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呼吸防护用品的人机工效学问题分析

  
评论: 更新日期:2013年07月20日

     为改善呼吸防护用品与人体面部密合性,目前主要采取以下方法:
     1)在设计阶段,增加呼吸防护用品面具造型与人体面部形态的吻合。对于半面罩呼吸防护用品,主要以脸长、下颌宽度、嘴唇宽度和鼻高等作为设计指标,根据人体头面部的测量统计数据进行设计和分型。但是,国内外人体面部形态特征指标提取的科学依据与验证还十分薄弱,同时,国外人体而部形态特征指标是否符合我国还需要加以分析。
     2)通过呼吸防护用品与人体面部接触部位材料的卷边设计或使用柔韧性好的材料,如硅橡胶等,加强呼吸防护用品与人体面部的密合性。
     3)使用前,按照密合性和泄漏量检验程序,选择适合于使用者脸型的呼吸防护用品,增加密合性、减少泄露。《GB/T18664-2002呼吸防护用品的选择、使用与维护》即作了这方面的规定。
    2.2 呼吸防护用品的阻力
     佩戴呼吸防护用品后,人体的呼吸气流通过面具时产生摩擦力,形成了呼吸防护用品的呼吸阻力。呼吸防护用品的呼吸阻力由空气之间的摩擦力和空气与通道表面的摩擦力两部分组成。可分为吸气阻力和呼气阻力,前者为佩戴者吸气时气流流经滤料、导气管、吸气阀门等部位所产生阻力总和,后者由佩戴者呼气时流经内外呼气阀门等部件产生的。呼吸阻力是呼吸防护用品的一项性能指标,同时,增加了佩戴人员额外的呼吸阻力以及肺部负担,会导致佩戴者换气不足、每分钟呼吸量和氧耗量等的降低。
     吸入阻力245Pa时,佩戴者就会产生吸气困难的感觉,呼吸阻力在98Pa~147Pa时人就会出现主观不适的反应,有的人则感到呼吸困难。
     另外,呼吸防护用品呼吸阻力增加,则漏气量增加,呼吸阻力还关系到佩戴者能否乐意接受与持续使用呼吸护具。
     我国最新的《GB2626-2006呼吸防护用品——自吸过滤式防颗粒物呼吸器》规定:每个样品的总吸气阻力不大于350Pa,总呼气阻力不大于250Pa。这与美国42GFR Part84:1995防微粒呼吸护具规定的吸气阻力不大于343Pa,呼气阻力不大于245Pa非常接近,如下表所示。
   
     我国原有的防尘口罩的技术标准《LD29-1992中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准——防尘口罩》则规定吸气阻力不大于49Pa,呼气阻力不大于29.4Pa。可见,我国自吸过滤式防颗粒物呼吸器现有的呼吸阻力的规定是参照美国标准制定的。
     英国的相关标准规定呼气阻力不大于122.5Pa,与美国的标准相差较远。因此,需要对我国人体的呼吸阻力限值进行研究,为我国呼吸防护用品标准的制定提供依据,使我国呼吸防护用品标准符合中国人的生理特点。
    2.3 呼吸防护用品的死腔问题
     人员佩戴面具时,罩体与人体面部构成的内部集合空间相当于人体生理死腔的延伸,会导致人体呼吸区内二氧化碳的储留,使吸入气中二氧化碳浓度升高,肺泡内二氧化碳分压随之升高。
     严重时引起呼吸中枢的麻痹,出现呼吸抑制、头痛、头昏、气喘、无力等症状;同时,吸入气体中二氧化碳浓度超过一定量,会使二氧化碳渗入血液造成二氧化碳中毒;吸入气中氧含量降低会产生慢性缺氧,导致气体代谢障碍,产生心力衰竭。当吸入空气中二氧化碳含量超过2%时,就会发生呼吸障碍。
     呼吸防护用品的死腔还会影响作业人员的作业能力以及佩戴时的舒适感。有研究表明:350 ml死腔致使体力活动所能持续的时间减少19%,呼吸护具的舒适性降低18%。但是,呼吸防护用具没有死腔也是不科学的,死腔为零时,实际上只会有相当于佩戴者鼻孔面积的滤材参与了尘毒等有害物质的过滤,呼吸阻力非常大.因此,呼吸防护用品的死腔大小是一个需要权衡的问题。
     《GB2890-1995过滤式防毒面具通用技术条件》规定全面罩大眼窗面罩的死腔应小于250ml,双跟窗面罩的死腔应小于280 ml;半面罩的死腔应小于185ml。《GB2626-2006呼吸防护用品——自吸过滤式防颗粒物呼吸器》对死腔重新进行了定义:从前一次呼气中被重新吸入的气体的体积,用吸入气中二氧化碳体积百分含量表示。并规定死腔检测结果平均值应不大于1%。
    2.4 呼吸防护用品的热应激问题
     热不适是作业人员不愿意佩戴过滤式呼吸防护用品的主要原因之一。新西兰的一项调查显示近1/3的调查对象反映佩戴后体温升高,引起的热不适是他们不愿意佩戴防护用品的关键原因。
     人在温热环境中作业时,汗液蒸发是机体散热的主要途径。虽然人体头颈部占人体体重的比例小,但是,头颈部单位面积/体积的散热能力较身体其他部位强。呼吸防护用品的面罩阻碍了头面部皮肤散发热量,使身体内热量蓄积,体温升高,人体容易处于热应激状态。同时,佩戴呼吸防护用品导致代谢产热增加,加剧了作业人员的热应激反应。佩戴呼吸防护用品,嘴唇皮肤温度能升高7.5℃。已有的实验研究表明:多数研究对象嘴和鼻孔处皮肤温度在34℃以下是可以被接受,一旦这些部位的皮肤温度超过34.5℃,许多人则感到由此产生的热不适感是不可以接受的。
 

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