Test di ARPA Lazio sull’efficienza delle mascherine

L’esperienza dell’ARPA Lazio e del Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” nel testare l’efficienza delle mascherine chirurgiche nell’ abbattere l’aerosol atmosferico

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L’ARPA Lazio e il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” collaborano nell’ambito di un protocollo di intesa su temi di comune interesse che riguardano tecniche analitiche innovative in campo ambientale. Allo scopo di favorire la produzione di DPI in questa fase di emergenza e di notevole richiesta da parte della popolazione a rischio di infezione, l’Università ha reperito mascherine chirurgiche prodotte in stabilimenti industriali nazionali riconvertiti. Le mascherine quindi non dispongono delle certificazioni di legge e necessitano di collaudo prima dell’utilizzo. Già in altre regioni si è andati incontro ad una situazione analoga e istituti di ricerca e universitari hanno approntato test per valutare in maniera fisica l’efficacia delle mascherine chirurgiche misurando la percentuale di particelle che oltrepassano i DPI.

Sulla scorta di tali esperienze, il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” si è rivolto all’ARPA Lazio, che dispone di contatori di particelle basati sul principio del light scattering, per condividere la sperimentazione di un metodo di prova simile a quelli già utilizzati nelle altre regioni e la conseguente analisi dei DPI da utilizzare.

Parte Sperimentale

La linea di analisi prevede una pompa a portata costante Analitica Strumenti Air Cube Gas settata a 6 L/min, un contatore di particelle FAI OPC, un sistema costruito in laboratorio su cui montare la mascherina da testare dove la mascherina rappresenta una parete filtrante tra una camera aperta ed una chiusa collegata alla pompa da vuoto (Fig.1).

Figura 1 – Portamascherina e camera di misura in depressione

Il metodo permette di determinare la percentuale di particelle trattenute dalla mascherina nelle diverse frazioni granulometriche misurate dal contatore.

La procedura prevede il riempimento della camera aperta di aerosol acquoso prodotto da un vaporizzatore ad ultrasuoni commerciale (Fase1). Una piccola parte del volume viene misurato dal contatore di particelle (Fase2), successivamente viene accesa la pompa da vuoto per 2 secondi simulando un profondo atto respiratorio (Fase3).

Le particelle di aerosol nella camera aperta sono quindi filtrate transitando parzialmente nella camera chiusa, dove si esegue quindi la misura (Fase4). Il contatore fornisce conteggi per 8 intervalli dimensionali a partire da 0.28, 0.4, 0.5, 0.7, 1.1, 2.0, 3.0, 5.0 µm. Per ogni taglio dimensionale si può eseguire il semplice calcolo %Eff= (Ni – Nf)/Ni * 100 che rappresenta l’efficienza percentuale della mascherina. (Ni=conteggio iniziale, Nf=conteggio nella camera aspirante)

Le mascherine sono state testate valutando il passaggio di aerosol sia nel senso dell’aspirazione che nel senso dell’espirazione, cioè montandole sulla linea nel senso naturale di utilizzo e capovolte. 

Le condizioni di analisi sono state scelte in maniera da simulare l’azione protettiva del DPI in una atmosfera fortemente contaminata da particelle di aerosol. E’ stata pertanto scelta la portata di 6L/min in riferimento ai valori medi di ventilazione polmonare reperiti in letteratura. Il tempo di 2 secondi è quello necessario a riempire il volume della camera di analisi evitando di rimuovere le particelle transitate attraverso la mascherina. Il tempo di acquisizione del contatore è quello di default (1 min) che garantisce misure riproducibili.

Figura 2

Le caratteristiche costruttive dei sette lotti di mascherine (Fig.2) sono riportati in tab.1, le mascherine con lotto, A, B, C, D, E, F sono state fornite da Consorzio mediterraneo Co.Med, Via per Torricella zona P.I.P. lotto 22, 74022 Fragagnano (TA).

Risultati

Su ogni lotto di mascherine si sono eseguite almeno 2 prove nei 2 sensi di aspirazione su 2 pezzi distinti per un totale di 8 prove per lotto. Avendo verificato che le mascherine chirurgiche certificate forniscono nelle condizioni descritte valori medi di efficienza di filtrazione pari a 97% o migliori, i lotti che hanno fornito valori medi minori del 95% sono stati scartati, mentre quelli che hanno dato valori maggiori o uguali al 95 % sono stati sottoposti di nuovo alle otto misure per confermarne il valore.

In tabella sono riportati i valori medi dei risultati ottenuti sulla frazione granulometrica totale (>0.28 µm)

CampioneMateriale%Eff. >0.28 µm aspirazione4 misure%Eff. >0.28 µm espirazione4 misure
Mascherina chirurgica certificata
98
99
Lotto A Mascherina facciale C/TNT9092
Lotto B, Mascherina tipo chirurgico C/C8379
Lotto C, Mascherina tipo chirurgico, C/C/C8377
Lotto D, Mascherina tipo chirurgicoTNT/TNT/TNT96*97*
Lotto E, Mascherina tipo chirurgicoTNT/C/TNT9293
Lotto F, Mascherina Facciale TNT/C/TNT96*96*
Lotto G, Mascherina tipo chirurgicoTNT9292

*8 misure, C=cotone, TNT= tessuto non tessuto

A titolo di esempio si presentano i risultati di misura per i singoli intervalli dimensionali di un campione con %Eff a >0.28 µm minore del 95 % in confronto con l’aerosol in ingresso. 


>0.28>0.4>0.5>0.7>1.1>2.0>3.0>5.0
%Eff96.797.797.998.198.593.5100100
Lotto D21519348812983421512400
Aereosol6410641497456297917653995037413516
Azoto 2.819830600000

I dati mostrano che per i lotti analizzati le mascherine con %Eff>95% in entrambi i sensi di aspirazione sono realizzate con tre strati di tessuto di cui di almeno due strati di tessuto non tessuto.

14 Commenti

    • Ottima osservazione, visto che la parte nasale non sigilla mai. Perdonate la mia ignoranza, ma il respiro è umido, questo modifica lo stato dei materiali, se in peggio o in meglio non saprei dire. Immaginando l’effetto che ha il cotone qualdo lo si lava, mi vien da pensare che le fibre si dilatino e il potere di filtraggio diminuisca.

      • Buongiorno, secondo me se in un tessuto bagnato le fibre si gonfiano(e penso sia cosi) diminuiscono gli spazi tra le fibre e quindi c’è più difficoltà nel passaggio degli aerosol

    • Sig. Franco Sarto, concordo, direi che è il fattore principale da considerare visto che l’utilizzo scorretto del dpi inficia tutta la parte teorica di efficienza.

  1. la dimensione dei corona virus è nel range 80-160 nm, quindi sono più piccoli della Vs categoria minima di rilevamento.

    • Forse mi sbaglio,
      ma da quanto ho capito il virus non si diffonde isolato ma solo con le goccioline di saliva, che quindi sono di dimensioni nettamente più grandi.
      Se si diffondesse direttamente per via area come altri virus sarebbe totalmente inutile la distanza di 2 metri.

      Sarebbe comunque opportuna una risposta informata da parte degli autori del testo.

    • Scusa ma la dimensione del corona virus di 80-160 nm è riferita ad una particella singola, ma in espirazione sono legate a particelle di areosol ben più grandi, quindi dovrebbero essere trattenuti dalle mascherine.

    • Non avete testato anche le mascherine dotate di valvola? Mi sembrano le più pericolose se indossate da un positivo, in quanto si tratta di una semplice valvola di non ritorno.

  2. Penso che il virus viaggi in atmosfera incluso in particelle di fluido (aerosol), che direi possono ragionevolmente essere incluse nel range della granulometria presa in esame.

  3. Interessante lavoro. Mi chiedevo se non fossealtrettanto possibile sperimentare l’efficacia della sterilizzazione su dpi degli operatori sanitari, per ovviare alla penuria di approvvigionamenti . Ogni operatore dovrebbe avere almeno 3 ricambi con identificativo, capisco che in emergenza non ci sia il tempo dovuto…ma chissà per il futuro si potrebbe fare uno studio utilizzando piastre da contatto per valutare l’efficacia del trattamento . Forse ci vorrebbe un dispiego di operatori addetti all’autoclave non indifferente, ma potrebbe portare a notevoli risparmi…penso anche a tutti i camici di tessuto non tessuto che vengono gettati abitualmente. Potrebbe essere una via percorribile se studiata bene…costi/benefici e analisi del rischio.
    Buona giornata a tutti

  4. L’efficacia filtrante è uno dei test. E’ importante determinare il “fit Factor” per verificare la tenuta della maschera sul volto delle persone altrimenti l’efficacia del filtro è vanificata da vie preferenziali di ingresso dell’aria alle vie respiratorie.

  5. Io sono ignorante… Ma quando sento parlare di “bollicine” rimango un po’ perplesso…
    Il vapore acqueo passa diversi stati … quello visibile contiene anche acqua condensata … altri stati no… e il vapore acque credo possa essere ottimo vettore, il bioaerosol con dimensioni <PM1 = 1micrometro rimane sospeso e disponibile a veicolare il trasferimento virale.
    Ciò detto,
    1. tutto è meglio che andare senza protezioni … ipotesi tutt'altro che rara recentemente
    2. oltre che la possibilità teorica del passaggio di particelle credo rilevi anche la quantità di particelle virali che possono essere contate con metodi simili a quelli del test, cosa che accade nei rivelatori di fumo ad aspirazione dove vengono discriminate le singole molecole di fumo con sistemi peraltro di normale commercializzazione
    3. qualunque mascherina non evita l'assenza di protezioni … nella mucosa oculare… dunque trovo ridicoli quegli schermi trasparenti come si trattasse davvero di "goccioline" di muco o saliva che possono esser proiettate con una traiettoria come possa avvenire nei banchi degli analisti in laboratorio.
    Gradirei che qualcuno validasse o confutasse le opinioni suesposte.

  6. Buongiorno, si possono rendere disponibili le schede tecniche del TNT e del cotone usati per i test?
    Grazie,

  7. Riguardo alle mascherine chirurgiche mi pare utile questa infografica del CDC/NIOSH americano:
    https://www.cdc.gov/niosh/npptl/pdfs/UnderstandDifferenceInfographic-508.pdf

    In sostanza ci sono due passaggi fondamentali relativi alle mascherine chirurgiche:
    – la mascherina serve essenzialmente a proteggere il paziente (Intended Use and Purpose):
    “Fluid resistant and provides the wearer protection against large droplets, splashes, or sprays of bodily or other hazardous fluids. Protects the patient from the wearer’s respiratory emissions.”
    – la mascherina non serve a proteggere chi la indossa dagli aerosol (Filtration):
    “Does NOT provide the wearer with a reliable level of protection from inhaling smaller airborne particles and is not considered respiratory protection”.
    – la mascherina non è a tenuta, è “Loose-fitting” e quindi lascia passare aria non filtrata: “Leakage occurs around the edge of the mask when user inhales”.
    Quindi negli USA non mi sembra considerata un “DPI” come lo intendiamo noi, tanto che dev’essere solo “Cleared by the U.S. Food and Drug Administration (FDA)”, mentre l’ “N95 Respirator” dev’essere “Evaluated, tested, and approved by NIOSH as per the requirements in 42 CFR Part 84”.

    Per la differenza tra “cleared” e “approved” mi pare buono questo breve riassunto divulgativo:
    https://www.cnet.com/news/fda-approved-vs-fda-cleared-whats-the-difference/

    Certo che se tutti portano la mascherina, si riduce il rischio di diffusione di aerosol infetti (e questa è la logica dei cinesi/giapponesi che la indossano quando hanno il raffreddore).

    Saluti
    Tiziano V.

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