Эффективность средств защиты органов дыхания

Эффективность средств защиты органов дыхания

Исследование масок различного типа

Автор:       к.т.н Романютин Андрей Александрович

Соавтор:  Герасименко Сергей Павлович

                   Стасюк Андрей Владимирович

                  Фучаджи Евгений Валериевич

Эпидемия вируса  вызывает необходимость в массовом применении средств индивидуальной защиты, к которым относятся средства защиты органов дыхания –лицевые маски.

                Знакомясь с различными образцами лицевых масок, используемых врачами, президентами, мерами городов, микробиологами, подростками, пенсионерами, поражает их разнообразие в конструкциях и используемых материалах.

                В данной статье мы не ставим задачу исследовать все средства защиты органов дыхания (СЗОД), которые как известно имеют общепринятую классификацию по защите от пыли, дыма и т.д.

Рис.1 Сравнительные характеристики пылезащитных свойств СЗОД в зависимости от типа

                СЗОД класса FFP3 – дорогостоящие (для профессионалов), обеспечивающие высокий уровень защиты (рис.1). Средства данного класса не могут широко использоваться, так как не удобные в быту, сложные для стерилизации, утилизации, имеют высокую стоимость l1l.

                Маски класса FFP2 как СЗОД более популярны у пользователей, особенно в информационных сетях. Сравнительно более доступные по цене, такие маски сложно стерилизовать и утилизировать. Материал, из которого произведены маски в большинстве случаев, синтетический многослойный спанбонд гидрофобной природы. В следствии этого защитная способность маски эффективна до 2 часов l2l.

                Анализ использования медицинских масок свидетельствует, что через 2 часа ношения маски  превращаются в средство распространения инфекции, многие микроорганизмы из воздуха оседают на маске. Заведующий кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии Сеченовского университета г.Москвы, доктор биологических наук, академик РАН Виталий Васильевич Зверев предупреждает, что следствием постоянного ношения масок станет рост таких заболеваний как:

- Эмфизема легких

- Бронхиальная астма

- Грибковые

- Аллергические

- Бактериальные заболевания l3l.

Опыт китайских медиков свидетельствует, что постоянное ношение масок, особенно при высоких нагрузках, может привести к трагическим последствиям. Главный врач больницы Уханя доктор ЧэньБаоцзюнь отмечает, что у пробежавшего в медицинской маске 4 км ЧжанПин обнаружено сжатие левого лёгкого на 90%, а сердце сместилось вправо l4l.

При беге в фектовальном костюме без маски, спортсмен вдыхал воздух с концентрацией кислорода 19,5%, в медицинской (гигиенической) маске дыхание осуществлялось с концентрацией кислорода 17%, концентрация кислорода на уровне моря 21%. В таких условиях (при тренировке в гигиенической маске) возможны появления симптомов возникающих при высотной болезни l5l.

Практически все респираторы FFP2 (или N95) имеют обратный клапан  с целью снижения внутреннего давления в маске.  Если больной человек использует лицевую маску с клапаном, то он выдыхает в окружающую среду от 30 до 50% воздушной смеси, при этом на вдохе маска не обеспечивает достаточный приток кислорода l6l.

                Следует отметить, что цифры, которыми оперируют авторы информационных материалов, основываются на технических характеристиках, описывающих защитные функции в физических средах: пыль, аэрозоль, дым и т.д.

                Данных по защитным свойствам масок крайне мало, следует предположить, что они только накапливаются, однако исследования 2010 года, проведенные при сравнительных испытаниях масок типа FFP1 и FFP3показали, что процент заразившихся медсестер, работающих с больными гриппом,составляет 24% и 23% соответственно l7l.

                Самым массовым СЗОД являются маски типа FFP1. Данный тип масок можно разделить на следующие группы:

                - маски из натуральных материалов, отличия: стерилизация автоклавированием, многократное использование и др.

                - маски из нетканых материалов (SMS, спанбонд, спанлейс и т.п.), отличия: технологичны (низкая себестоимость), одноразового использования, температурные ограничения до 40^оС.

                - маски из синтетических материалов (неопрен и т.п.), отличия: технологичны (завышенная цена, модные формы),возможна стирка, химическая обработка, многократное использование, нельзя использовать при высоких температурах, нельзя использовать длительно.

                Какие критерии выбора маски типа FFP1? Без сомнения, при массовом экстренном и быстром решении задач по выводу людей из зоны поражения бактериологическими и другими факторами - это использование 3-х слойных масок из материала SMS,при условии что температура в зоне меньше 40-50 градусов Цельсия. Практика показала правильность этого вывода в начале 2020 года.

                Длительное ношение масок вызывает дефицит кислорода в крови, создавая чрезвычайный риск для здоровья: у 30%- головные боли, у страдающих головными болями в результате ношения масок - 60% принимают обезболивающие средства. Причина - снижение уровня кислорода в крови (гипоксия) и повышение в крови уровня углекислого газа CO2 (гиперкапния).

Ношение маски N95 часами может снизить оксигенацию крови на 20%, что приводит к потере сознания. Снижение уровня кислорода (гипоксия) напрямую связано с нарушением иммунитета. Исследования показали, нехватка кислорода подавляет активность основных иммунных клеток, используемых для борьбы с вирусными инфекциями, называемыми СД4+Т- лимфоцитами. Низкое содержание кислорода способствует развитию атеросклероза, сердечно-сосудистых (сердечные приступы) и цереброваскулярных (инсульт) заболеваний. Эти данные в своей статье приводит признанный нейрохирург, практикующий врач, автор и лектор Доктор Рассел Блейлок, автор информационного бюллетеня BlaylockWellnessReport. При ношении маски выдыхаемые вирусы не выбрасываются наружу, а концентрируются в носовых проходах, через обонятельные нервы проникая в мозг человека и разрушая егоl8l.

Анализ вышесказанного свидетельствует, что одним из основных критериев оценки эффективности использования масок класса FPP1(ГОСТ) является пневмосопротивление материала, из которого они изготовлены. Поскольку в большинстве случаев в качестве рабочего материала используется многослойный набор, то испытания проводились уже на сформированных поверхностях.

Для определения пневмосопротивления материалов, используемых при изготовлении масок, была разработана экспериментальная установка (рис. 2). Установка состоит из ручного пневмонасоса с обратным клапаном (поз.1), системой вентилей (поз. 2), обеспечивающих движение воздушного потока в заданном направлении, калиброванной емкости объёмом 21л с расположенным внутри резиновым шаром (поз. 3), герметичного фланцевого соединения с калиброванным отверстием (поз. 4) через которое пропускается воздух. Маски поочередно помещались между фланцами, герметичность соединения поверхностей обеспечивалась эластичными резиновыми кольцами.

 Экспериментальные данные приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Время прохождения воздуха объемом 21 литр через калиброванное отверстие, сек. (давление 745 мм рт.ст., температура 24 градуса Цельсия, влажность 72%)

Характеристики респираторов и масок описаны в таблице достаточно подробно, а результаты исследований достаточно красноречивы.

Из сравнительного анализа масок на основе синтетических материалов и натуральных материалов следует отметить:

Синтетические материалы

Маски из натуральных материалиалов

Необходимо отметить, что:

1.       Хирургические маски, маски для хирургов, медицинского персонала операционных, манипуляционных и т.п. имеют исключительно завязки,так как только они обеспечивают надежное крепление маски к лицу.

Марлевая маска, состоящая из 6-ти слоев марли не пропускает 67% микроскопических частиц на вдохе и позволяет выдохнуть 90% объёма воздуха l5l, лицо,очки, защитые экраны не потеют.

2.        Ватно-марлевая маска размером 20х30х1,5(2) см до недавних пор входила в костюм биологическое защиты. Именно в таких костюмах микробиологи победили все известные опасные заболевания.

3.       Ватно-марлевые маски для детей в школе (детском садике) -  это и средство защиты от продуктов горения, в том числе и во время горения (зоны высоких температур).

4.       Профессионалы выбирают маски из натуральных материалов 5-8 слойные на завязках. Они знают и все понимают.

Помним Песочные!

Используемая литература и данные:

(1)    https://radiokp.ru/zdorove/zaschita-ili-fikciya-kak-vybrat-nadezhnuyu-masku_nid18747_au4338au

(2)    https://p.dw.com/p/3XQjD

(3)    http://xn--b1amnebsh.ru-an.info/%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8/%D0%B2%D0%B0%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%BD%D0%B0-%D0%BE%D1%82-%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%80%D1%83%D1%81%D0%B0-%D0%BC%D0%BE%D0%B6%D0%B5%D1%82-%D1%83%D0%BD%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B8-%D0%B6%D0%B8%D0%B7%D0%BD%D0%B8-20-30-%D0%BD%D0%B0%D1%81%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F-%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D1%82%D1%8B/

(4)    http://xn----ctbsbazhbctieai.ru-an.info/%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8/%D0%BF%D0%BE%D1%87%D0%B5%D0%BC%D1%83-%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D1%8F-%D0%BD%D0%B0%D0%B4%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C-%D0%BC%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%BD%D1%81%D0%BA%D1%83%D1%8E-%D0%BC%D0%B0%D1%81%D0%BA%D1%83-%D0%B2%D0%BE-%D0%B2%D1%80%D0%B5%D0%BC%D1%8F-%D0%B1%D0%B5%D0%B3%D0%B0-%D0%BE%D0%BF%D1%8B%D1%82-%D0%BA%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%B9%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%85-%D0%BC%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2/

(5)    http://xn--b1amnebsh.ru-an.info/%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8/%D0%B7%D0%B0%D0%BD%D1%8F%D1%82%D0%B8%D0%B5-%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%BE%D0%BC-%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%81%D0%BA%D0%B5-%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D1%81%D0%BD%D0%BE-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%B2%D0%B0%D1%88%D0%B5%D0%B3%D0%BE-%D0%B7%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%8C%D1%8F/

(6)    https://www.5.ua/ru/obshchestvo/covid-19-kakye-masky-luchshe-vseho-zashchyshchaiut-cheloveka-ot-ynfytsyrovanyia-koronavyrusom-spetsvipusk-211919.html

(7)    https://www.ntv.ru/cards/4421/

(8)    https://slavinfo.dn.ua/novosti/novosti-v-mire/dlitelnoe-noshenie-masok-dlya-litsa-vyzyvaet-defitsit-kisloroda-v-krovi-sozdavaya-chrezvychajnyj-risk-dlya-zdorovya#:~:text=%D0%94%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D0%BD%D0%BE%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%BC%D0%B0%D1%81%D0%BE%D0%BA%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D0%BB%D0%B8%D1%86%D0%B0%20%D0%B2%D1%8B%D0%B7%D1%8B%D0%B2%D0%B0%D0%B5%D1%82%20%D0%B4%D0%B5%D1%84%D0%B8%D1%86%D0%B8%D1%82%20%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0%20%D0%B2,%D1%81%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%B0%D1%8F%20%D1%87%D1%80%D0%B5%D0%B7%D0%B2%D1%8B%D1%87%D0%B0%D0%B9%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D1%80%D0%B8%D1%81%D0%BA%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D0%B7%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%8C%D1%8F&text=%D0%98%D1%81%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%B4%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8%20%D0%BE%D0%B1%D0%BD%D0%B0%D1%80%D1%83%D0%B6%D0%B8%D0%BB%D0%B8%2C%20%D1%87%D1%82%D0%BE%20%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%20%D1%83,%D0%B4%D0%BB%D1%8F%20%D0%BB%D0%B8%D1%86%D0%B0%2C%20%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D0%B8%20%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D1%8B%D0%B5%20%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B8.