呼吸器の効率測定例(職場)。説明:(1)個人用サンプリングポンプ、(2)濃度測定用カセットとフィルター(呼吸ゾーン内)、(3)サンプリングライン(呼吸ゾーンから)、(4)濃度測定用カセットとフィルター(マスク下)、(5)サンプリングライン(マスクから)。 呼吸保護具(RPE)または呼吸保護装置(RPD)としても知られる呼吸器は、一部の職場で作業員を空気汚染物質から保護するために使用されています。当初、呼吸器の有効性は実験室で試験されていましたが、1960年代後半に、これらの試験では 保護レベル に関して誤った結果が得られることが判明しました。[ 1 ] 1970年代には、職場における呼吸器の試験が先進国で日常的になり、多くの種類の呼吸器の有効性が大幅に低下し、特定の環境に適した呼吸器を選択するための新しいガイドラインが作成されました。[ 2 ] [ 3 ]
背景 呼吸器認証を説明するビデオ 1958年に発明された最初の個人用サンプリングポンプ[ 4 ] [ 5 ] により、呼吸用保護具のマスクの外側と内側の大気汚染濃度を同時に測定することが可能になりました。これは呼吸用保護具の有効性を測定する最初の試みでした。1970年代まで、専門家は実験室における呼吸用保護具の保護特性が職場における特性と大きく変わらないと誤って考えていました。そのため、生産環境下における呼吸用保護具の有効性を測定する方法はなく、様々なタイプの呼吸用保護具を安全に使用できる範囲は、実験室での試験のみに基づいて決定されていました。
この図式は、1960 年代に、承認された呼吸器を使用している労働者が依然として高レベルの有害汚染物質にさらされていることが判明して変わり始めました。[ 1 ] その後の職場研究では、あらゆるデザインの呼吸器の有効性は、実験室よりも実際のテストでははるかに低いことが示されています。職場環境では、従業員は実験室のテスト担当者が行わないさまざまな動作を行う必要があります。呼吸器の面体がしっかりとフィットしている場合、これらの動作によってマスクと顔の間に隙間ができ、その隙間から濾過されていない空気が漏れるため、マスクの効率が低下します。さらに、少数のテスト担当者では顔の形や大きさの多様性をすべてシミュレートすることはできず、20 分間の認証実験室テスト[ 6 ] では、職場で行われるさまざまな動作をすべてシミュレートすることはできません。テスト担当者は、一般の労働者よりもマスクの着用と使用に細心の注意を払う場合もあります。
職場ベースのテスト基準の進化
1970年代と1980年代の職場における有効性に関する初期のテスト 1974年に行われた、鉱山労働者 が使用する防塵マスクの有効性に関する画期的な研究では、個々の鉱山労働者が装着する個人用サンプラーと、マスクを装着せずに2台の集塵機を用いて同時に粉塵濃度を測定しました。[ 7 ] 研究者らはまた、各鉱山労働者に2つのサーミスター (1つはフェイスピースに、もう1つはベルトに装着)を取り付け、彼らが防塵マスクを使用している時間の割合を測定しました。呼気中の熱を検知することで、マスクを着用していることが分かりました。この研究では、実際の状況下で提供される防護効果を表す新しい指標である「有効防護係数」を定義し、4つの異なる鉱山における有効防護係数の範囲を報告しました。
鉄鋼製造業界では、サンドブラスト 作業を行う作業員は、通常、空気を供給する様々なタイプのフードを着用していました。1975年の研究では、これらのフード下の粉塵濃度が最大許容値 を超えていることが判明しましたが、空気供給式フードは空気供給のないフードよりも優れた保護を提供していました。[ 8 ] サンドブラスト作業が行われていないときでも、大気中のシリカ粉塵濃度は安全基準をはるかに上回っており、作業員が休憩中にフードの外で過ごす時間は、曝露につながっていました。
1976年、銅製錬所では、一般的に使用されている3種類の弾性半面マスク付き負圧フィルター式呼吸器が、労働者を二酸化硫黄の濃度から保護する能力について検査されました。 [ 9 ] 呼吸器のデザインによって保護性能に大きなばらつきが見られ、これは呼吸器のデザインの快適性に部分的に起因していました。快適なマスクはよりしっかりと調整されるため、より効果的でした。
1979年に実施された、消防士を 一酸化炭素 吸入から保護する自給式呼吸器 (SCBA)の有効性に関する研究では、これらの呼吸器を断続的に使用すると効果がなくなることが示されました。[ 10 ] SCBAを連続的に使用しても、完全な保護は得られませんでした。このSCBAの設計では、マスク内に空気供給装置が備えられており、「オンデマンド」(つまり、吸入 時にマスク下に陰圧がかかる)で空気が供給されていました。現在、米国およびEUの法律では、消防士は「圧力オンデマンド」方式の空気供給装置(つまり、吸入時にマスク下に陽圧がかかる)を備えた呼吸器の使用を義務付けています。
研究では、労働者間での呼吸器の使用におけるばらつきが、達成される保護に非常に大きな影響を与える可能性があることもわかっています。1980年に行われたカドミウム労働者の吸入暴露に関する研究では、常に呼吸器を正しく使用している1人の労働者が特定されました。この労働者の保護係数は、平均的な労働者の26倍高いことがわかりました。[ 11 ] 炭鉱での研究では、炭鉱労働者は粉塵レベルが低いと感じた状況では頻繁に呼吸器を外し、効果が大幅に低下しました。[ 12 ] 別の研究では、期待保護係数が1000の呼吸器の実際の保護係数は15から216の範囲でした。[ 13 ] 達成される保護レベルに影響を与える要因には、呼吸器が労働者の顔にぴったりとフィットすること、[ 14 ] および環境内の空気の流れが含まれます。[ 15 ]
新たな有効性指標 研究者らは、職場で実際に経験する保護レベルが、実験室での試験後に装置に割り当てられた保護係数よりもはるかに低いことを繰り返し発見したため[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] 、実際の有効性が「期待される有効性」よりも少なくとも90%の確率で高くなるような、新しい期待保護係数 スケールを開発することが提案された。[ 16 ]
緩いフィットのフェイスピース(フードまたはヘルメット)を備えた電動空気清浄呼吸器(PAPR) の保護係数(PF) 。 [ 17 ] [ 18 ] これらのデータにより、割り当てられたPFは1000から25 PEL(米国)に、1000から40 OEL(英国)に引き下げられました。 実際の有効性と実験室で測定された有効性の間に大きな差があったため、国立労働安全衛生研究所 (NIOSH) は 1982 年に呼吸器に関する 2 つの情報メッセージを発表し、呼吸器の効果が予想外に低いことについて消費者に警告しました。[ 19 ] 広範な議論の後、呼吸器保護係数の 6 つの新しい定義が合意されました。[ 20 ] たとえば、呼吸器の指定保護係数 (APF) は、次の状況下で呼吸器が提供しなければならない最小の保護係数です。呼吸器は、従業員の顔にフィットするマスクを個別に選択した 後、訓練され教育された労働者によって使用され、汚染された大気中で中断されることなく使用されます。[ 21 ] 労働者が実際に感じる保護は、これよりも大幅に低い場合があり、保護は労働者ごとに異なる場合があります。[ 22 ]
レペストク社の 濾過式半面マスク。半製品の内側から見たところ。この濾過式面体の有効性は桁違いに過大評価されていました。1956年から2015年の間に、60億個以上の呼吸器が製造されました。
チェルノブイリにおける人工呼吸器の有効性 リクイデーターの メダルの中央部分には、一滴の血の上にアルファ (α) 粒子とベータ (β) 粒子、およびガンマ (γ) 線の痕跡が描かれています。1986年のチェルノブイリ原子力発電所事故 により、作業員を放射性エアロゾルから保護することが緊急に必要となりました。1986年6月、約30万個の「レペストク」型陰圧フィルター付き面体がチェルノブイリに送られました。[ 23 ] これらの呼吸器は非常に効果的であると考えられていました(最も一般的なモデルの公表防護係数は200でした)。しかし、これらの呼吸器を使用した人々は過度の汚染に曝露されました。上記の研究の場合と同様に、公表防護係数は実際の環境下における防護係数とは大きく異なっていました。[ 24 ] 他の職場試験で見られるように、マスクと顔の間の隙間を通るろ過されていない空気は、呼吸器の効率を低下させました。[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] しかし、これらの発見は、ソ連における呼吸器の有効性に関する評価に変化をもたらすことはありませんでした。
人工呼吸器の代替手段 職場での試験により、様々なデザインの呼吸器の使用に関する基準が大幅に改訂され、[ 28 ] [ 29 ] 製造業者は密閉、換気 、自動化 などの危険軽減方法や 技術 の改善にさらに注意を払うようになりました。例えば、米国国立労働安全衛生研究所は、石炭鉱山 [ 30 ] やその他の鉱山の粉塵濃度を低減するための推奨事項を提供しています。[ 31 ] 現場測定により、呼吸器は最も信頼性の低い保護手段 であり、効果が不安定で予測できないことが示されました。
呼吸器は不便であり、不快感を引き起こし、コミュニケーションを妨げる。[ 32 ] 呼吸器の使用による視野 の減少は、事故のリスクの増加につながる。また、呼吸器は高温時に過熱を助長する。[ 33 ] 実際の状況では、これらの欠陥のために労働者が定期的に呼吸器を外すことが多く、呼吸器の有効性がさらに低下する。さらに、呼吸器は呼吸器系を通じて体内に侵入する有害物質に対してのみ労働者を保護するが、汚染物質は皮膚からも体内に侵入することも多い。[ 34 ] [ 35 ] したがって、呼吸器は労働者に対する大気汚染の影響を軽減する他の対策の代替として使用することはできない。しかし、呼吸器系が有害物質が体内に入る主な経路であり、他の保護手段では影響を許容できる値まで軽減できない場合、呼吸器は有用な補助手段となる可能性がある。効果を最大限に高めるには、特定の状況に合わせて呼吸器の種類を選択し、従業員が個人的にマスクを選択し、労働者が呼吸器を効果的に使用できるように訓練を受ける必要があります。
許容曝露限界の引き下げ 先進国の法律では、有効性の現場試験の結果を考慮して、すべてのタイプの呼吸器の使用に制限を設けています。いくつかのタイプの呼吸器の許容暴露限界 [PEL] が引き下げられました。たとえば、フルフェイスマスクと高効率フィルターを備えた負圧式空気清浄呼吸器の場合、限界は 500 PEL から 50 PEL (米国[ 16 ] ) に、900 OEL から 40 OEL (英国[ 33 ] ) に引き下げられました。ゆるい顔面部 (フードまたはヘルメット) を備えた電動空気清浄呼吸器の場合、限界は 1000 PEL から 25 PEL (米国[ 17 ] ) に引き下げられました。ハーフマスクを備えた電動空気清浄呼吸器の場合、限界は 500 PEL から 50 PEL (米国 [ 16 ] )に引き下げられました。フルフェイスマスクと連続給気モードを備えた給気呼吸器の限度値は100 OELから40 OELに引き下げられました(英国[ 36 ] )。オンデマンド給気式自給式呼吸器の限度値は100 PELから50 PELに引き下げられました(米国)。米国では、フィルター式フェイスピースと陰圧式ハーフマスク呼吸器の限度値は10 PELに制限されました。[ 37 ]
表. 職場試験前後における各種呼吸器の防護係数要件 呼吸器の種類、国 認証のための保護係数の要件(2013年) 職場試験前の許容暴露限界(年) 職場試験後の許容暴露限界(2013年) 測定された職場保護係数の最小値 ヘルメットをかぶったPAPR 、米国> 250000 [ 6 ] 最大1000 PEL 最大25 PEL [ 29 ] 28、42... フルフェイスマスク付き陰圧空気清浄呼吸器、米国 > 250000 [ 6 ] 最大100 PEL(1980年) 最大50PEL [ 29 ] 11、16、17... 英国製フルフェイスマスク付き陰圧式空気清浄呼吸器 > 2000 (ガスの場合) または> 1000 (エアロゾルの場合) 最大900 OEL(1980年) 最大40 OEL 半面型フェイスピース付き陰圧式空気清浄呼吸器(米国) > 25000 [ 6 ] 最大10 PEL(1960年代以降[ 29 ] ) 2.2、2.8、4... オンデマンド空気供給機能付き自給式呼吸装置(米国) > 250000 [ 6 ] 最大1000 PEL(1992年) 最大50PEL [ 29 ] モニタリングでは一酸化炭素曝露の効率が低いことが示された
米国国立労働安全衛生研究所は現在、高性能呼吸用保護具(RPE)の製造業者に対し、認証の要件として代表的な職場での試験を実施することを義務付けている。[ 38 ]
参照
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