Una membrana che lascia passare l’aria e non l’acqua
Un filtro antibatterico idrofobico è una cartuccia in linea che somma due comportamenti: trattiene particelle, microrganismi compresi, e oppone una barriera al passaggio dei liquidi. Il secondo è il contributo della membrana idrofobica, un foglio microporoso di un materiale che l’acqua non bagna, nelle schede tecniche di solito polipropilene o politetrafluoroetilene, spesso plissettato per aumentare la superficie dentro un ingombro piccolo.
Il meccanismo è di tensione superficiale. In un poro che il liquido non bagna, l’acqua deve incurvarsi per entrare, e la curvatura le costa una pressione tanto maggiore quanto più il poro è stretto. Finché la pressione applicata resta sotto quella soglia il liquido si ferma sulla faccia esterna e passa solo il gas; sopra la soglia il poro si allaga e la barriera cade. Un filtro idrofobico non è quindi impermeabile in assoluto: lo è entro un intervallo di pressione, e il dato che conta è dove sta quel limite.
Dove si mette il filtro nel circuito
Le posizioni sono due e vanno tenute separate, perché cambiano il compito del pezzo. Sui gruppi di aspirazione il filtro sta in linea fra il vaso di raccolta e l’ingresso della pompa o la presa di vuoto a parete: quello che il vaso lascia passare, aerosol e schiume comprese, trova la membrana prima della macchina, e quando il livello sale il liquido la occlude interrompendo l’aspirazione. Qui la barriera ai liquidi è la funzione principale.
Sugli strumenti che misurano il respiro, spirometri in testa, il filtro sta all’imboccatura e il boccaglio è spesso ricavato nello stesso corpo. Il documento tecnico congiunto delle società respiratorie americana ed europea sulla standardizzazione della spirometria registra che i filtri monouso in linea sono diventati pratica normale nella maggior parte dei laboratori e che il boccaglio ne è di solito parte integrante. Qui il paziente respira attraverso il filtro, e le grandezze che descrivono l’oggetto diventano tre: quanto trattiene, quanta aria in più muove a vuoto, quanta resistenza aggiunge.
Che cosa dichiara l’efficienza di un filtro
Le percentuali stampate sulle schede tecniche, dal 99,99 per cento in su, sono dichiarazioni del fabbricante ottenute con metodi che possono essere diversi, e senza il metodo accanto non sono confrontabili. La norma di riferimento per i filtri dei circuiti respiratori è ISO 23328-1, che prescrive una sfida di particelle di cloruro di sodio nell’intervallo di dimensioni più penetrante, da uno a tre decimi di micrometro: si nebulizza una soluzione salina, si neutralizza la carica elettrostatica delle particelle portandole all’equilibrio di Boltzmann e si confronta con due fotometri la concentrazione a monte e a valle.
Le condizioni sono fissate: aerosol fra 10 e 20 milligrammi al metro cubo, diametro mediano in numero di 0,075 micrometri con venti millesimi di tolleranza, ambiente a 23 gradi e 60 per cento di umidità relativa, portata di 30 litri al minuto per l’adulto e 15 per il pediatrico. Il filtro va provato due volte, nuovo appena estratto dalla confezione e dopo un condizionamento in aria umidificata che simula un periodo d’uso, perché l’umidità sposta la prestazione.
La stessa norma scrive la frase che vale più delle percentuali: il metodo serve solo a confrontare, non ha rilevanza clinica dimostrata, i risultati valgono dentro il metodo e non se ne deve ricavare alcun fattore di rischio. Aggiunge che il passaggio di microrganismi può avvenire anche per canalizzazione e per crescita attraverso il filtro, e che al momento non esistono metodi accettati per quantificarli.
Spazio morto e resistenza al flusso
Gli aspetti non filtranti hanno una norma a parte, ISO 23328-2, che tratta porte di connessione, tenuta, resistenza al flusso, confezionamento e marcatura. Definisce il volume interno del filtro come il volume contenuto a filtro non in pressione, tolti gli elementi solidi e i volumi dentro i connettori femmina: è lo spazio morto strumentale, aria che entra ed esce senza mai raggiungere i polmoni. La caduta di pressione si misura alle stesse portate della prova di filtrazione, 30 litri al minuto per l’adulto e 15 per il pediatrico, e le porte verso il circuito e verso il paziente devono rispettare i conici normalizzati di ISO 5356-1.
Gli ordini di grandezza si leggono su un modello descritto in letteratura, un filtro virale dichiarato con 55 millilitri di spazio morto e 36 pascal di resistenza a 60 litri al minuto. Sul versante della misura respiratoria il vincolo è esplicito: la resistenza totale al flusso a 14 litri al secondo deve restare sotto 1,5 centimetri d’acqua per litro al secondo, pari a 0,15 kilopascal per litro al secondo, e va misurata con tubi, valvole e filtro montati, non sul solo strumento. Chi usa un filtro in linea deve inoltre montarlo anche durante le verifiche di calibrazione con la siringa da tre litri.
I filtri che le norme dei circuiti non coprono
C’è una precisazione che sfugge quasi sempre e che spiega perché i numeri di famiglie diverse non si confrontano. Entrambe le parti di ISO 23328 dichiarano di applicarsi ai filtri usati con un circuito respiratorio clinico e di non applicarsi ad altri tipi di filtro, citando per nome quelli progettati per proteggere sorgenti di vuoto o linee di prelievo dei gas, quelli per gas compressi e quelli destinati a proteggere apparecchi di misura respiratoria.
Le due esclusioni ritagliano esattamente gli usi più comuni del termine in italiano: il filtro di un aspiratore chirurgico difende una pompa da vuoto, il filtro di uno spirometro difende uno strumento di misura. Sono oggetti costruiti con la stessa membrana e valutati con criteri simili, ma non ricadono in quelle norme, e la loro documentazione tecnica poggia su metodi scelti dal fabbricante.
Quando antibatterico e idrofobico non dicono la stessa cosa
Tre aggettivi che viaggiano insieme indicano funzioni distinte. Antibatterico, nel nome commerciale di questi pezzi, descrive la ritenzione meccanica ed elettrostatica dei microrganismi da parte del mezzo filtrante, non un’azione chimica sui microrganismi trattenuti, che restano dove sono. Idrofobico descrive la sola barriera ai liquidi, e un filtro può trattenere batteri senza essere idrofobo. Un filtro scambiatore di calore e umidità, sigla HME, aggiunge invece un mezzo che recupera parte del vapore acqueo espirato e lo restituisce all’inspirazione successiva: è una funzione diversa, misurata con altri metodi, e la sua presenza aumenta sia lo spazio morto sia la resistenza.
