Una forma más holística y eficiente de realizar pruebas

Dispositivos de moldeo a humanos.

DOE/Laboratorios Nacionales Sandia

Imagen: Michael Omana coloca una máscara en la generación actual del cabezal impreso en 3D mientras realiza pruebas en Sandia National Laboratories.ver más

Crédito: Craig Fritz/Laboratorios Nacionales Sandia

ALBUQUERQUE, NM – Un equipo de Sandia National Laboratories ha desarrollado una forma más rápida y completa de probar el equipo de protección personal o PPE. El principio básico: modelar un dispositivo para que se ajuste a la forma y al comportamiento humanos.

Cuando llegó el COVID-19, las pruebas de EPP se convirtieron en una necesidad urgente. En marzo de 2020, cuando el país entró en cuarentena, muchas personas recurrieron a Sandia en busca de apoyo para las pruebas de EPP. Intentaban sacar nuevas mascarillas al mercado, ofrecer garantía de calidad para las mascarillas importadas y procesos de limpieza veterinaria para la reutilización de EPI de un solo uso.

"Ya sea que utilicemos sistemas de prueba de filtros internos o comerciales, descubrimos que el proceso de prueba consumía mucho tiempo y no era tan eficiente como podría ser", dijo Michael Omana, científico de aerosoles en Sandia.

El equipo, que incluye a los ingenieros Todd Barrick y Brad Salzbrenner, estaba decidido a encontrar una mejor solución. Estaban tratando de pensar en formas en que los respiradores pudieran probarse rápidamente, no de manera destructiva, e introducir otras capacidades de prueba, incluyendo ir más allá de probar el material de filtración.

La vieja forma de probar El método actual para probar el EPP implica colocar una máscara en una placa plana dentro de una caja, usar cera o masilla caliente y luego introducir un aerosol de prueba para medir los niveles de penetración. Para lograr la certificación del Instituto Nacional de Seguridad en el Trabajo se deben probar 20 mascarillas del mismo tipo. Esto ha demostrado llevar mucho tiempo. Durante la pandemia, resultó en una enorme acumulación de pruebas para la industria de los respiradores.

Sin embargo, el equipo dijo que el tiempo era sólo un problema. El proceso actual no tiene en cuenta otros factores en el uso de mascarillas.

"Todo lo que se hace es probar el propio medio filtrante", explicó Barrick. "No prueba la geometría, cómo se ajusta el respirador a la cara, cómo se coloca y se quita varias veces, cómo funcionan las correas, cómo funciona el puente nasal, cómo se desgasta la máscara con el tiempo".

También estaba la cuestión de la reutilización de los EPI. Ante tal escasez mundial, los trabajadores de primera línea se vieron obligados a reutilizar respiradores diseñados para un solo uso. Sin embargo, no existía un método estándar para probar la reutilización de mascarillas.

“Creo que se aprendieron muchas lecciones y de repente todos se fijaron en cuáles eran los estándares de la industria”, dijo Omana.

una nueva idea

El equipo tuvo una nueva idea para acelerar el proceso y hacerlo más efectivo. Comenzaron creando un modelo de rostro humano que podría cargarse en un sistema de prueba de filtros comercial.

"Queríamos pruebas más rápidas y observar más características, como cómo se ajusta la máscara a la cara", dijo Salzbrenner. "Utilizamos capacidades de impresión 3D para hacerlo más flexible, como la piel".

Una vez que la máscara está fijada al formulario, el probador aplica presión para lograr un sello hermético y luego introduce el aerosol.

Pero el equipo estuvo de acuerdo en que se podía hacer aún más. Los estándares de prueba actuales no tienen en cuenta cómo una persona real podría usar una máscara ni los espacios o defectos que una máscara podría presentar en condiciones de la vida real. Entonces, desarrollaron una versión más compleja utilizando una cabeza humana completa.

Una vez colocada la máscara, toda la cabeza se coloca en una caja hermética que luego se coloca en la máquina y se prueba, lo que permite un flujo de aire más natural sobre la máscara y lo que creen que es una imagen más realista del rendimiento de la máscara.

Luego, los ingenieros mecánicos del equipo dieron un paso más para ayudar a abordar la reutilización de EPP, algo para lo que actualmente no existe ningún estándar de prueba.

“Desarrollamos la versión de cámara para automatizar el ponerse y quitarse (ponerse y quitarse un artículo) para probar la función del respirador a lo largo del tiempo, un factor predominante en el uso de una mascarilla. También imita cómo se coloca una máscara en la cara y muestra los espacios por los que pueden pasar el aire y las partículas”, dijo Salzbrenner.

El equipo dijo que esto se puede utilizar además de los otros modelos de prueba que crearon o desarrollaron para ser un probador todo en uno. Todo lo cual sería un gran avance en la forma en que se prueban los EPP en los EE. UU. y en otros países.

"Yo lo llamo prueba holística", dijo Omana. “Tiene en cuenta todos los aspectos de la máscara. Los aerosoles son como la electricidad y toman el camino de menor resistencia. Incluso si el medio filtrante funciona muy bien, si otro subcomponente falla, el EPP puede quedar inútil. Los estándares de prueba actuales no prueban cuantitativamente el PPE en una capacidad de uso real. Esto emula el uso del EPP en el mundo real”.

Que sigue El equipo ahora está trabajando para probar más a fondo su enfoque con la ayuda de 100.000 dólares de financiación del Programa de Maduración Tecnológica de Sandia. El objetivo es otorgar licencias sobre la ciencia a una empresa que pueda producirla a nivel comercial. Esto es parte de la iniciativa de transferencia de tecnología de Sandia.

La necesidad es la madre de la invención El dicho “La necesidad es la madre de la invención” no es más cierto que en este caso. Este invento se creó durante una de las pandemias más impactantes de la historia, en un momento en el que innumerables vidas estaban en juego. Y como tantas veces antes, cuando el mundo tiene un problema, los de Sandia intentan solucionarlo.

"Sin la diversidad de capacidades de la gente de Sandia, un proyecto como este no habría ocurrido". Dijo Salzbrenner. “Si nos fijamos en los antecedentes de cada una de las personas de este equipo, cada uno proviene de una disciplina o estilo de vida diferente. Fue una combinación de todas estas personas las que hicieron que estas cosas sucedieran”.

"Como laboratorio nacional, tenemos la suerte de contar con algunas de las mentes más brillantes y, con esa experiencia, sentimos que era nuestra responsabilidad hacer algo para ayudar a la comunidad", añadió Barrick.

El equipo dijo que una de las mejores partes de este proyecto es que se desarrolló de forma orgánica.

“Todos se lanzaron a ayudar”, dijo Barrick. “Cuando necesitábamos una respuesta, alguien decía: 'Sé quién puede responder eso'. Nos comunicaríamos con esa persona y él se involucraría. Lo sorprendente de esto es que la gente donó su tiempo. La gente trabajó más de lo que se les pidió para ayudar a resolver este problema. Realmente fue por la bondad de sus corazones. Este fue un llamado a la acción”.

Para obtener imágenes de archivo de la prueba de la máscara, comuníquese con Kim Vallez Quintana, [email protected], 505-537-3294.

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