La escasez de equipo de protección personal (EPP) disponible para los profesionales de la salud se ha vuelto cada vez más problemática a medida que continúan aumentando los casos de Covid-19. El gran volumen de EPP necesario para mantener seguros tanto a los médicos como a sus pacientes en esta crisis actual es abrumador; por ejemplo, se necesitarán decenas de millones de protectores faciales desechables en todo el país cada mes. Esta semana, un equipo del MIT lanzó la fabricación en masa de una nueva técnica para satisfacer la gran demanda de protectores faciales desechables.

El diseño del protector facial de una sola pieza se realizará mediante un proceso conocido como troquelado. Las máquinas cortarán el diseño de miles de hojas planas por hora. Una vez que las cajas de estas hojas planas lleguen a los hospitales, Los profesionales de la salud pueden doblarlos rápidamente en protectores faciales tridimensionales antes de ajustarlos para la cara adecuada.

"Estos protectores faciales deben fabricarse rápidamente y a bajo costo porque deben ser desechables, "explica Martin Culpepper, profesor de ingeniería mecánica, director del Proyecto Manus, y miembro del equipo de gobierno del MIT sobre oportunidades de fabricación para Covid-19. "Nuestra técnica combina materiales de bajo costo con un proceso de fabricación de alta velocidad que tiene el potencial de satisfacer la necesidad de protectores faciales en todo el país".

Culpepper y su equipo en Project Manus encabezaron el desarrollo de la técnica en colaboración con varios socios del MIT, hospitales de área local, e industria. El equipo ha estado trabajando en estrecha colaboración con el MIT Medical Outreach y la Unidad de Gestión de Crisis establecida por la Vicepresidenta de Investigación Maria Zuber y dirigida por el profesor Elazer R. Edelman.

La fabricación inicial de los escudos se realizará mediante Polymershapes, con sede en Boston, Massachusetts con planes de expandirse por todo el país a través de cincuenta y cinco ubicaciones adicionales de Polymershapes.

Prolongando la vida de las mascarillas faciales

Cuando se usa correctamente, Las mascarillas faciales deben cambiarse cada vez que un médico o enfermero atiende a un nuevo paciente. Sin embargo, Durante el último mes, se pidió a muchos profesionales de la salud que usaran una mascarilla al día. Esa máscara podría llevar partículas de virus, lo que podría contribuir a la propagación de Covid-19 dentro de los hospitales y poner en peligro a los profesionales de la salud.

"La falta de equipo de protección adecuado o la idea de reutilizar equipos potencialmente contaminados es especialmente aterradora para los trabajadores de la salud que están poniendo sus vidas". y por extensión la vida y el bienestar de sus familias, en la línea todos los días, "explica Edelman, Director del Instituto de Ingeniería y Ciencia Médica del MIT, Edward J. Poitras Profesor de Ingeniería y Ciencias Médicas, y líder del grupo de trabajo de PPE del MIT en el que trabaja Culpepper.

Los protectores faciales pueden abordar este problema proporcionando otro dispositivo de protección que cubra toda la cara. agregando una capa de protección, cubre máscaras y más mientras se extiende la vida útil de las máscaras faciales y los respiradores. Los escudos están hechos de materiales transparentes y tienen una forma similar a una máscara de soldador. Protegen al profesional de la salud y su mascarilla del contacto directo con las partículas de virus que se propagan al toser o estornudar.

"Si podemos reducir la velocidad a la que los profesionales de la salud utilizan máscaras faciales con un protector facial desechable, podemos marcar una diferencia real en la protección de su salud y seguridad, "explica Culpepper.

Culpepper y su equipo en Project Manus se propusieron diseñar un protector facial que pudiera producirse rápidamente a una escala lo suficientemente grande como para satisfacer la creciente demanda. Aterrizaron en un diseño plano que la gente podía plegar rápidamente en una estructura tridimensional cuando el escudo estaba listo para su uso. Su diseño también incluye protección adicional con solapas que se pliegan debajo del cuello y sobre la frente.

Dado que gran parte del campus del MIT se detuvo a la luz de las medidas de distanciamiento social que se estaban implementando, Culpepper comenzó a hacer prototipos usando un cortador láser que tenía en su casa. Junto con algunas aportaciones de diseño de sus hijos, probó diferentes materiales e hizo los primeros diez prototipos en casa.

"Cuando piensas en materiales, debe tener en cuenta las cadenas de suministro. No puede elegir un material que pueda evaporarse de la cadena de suministro. Ese es un problema desafiante en esta crisis, "explica Culpepper. Después de probar algunos materiales que se agrietaron y se rompieron al doblarse, el equipo eligió policarbonato y polietilen tereftalato de glicol, más comúnmente conocido como PETG, como material del escudo.

Además de hacer más prototipos en el Project Manus Metropolis Makerspace utilizando un cortador láser, Culpepper trabajó con el profesor Neil Gershenfeld y su equipo en el Centro de Bits y Átomos (CBA) del MIT en diseños de prototipos rápidos para realizar pruebas con una cortadora de gran formato Zund.

El equipo de Gershenfeld en CBA está trabajando en una serie de proyectos para la respuesta al coronavirus utilizando su instalación de fabricación digital en el MIT, así como la red global Fab Lab que lanzó. "El sitio de respuesta al coronavirus es un gran recurso para aquellos que estén interesados ​​en trabajar en soluciones para PPE y dispositivos para la pandemia Covid-19, "Añade Culpepper.

"Ha sido un placer en este momento difícil colaborar con un grupo tan impresionante, aprovechando todas las fortalezas del Instituto para definir y perfeccionar rápidamente una solución a una necesidad urgente, ", dice Gershenfeld." El trabajo en el MIT será valioso más allá de su impacto local inmediato, como referencia de las mejores prácticas para los muchos otros proyectos de protección facial que están surgiendo en todo el mundo ".

Probando el escudo en hospitales locales

Con una serie de prototipos funcionales construidos, Culpepper y su equipo pasaron a la fase de prueba después de consultar con, y comentarios prácticos de Edelman, que es médico él mismo.

"La mayor inseguridad de un proveedor de atención médica es la idea de que nos contagiaremos y, al hacerlo, no podremos realizar nuestras tareas o infectar a otros". "agrega Edelman.

Edelman demostró cómo almacenar, armar, y use los protectores faciales para enfermeras y médicos en varios hospitales de la zona. Luego se pidió a los participantes que los usaran en situaciones de la vida real y que brindaran comentarios mediante una encuesta de una página.

Los comentarios fueron abrumadoramente positivos:los participantes descubrieron que, además de ser fáciles de ensamblar y usar, los escudos diseñados por el MIT proporcionaron una buena protección contra el contacto con partículas de virus a través de salpicaduras o partículas en aerosol.

Armados con esta retroalimentación, El equipo de Culpepper hizo algunos ajustes menores en el diseño para maximizar la cobertura alrededor de los costados y el cuello de los usuarios. Con el diseño finalizado, el proyecto ha cambiado esta semana a la fabricación en masa de alta tasa.

Fabricación en masa de alta velocidad

A partir de esta semana La empresa de fabricación Polymershapes comenzará la producción en masa de los protectores faciales. Las máquinas troqueladoras utilizadas en la fabricación en masa producirán protectores faciales planos a una tasa de 50, 000 escudos por día en unas pocas semanas. El fabricante continuará aumentando y aumentando aún más la tasa de fabricación con la capacidad de fabricar en más de ochenta instalaciones en todo el país.

"Este proceso ha sido diseñado de tal manera que existe el potencial de aumentar a millones de protectores faciales producidos por día, ", explica Culpepper." Esto podría convertirse muy rápidamente en una solución a nivel nacional para la escasez de protectores faciales ".

MIT planea comprar los primeros 40, 000 protectores faciales para donar a los hospitales locales del área de Boston esta semana y Polymershapes donará 60, 000.

"Tener un suministro adecuado y tal vez interminable de EPP es absolutamente fundamental para garantizar la seguridad de toda la población, especialmente aquellos que atienden a pacientes con Covid-19, "agrega Edelman.

Durante todo el proceso, El equipo de Culpepper recibió ayuda de varios colegas y departamentos de MIT. Esto incluye la Oficina del Vicepresidente de Investigación del MIT, Profesor Elazer Edelman, Tolga Durak, Director general, Entorno del MIT, Oficina de Salud y Seguridad, El centro de bits y átomos, Operaciones de adquisiciones del MIT, Oficina del Asesor Jurídico del MIT, Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, y colegas del Laboratorio Lincoln del MIT que ayudaron a obtener material para construir los protectores faciales y respaldaron las iteraciones de diseño. También recibieron consejos de colegas del MIT que trabajan con Massachusetts Technology Collaborative, que está ayudando a organizar a los fabricantes para responder a las necesidades de Covid-19.

"Este proyecto fue un gran ejemplo de colaboración en el MIT y el empleo de la mente y el corazón. Cuando nos acercamos a otros, dejaron todo para poner sus mentes y manos a trabajar para ayudarnos a que esto suceda rápidamente, ", dice Culpepper." También es un gran ejemplo para que otros busquen innovar de forma segura y rápida el PPE para COVID 19 ".