la voce dell’operatore che le indossa.

All’interno della maschera è presente un oronasale che è quello dove avviene lo scambio di aria esterno/interno.

Se questo non ci fosse, il visore si appannerebbe.

Sull’oronasale potrebbe essere fissato un sistema per montare lenti da vista.

Il visore, in policarbonato, può essere semplice oppure panoramico ed è sempre certificato per la resistenza agli urti da impatto, a protezione degli occhi.

facciali filtranti
Da sinistra a destra, facciali filtranti: 3M 6000, Scott Promask, Sabre Vision, Scott M95

La versione militare, anziché un visore ha due oculari che risultano più comodi per l’utilizzo di un fucile.

Anche le maschere facciali per APVR esistono in almeno due taglie.

Sistemi di idratazione dell'operatore
Sistemi di idratazione dell’operatore. A sinistra, Scott M98. A destra, Scott M95

Sulle maschere per utilizzi in ambienti complessi possono essere fissati diversi accessori:

  • sistemi di idratazione;
  • sistemi di comunicazione;
  • trasmissione dati sul visore;
  • ecc.

Ogni anno devo essere ispezionate e verificate dal produttore o da un centro autorizzato, che con appositi strumenti ne verifica integrità e tenuta.

Anche per le maschere facciali bisogna effettuare, prima di indossarle, il test di tenuta come abbiamo spiegato nella parte relativa alle semimaschere.

Banco prove per maschere facciali filtranti della Draeger
Banco prove per maschere facciali Draeger

Elettrorespiratori.

Gli elettrorespiratori, o turboventilatori, utilizzano un motore a batteria per aspirare l’aria attraverso i filtri e mandarla ad un cappuccio che può essere di varie forme e dimensioni.

In questo modo non deve essere l’operatore a vincere la resistenza inspiratoria data dal filtro, ma è lo strumento che se ne occupa.

L’altro grosso vantaggio è che questo può essere indossato anche da chi ha barba, baffi occhiali. Il cappuccio permette inoltre maggiore libertà di movimento ed un campo visivo più ampio. 

È particolarmente confortevole per lunghi periodi di utilizzo.

elettroventilatori filtranti
Alcuni modelli di elettroventilatori filtranti. A sinistra, un modello per saldature mentre a destra, il Drager Xplore 7300

Sono più sicuri rispetto alle maschere perché l’aria spinta all’interno del cappuccio viene espulsa anche attraverso eventuali fessure, impedendo così l’entrata del contaminante.

Gli elettrorespiratori utilizzano due o tre filtri e lavorano con velocità costanti che vanno da 90 lt/min. a 150 lt/min., a seconda dei modelli. 

La velocità è mantenuta costante all’aumentare dell’intasamento del filtro fino ad un valore massimo predeterminato.

Hanno un allarme acustico e visivo che segnala l’intasamento dei filtri e lo stato della batteria.

Alcuni hanno un datalogger interno che tiene traccia, in una “scatola nera”, di tutte le operazioni sul dispositivo: accensione, spegnimento, entrata in funzione degli allarmi, ecc. Questo file può essere consultato in caso di incidente all’operatore, per valutare se ci sono stati malfunzionamenti del dispositivo o un errato comportamento da parte dell’operatore.

Sono molto utilizzati per quelle attività dove il soccorritore ha necessità di un grande campo visivo o dove rimane con il volto a distanza ravvicinata dal contaminante (fumo, fughe di gas, contaminazioni chimiche o batteriologiche, ecc.), posizione che può intasare immediatamente un filtro attaccato alla maschera. 

Il turboventilatore invece posiziona i filtri dietro alla schiena, in aria pulita, e lascia la visuale completamente libera.

turboventilatori filtranti
Alcuni modelli di turboventilatori filtranti: a sinistra, Scott Proflow mentre a destra
MSA PAPR 3000

I filtri per APVR.

Maschere, semimaschere ed elettrorespiratori utilizzano filtri per polveri, per gas o combinati.

Filtri per particolati

I filtri per particolati utilizzano una carta plissettata inserita in una cartuccia di plastica che si collega al dispositivo. 

Il grado di efficienza, come dicevamo, può essere P1, P2 o P3. 

Filtri per gas

I filtri gas sono divisi per classi di gas e per efficienza filtrante.

Sono composti da carbone attivo di polvere di cocco adsorbente (cioè che assorbe la sostanza e non la rilascia) rinchiusa in una cartuccia di plastica o d’alluminio che si collega al dispositivo. 

filtri a carboni attivi
Schema di filtri a carboni attivi

I carboni attivi lavorano sia per azione meccanica che chimica. 

Azione meccanica perché gli alveoli del carbone trattengono il gas. 

Azione chimica perché vengono caricati con dei reagenti per affrontare una determinata classe di gas. 

Le classi di gas sono identificate con una lettera ed un colore corrispondente, che devono essere presenti sulla cartuccia del filtro.

elenco codici filtri
Elenco codici filtri

La capacità del filtro è in funzione della quantità di materiale adsorbente contenuta nel filtro stesso

Protezione gas/vapori:

  • Classe 1 – per gas inferiore a 1000 ppm
  • Classe 2 – per gas inferiore a 5000 ppm
  • Classe 3 – per gas inferiore a 10.000 ppm

Esistono poi i filtri combinati che ospitano sia filtro polvere che filtro gas.

filtri combinati
 filtri combinati polveri/gas

I filtri gas possono essere costruiti per una singola classe o per più di una.

Sul filtro si trovano pertanto i colori della classe di gas da affrontare e la classe di protezione.

Esempio:

  • A2B2 – filtro per gas organici e inorganici di classe 2
  • ABEK2 P3 – filtro per tutti i gas in classe 2 e per polveri in classe 3

Più alta è la classe di protezione e maggiore sarà la dimensione del filtro.

L’attacco dei filtri per maschere facciali, particolati o gas, è solitamente a vite standard.

Per le semimaschere, l’attacco è personalizzato a seconda del produttore, a vite o a baionetta.

Fattore di protezione.

Tutti i dispositivi che abbiamo visto finora hanno un Fattore di Protezione che determina il grado di isolamento rispetto all’ambiente circostante. 

È un valore che, sulla base di dati sperimentali e di considerazioni cautelative, viene attribuito al fattore di protezione per la scelta di un respiratore da utilizzare nell’ambiente di lavoro.

È il rapporto tra la concentrazione del contaminante nell’ambiente (Cest) e la sua concentrazione all’interno del facciale (Cint).

FPA = Cest/Cint 

ne consegue che

Cint = Cest/FPA  < TLW / TVA 

(vedi prima parte dell’articolo)

Corrisponde allinverso della percentuale di perdita verso l’interno del respiratore.

Per fare un esempio, un respiratore che ha un fattore di protezione pari a 4 significa che un quarto delle particelle presenti nell’aria penetra nel respiratore, ovvero il 25% 

100/4 = 25

Se il fattore di protezione fosse 30 avremmo 100/30 = 3,33% di particelle che penetrano nel respiratore

In realtà gli APVR filtranti ne hanno due: un Fattore di Protezione Nominale (FPN) e un Fattore di Protezione Operativo (FPO). 

La differenza è la stessa che esiste riguardo ai consumi di carburante delle auto: la casa produttrice assegna un certo consumo al banco, ma quando poi la metti in strada i consumi sono ben diversi.

Il FPN è determinato da una prova al banco secondo i test di norma, Il FPO è un valore più cautelativo che alcuni stati membri dell’Unione Europea assegnano al dispositivo. Potreste ad esempio trovare la sigla FPA (Fattore di Protezione Assegnato) o APF (Assigned Factor Protection).

Riporto qui sotto una parte della tabella presente sulla EN 529 con i Fattori di Protezione Nominale e Operativo per ogni dispositivo (vedi tabella 2)

Tabella 2

Prendiamo ad esempio un facciale filtrante FFP3

Il valore di protezione Nominale è 50 ma in Italia è stato reso più cautelativo e gli è stato assegnato un FPO pari a 30. 

Sul manuale del dispositivo il Fattore di Protezione è sempre presente. 

Normalmente si trova il FPN, perché il dispositivo è venduto in tutta Europa: dovrà essere cura dell’utilizzatore conoscere ed applicare il FPO assegnato dal proprio paese.

Come scegliere i respiratori filtranti.

Come dicevamo, la selezione del respiratore deve essere effettuata considerando il Fattore di Protezione Operativa (FPO), confrontandolo con il rapporto tra la concentrazione del contaminante ed il TLV-TWA. 

Facciamo un esempio con un respiratore per particolati:

  1. agente chimico presente nell’ambiente: OSSIDO DI CALCIO
  2. da tabelle o da scheda prodotto sappiamo che il TLV-TWA è 2 mg/mc
  3. concentrazione media rilevata in ambiente: 9 mg/mc
  4. Fattore di Protezione necessario = Conc med /TLV-TWA = 9/2 = 4,5
  5. 4,5 è il FPO che ci serve per proteggerci adeguatamente per poter lavorare in quell’ambiente tutto il giorno senza problemi.

I dispositivi di protezione adatti possono essere:

  • facciale filtrante FFP2 (FPO 10);
  • semimaschera + filtro P2 (FPO 10);
  • maschera intera + filtro P2 (FPO 15);
  • elettrorespiratore THP1 con cappuccio/elmetto (FPO 5);
  • elettrorespiratore TMP1 con maschera (FPO 10);
  • tutti gli altri tipi di respiratori con FPO superiore a 4,5 compreso l’autorespiratore.

Durata dei filtri delle maschere filtranti.

Non c’è una regola semplice, dipende da:

  • tipo di filtro;
  • capacità del filtro;
  • temperatura e umidità;
  • natura dell’inquinante;
  • possibile interazione tra le sostanze;
  • velocità di respirazione;
  • portata d’aria di quelli assistiti (elettrorespiratori);

Perciò, come si fa a sapere quando un filtro deve essere sostituito?

Filtro per Particolati: resistenza inspiratoria aumentata. 

Significa che il filtro è molto intasato. 

Il valore è soggettivo, varia da persona a persona. 

Filtri Gas: si inizia ad avvertire l’odore o il sapore del gas (motivo per cui se il gas è inodore non si possono usare filtri, se ho il raffreddore non posso usare filtri. eccetera). 

Anche questo valore è soggettivo è può essere anche sensibilmente diverso in base al periodo, alla stagione o alla condizione fisica personale.

Alcuni operatori preferiscono cambiare il filtro con periodicità limitata regolare, anche se

ancora utilizzabile.

APVR filtranti di fuga per emergenza.

Sono particolari dispositivi monouso che possono essere composti da una semplice semimaschera con filtro oppure da un cappuccio che copre tutto il volto. 

Sono certificati per essere utilizzati per 15-20 minuti e servono al soccorritore per uscire il più velocemente possibile da una zona di emergenza

Sono stivati in un contenitore plastico sigillato che viene aperto solo per l’utilizzo del dispositivo. 

Possono adatti solo per gas o anche per fumi da incendio.

scappa scappa filtranti di fuga
Da sinistra a destra: Spasciani M900, MSA Scap, Drager Parat 3200, MSA Miniscape

Mascherine chirurgiche.

Le mascherine chirurgiche non sono DPI di terza categoria

Le mascherine chirurgiche sono conformi alla EN 14683:2019, presentano un marchio CE di autocertificazione in base ai requisiti definiti dalla Direttiva sui Dispositivi Medici 93/42/EC e sono classificati come Dispositivi di Prima Categoria. 

Non servono a proteggere il soccorritore da agenti esterni che possano provocargli un danno ma servono a limitare la trasmissione di agenti patogeni dal personale sanitario ai pazienti.

Non danno una protezione all’operatore perché non aderiscono ermeticamente al volto e quindi il passaggio di aria intorno ai bordi è probabile. 

Non sono fatte pertanto per proteggere il soccorritore nei confronti di particelle fini come batteri o virus. 

Ha una leggera protezione nei confronti di spruzzi di saliva o altri fluidi biologici che potrebbero raggiungere le mucose di naso e bocca dell’operatore.

Il test per l’Efficienza Filtrante Batterica (BFE) è l’indicatore relativo alle prestazioni della mascherina chirurgica.

È un indicatore previsto dalla EN 14683. 

Il test viene effettuato con particelle di Staphylococcus aureus di grandi dimensioni, 0,65 – 7 micron.


Tabella 3 – estratto dalla norma 14683:2019

Dove:

  • efficienza di filtrazione batterica, BFE = efficienza del/i materiale/i delle maschere facciali ad uso medico come barriera alla penetrazione batterica;
  • pressione differenziale = permeabilità all’aria della maschera, misurata determinando la differenza di pressione attraverso la maschera in specifiche condizioni di flusso d’aria, temperatura e umidità;
  • resistenza agli spruzzi = capacità di una maschera facciale ad uso medico di resistere alla penetrazione di sangue sintetico proiettato ad una data pressione;
  • pulizia microbica = assenza di popolazione di microrganismi vitali su un prodotto e/o un imballaggio.

Sono prodotte con materiale Tessuto-Non-Tessuto (TNT) con caratteristiche idrorepellenti.

Sono costruite normalmente con tre o quattro strati:

  • 1 o 2 strati esterni filtranti;
  • strato intermedio impermeabile;
  • strato interno ipoallergenico per il contatto con la pelle;

Si assicurano al viso tramite due piccoli elastici che si passano dietro le orecchie, coprono naso e bocca e hanno un piccolo ferretto che serve per farle aderire meglio attorno al naso.

Anche queste sono sempre da considerarsi monouso.

Alcune hanno una piccola visiera in materiale plastico attaccata alla parte superiore che sale a coprire gli occhi dell’operatore come protezione per le mucose degli stessi.

mascherine chirurgiche
Mascherine chirurgiche: a sinistra un modello con visiera protettiva

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Fonti immagini:

https://www.draeger.com

https://it.msasafety.com

https://www.3mitalia.it

https://www.3mscott.com

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