Проєктування півмасок фільтрувальних респіраторів

ЗаголовокПроєктування півмасок фільтрувальних респіраторів
Тип публікаціїJournal Article
Year of Publication2020
АвториЧеберячко, СІ, Чеберячко, ЮІ, Шайхлісламова, ІА
Short TitleNauka innov.
DOI10.15407/scin16.05.097
Об'єм16
Проблема5
РубрикаCвіт інновацій
Pagination97-109
МоваУкраїнська
Анотація

Вступ. Серед професійних захворювань хвороби органів дихання є найрозповсюдженішими в світі, основною причиною виникнення яких є забруднення робочої зони шкідливими аерозолями та використання невідповідних антропометричним розмірам обличчя засобів індивідуального захисту органів дихання.
Проблематика. Ефективність фільтрувальних респіраторів залежить від двох компонентів: часу захисної дії фільтрів та ізольованих властивостей півмасок. Це вимагає проведення відповідних досліджень для побудови конструкцій півмасок, які дозволять забезпечити високі ізоляційні властивості.
Мета. Підвищення захисної дії фільтрувальних респіраторів шляхом удосконалення їхньої конструкції, яка відповідає антропометричним параметрам обличь.
Матеріали й методи. Для побудови поверхні півмаски застосовано рівняння вільної енергії вигнутої довільної пластинки, яке описується двовимірною сплайн-поверхнею, а її невідомі коефіцієнти встановлюють методом лінійної інтерполяції на основі даних тривимірних координат ключових точок антропометричних рис обличчя.
Результати. Визначено закономірності формування поверхні півмаски, ґрунтуючись на даних тривимірних координат ключових точок антропометричних параметрів обличчя. Розроблено метод вимірювання температури поверхні обтюратора тепловізором на основі опрацювання вихідних сигналів, що дозволяє здійснювати оперативний контроль місць утворення зазорів уздовж смуги обтюрації, виявляти погіршення ізолювальних властивостей протипилового респіратора та обчислювати коефіцієнт його захисту.
Висновки. Розроблено алгоритм проєктування півмасок з урахуванням результатів 3D-сканування обличь, створення цифрових моделей голови та на їхній основі – поверхні півмасок і конструкції обтюратора. Визначено раціональні параметри фільтрувальної коробки, розміру вихідного отвору для забезпечення мінімального перепаду тиску та рівномірного розподілу пилового осаду на фільтрувальній поверхні.

Ключові словакоефіцієнт ізолювання, модель, обтюратор, півмаска, респіратор
Посилання
1. Стрілець В.М., Васильєв М.В. Аналіз захисних властивостей засобів індивідуального захисту, які призначені для роботи в умовах викиду небезпечних хімічних речовин. Збірник наукових праць Харківського університету Повітряних Сил. 2010. Т. 1, №23. С. 197–200.
2. Кириллов В.Ф., Бучнев А.А., Чиркин А.В. О средствах индивидуальной защиты органов дыхания работающих. ФГБУ «НИИ медицины труда»й РАМН. 2013. № 4. С. 25–31. doi: 10.17686/sced_rusnauka_2013-1033.
3. Kovacs L., Immermann A., Brockmann G. Three-dimensional recording of the human face with a 3D laser scanner. J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg. 2006. No. 59. P. 1193–1202.
4. Эннан А.А., Белинский Е.Е., Климова Л.В., Байденко В.И. Математическое моделирование конструкций облегченного респиратора типа «Снежок». Тр. 1-й Междунар.науч.-практ. конф. «Защита окружающей среды, здоровье, безопасность в сварочном производстве», (сентябрь 2002, г. Одесса). Одесса, 2002.
5. Третякова Л.Д., Подобед І.М., Зубков А.А. Новітні засоби індивідуального захисту для здійснення аварійно-рятувальних робіт. Інформаційний бюлетень з охорони праці. 2014. Т. 1, № 72. С. 98–103.
6. Ковальов П.А., Стрілець В.М., Єлізаров О.В., Безуглов О.Є. Основи створення та експлуатації апаратів на стисненому повітрі. Харків: АЦЗУ, 2005. 359 с.
7. Андрусяк З.В., Болибрух Б.В., Лоик В.Б., Красутская И.М. Проблема создания эффективной индивидуальной защиты спасателей при авариях на опасных химических объектах. Zeszyty Naukowe SGSP. 2015. V. 56, no. 4. P. 111–134.
8. Остапенко Н.В., Луцкер Т.В., Рубанка А.І., Колісніченко О.В. Узагальнена систематизація виробів спеціального призначення. Теорія і практика дизайну. 2016. № 10. P. 122–143.
9. Колосніченко М. В., Зубкова Л. І., Пашкевич К. Л., Полька Т.О., Остапенко Н.В., Васильєва І.В., Колосніченко О.В. Ергономіка і дизайн. Проектування сучасних видів одягу: навч. посіб. Київ, 2014. 386 с.
10. Чеберячко С.І., Радчук Д.І., Чеберячко Ю.І., Фрундін В.Ю. Експериментальні дослідження впливу вологості повітря на захисні властивості електретних фільтрів. Гірнича електромеханіка та автоматика. 2016. Т. 1, № 96. С. 59–66.
11. Васильєв М.В., Стрілець В.М., Коврегін В.В. Аналіз герметичності комплексу засобів індивідуального захисту першого типу. Проблеми надзвичайних ситуацій. 2010. № 11. С. 29–38.
12. Anderson N.J., Cassidy P.E., Janssen L.L., Dengel D.R. Peak Inspiratory Flows of Adults Exercising at Light, Moderate and Heavy Work Loads. Journal Int. Soc. Respir. Prot. 2006. No. 23. P. 53–61.
13. Eshbaugh J.P., Gardner P.D., Richardson A.W. №95 and P100 respirator filter efficiency under high constant and cyclic flow. Journal Occup. Environ. Hyg. 2009. V. 6, no. 1. 52–61.
14. Haruta H., Honda T., Eninger R. Experimental and theoretical investigation of the performance of №95 respirator filters against ultrafine aerosol particles tested at constant and cyclic flows. Journal Int. Soc. Respir. Prot. 2009.  No. 25. P. 75–88.
15. Потапенко И.А. Гидродинамическое сопротивление фильтрующего элемента противопылевого респиратора. Горноспасательное дело: сб. науч. тр. 2010.  № 47. С. 133–141.
16. Чеберячко С.І., Радчук Д.І., Чеберячко Ю.І. Методика підбору випробувачів для дослідження фільтрувальних респіраторів. Метрологія та прилади. 2016. № 2. С 36–40.
17. Oestenstad R.K., Dillion H.K., Perkins L.L. Distribution of faceseal leak sites on a half-mask respirator and their association with facial dimensions. American Industrial Hygiene Association Journal.  1990.  V. 5, no. 51. P. 285–290. doi:10.1080/15298669091369664.
18. Oestenstad R.K., Perkins L.L. An assessment of critical anthropometric dimensions for predicting the fit of a halfmask respirator. American Industrial Hygiene Association Journal. 1992. V. 53, no. 6. P. 639–644.
19. Oestenstad R.K., Elliot L.J., Beasley T.M. (2007). The effect of gender and respirator brand on the association of respirator fit with facial dimensions. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2007. V. 4, no. 12. P. 923–930.
20. Brazile W.J., Buchan R.M., Sandfort D.R., Melvin W., Johnson J.A., Charney M. Respirator fit and facial dimensions of two minority groups. Journal of Occupational and Environmental Hygiene 1998. No. 13. P. 233–237. doi: 10.1080/1047322X.1998.10390073.
21. Han D.H., Choi K.L. Facial dimensions and predictors of fit for half-mask respirators in Koreans. AIHA J. 2003. V. 64, no. 6. P. 815–822. doi: 10.1202/501.1. 
22. Zhuang Z., Bradtmiller B., Shaffer R.E. New respirator fit test panels representing the current U.S. civilian work force. J. Occup. Environ. Hyg. 2007. V. 4, no. 9. P. 647–659. doi: 10.1080/15459620701497538.
23. Alma Maria Jennifer A. Gutierrez, Melissa D. Galang, Rosemary R. Seva, Michelle C. Lu, Diana Rose S. Designing an improved respirator for automotive painters. International Journal of Industrial Ergonomics. 2014. V. 44, no. 1. P. 131–139.
24. Blanz V., Vetter T. A morphable model for the synthesis of 3D faces. In: 26th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques, ACM Press, Los Angeles. 1999. P. 187–194.
25. Ashkenazy A.V. Basic theory and computational algorithms: Tutorial. Tver: Pub. house of the Tver State University. 2003. P. 82.
26. Огар П.М., Герасимов С.В., Сухов О.Ю., Глинов С.Н. Моделирование массопереноса через стык шероховатых поверхностей. Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ: Межвуз. темат. сб. тр./СПбГАСУ. СПб. 2001. № 7. С. 108–116.
27. Огар П. М., Тарасов В. А., Дайнеко А.А. О некоторых общих закономерностях упругопластического внедрения сферического индентора. Системы. Методы. Технологии. 2010. Т. 4, № 8. С. 38–43.
28. Zhuang Z., Coffey C.C., Jensen P.A., Campbell D.L., Lawrence R.B., Myers W.R. Correlation Between Quantitative Fit Factors and Workplace Protection Factors Measured in Actual Workplace Environments at a Steel Foundry. American Industrial Hygiene Association Journal. 2004. V. 64, no. 6. P. 730–739. doi: 10.1202/475.1