Un sándwich de materiales probados por Sandia National Laboratories se está fabricando en respiradores similares a N95 que podrían usarse en instalaciones médicas locales. El proyecto se originó por la urgente necesidad de equipo de protección personal cuando comenzó el brote de COVID-19.

"Casi puedo asegurarles que nadie más en el país está fabricando respiradores de la forma en que nosotros los hacemos, "dijo Dave Mayberry, líder técnico de Marpac, Sierra Peaks y Sew-EZ, las empresas que trabajaron con Sandia en pruebas de materiales. "No queríamos investigar los mismos materiales que ya se utilizan en la cadena de suministro típica de N95 debido a problemas de disponibilidad, así que buscamos otros materiales que pudiéramos conseguir que parecieran más adecuados para cumplir con los requisitos de filtración ".

Marpac, Sierra Peaks y Sew-EZ se emparejaron con científicos de Sandia a través del programa de Asistencia para Pequeñas Empresas de Nuevo México que une a los laboratorios nacionales de Sandia y Los Alamos con empresas que buscan ayuda para resolver problemas técnicos. Sandia trabajó en un proyecto con cada empresa.

"Ha sido muy satisfactorio ver a la NMSBA, un programa estatal, ayudar a las empresas de Nuevo México a abordar los problemas de COVID-19, "dijo Jackie Kerby Moore, gerente de tecnología y desarrollo económico de Sandia. "También fue gratificante ver al equipo de Sandia aprovechar la oportunidad de ayudar a estas tres empresas con sus respiradores".

Adaptarse para satisfacer una necesidad

Marpac se especializa en la fabricación de dispositivos de sujeción de tubos médicos y trabaja en estrecha colaboración con las empresas de ingeniería y fabricación Sierra Peaks y Sew-EZ.

Mayberry se comunicó con Sandia después de recibir una consulta de un hospital local para ver si la compañía podría ayudar a abordar la posible escasez de respiradores N95. Los respiradores certificados N95 se usan como máscaras y protegen a los usuarios del 95% de las partículas en el aire y la contaminación líquida.

Sandia tiene el equipo y la experiencia para ayudar, y pocos días después de que Marpac se acercó, un equipo de científicos comenzó a trabajar en la desafiante tarea de modificar sistemas para asegurarse de que las muestras se analizaran correctamente.

El investigador principal de Sandia, Michael Omana, dijo que el equipo modificó los sistemas de filtración y aerosoles que se utilizan normalmente para el trabajo de no proliferación nuclear. Tuvieron que reducir significativamente el flujo de aire de los sistemas para imitar la velocidad a la que respiran los humanos. También modificaron las cajas de prueba existentes para montar y sellar rápidamente las muestras en el interior antes de pasarlas por el banco de pruebas.

"Fuimos informados sobre el primer proyecto con Marpac un jueves y redactamos el alcance del trabajo y el contrato el viernes, "Dijo Omana." Para el lunes o martes, habíamos terminado todas las modificaciones del sistema. Las pruebas iniciales del primer conjunto de materiales se completaron al final de la semana, y se proporcionaron datos a Marpac ".

Los materiales de prueba iniciales obtuvieron un rendimiento inferior. con la mejor muestra dentro del 10% de los niveles de filtración deseados. Dentro de un par de semanas, los investigadores comenzaron a ver resultados prometedores a partir de nuevas composiciones de materiales. La creatividad en la combinación de materiales dio como resultado muestras con niveles de protección comparables a los de los respiradores N95.

Marpac fabricó respiradores tipo 500 N95 utilizando los materiales probados por Sandia, y Mayberry dijeron que pasaron las pruebas de ajuste en un hospital local. También están buscando instalaciones médicas adicionales que podrían usar el producto.

"Nos sentimos afortunados de que el proveedor del hospital local acudiera a nosotros después de ver nuestras capacidades, ", Dijo Mayberry." Esto definitivamente nos sacó de nuestra zona de confort, y ciertamente sin el soporte técnico de Sandia Labs, esto hubiera sido difícil de validar todos los tipos de materiales que probablemente se construirían en un respirador ".

Poner en marcha una solución

Trabajar con rapidez fue fundamental para los proyectos, La distinguida tecnóloga de Sandia, Dora Wiemann, dijo:y el equipo dedicó muchas horas, incluso los fines de semana.

Los proyectos con cada empresa se construyeron unos sobre otros. Para el primer proyecto con Marpac, Los investigadores probaron láminas de materiales compuestos proporcionados por la empresa en grandes sistema de filtración modificado.

Para el segundo proyecto con Sierra Peaks, Las modificaciones adicionales de la caja de prueba permitieron a los científicos montar y sellar muestras cortadas en geometrías de respiradores, y para completar estudios de comparación con respiradores certificados N95.

El tercer proyecto con Sew-EZ, que está en curso, implica más pruebas de muestra utilizando el sistema de filtración y un sistema comercial adicional disponible, que normalmente se utiliza en la industria para certificar productos como los respiradores N95.

"Sandia no es un laboratorio de certificación, pero el uso conjunto de los sistemas nos permitió proporcionar datos que pueden compararse con productos que han sido certificados a través de vías tradicionales, ", Dijo Omana." Estos datos ayudarán a la empresa si elige buscar la certificación de su producto a través de las organizaciones adecuadas ".

Omana y un par de otros investigadores prueban los materiales en el laboratorio, luego reenvíe los datos para procesarlos en resultados cuantitativos. El cronograma de todos los proyectos ha sido ajustado, pero los investigadores dijeron que las pruebas prometedoras han sido gratificantes, especialmente porque el resultado tiene el potencial de ayudar a las personas durante una época de crisis.

"Estoy contento de estar en la posición en la que estoy para poder ayudar con este gran problema con la caracterización de materiales que se pueden usar para los reemplazos del N95, ", Dijo Wiemann." Al final de las modificaciones y pruebas iniciales, éramos un equipo muy unido, resolver un problema importante. Fue agotador y estimulante ".