El diseño de la máscara facial de una pieza se realizará mediante un proceso conocido como corte. Las máquinas cortarán el diseño de miles de hojas planas por hora. Una vez que las cajas de estas sábanas planas llegan a los hospitales, los profesionales de la salud pueden doblarlas rápidamente en protectores faciales tridimensionales antes de ajustarse a sus caras.
"Estos protectores faciales deben fabricarse rápidamente y a bajo costo porque deben ser desechables", dijo Martin Culpepper, profesor de ingeniería mecánica, director de Project Manus y miembro del equipo de gobierno del MIT sobre oportunidades de fabricación. para Covid-19. "Nuestra técnica combina materiales de bajo costo con fabricación de alta velocidad que tiene el potencial de satisfacer las necesidades de los protectores faciales en todo el país".
Culpepper y su equipo del Proyecto Manus lideraron el desarrollo de la técnica en colaboración con varios socios del MIT, hospitales locales e industria. El equipo trabajó en estrecha colaboración con el equipo de extensión médica del MIT y la unidad de gestión de crisis creada por la Vicepresidenta de Investigación Maria Zuber y dirigida por Elazer R. Edelman, Profesor Edward J. Poitras en ingeniería médica y ciencia en el MIT.
Extiende la vida de las mascarillas faciales
Cuando se usan correctamente, las máscaras faciales deben cambiarse cada vez que un médico o enfermera trata a un nuevo paciente. Sin embargo, en el último mes, a muchos profesionales de la salud se les ha pedido que usen una máscara facial todos los días. Esta máscara podría contener partículas virales, lo que podría contribuir a la propagación de Covid-19 en los hospitales y poner en peligro a los profesionales de la salud.
"La falta de equipo de protección adecuado o la idea de reutilizar equipo potencialmente contaminado es particularmente aterrador para los trabajadores de la salud que ponen sus vidas y, por extensión, la vida y el bienestar de sus familias, en particular jugar todos los días ", dice Edelman, quien también es director del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia (IMES) del MIT y jefe del grupo de trabajo de EPI del MIT.
Los protectores faciales pueden resolver este problema al proporcionar otra capa de protección que cubre máscaras y rostros enteros mientras extiende la vida útil del PPE. Los escudos están hechos de materiales transparentes y tienen una forma similar a la de una máscara de soldador. Protegen al profesional de la salud y su mascarilla del contacto directo con partículas virales diseminadas al toser o estornudar.
"Si podemos reducir la velocidad a la que los profesionales de la salud usan máscaras faciales con un protector facial desechable, podemos hacer una verdadera diferencia en la protección de su salud y seguridad", dice Culpepper.
Culpepper y su equipo en Project Manus decidieron 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 las personas podían 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 en la frente.
Cuando una gran parte del campus del MIT se detuvo a la luz de las medidas de distanciamiento social implementadas, Culpepper comenzó a crear prototipos con un cortador láser que tenía en su casa. Además de diseñar a sus hijos, probó diferentes materiales e hizo los primeros 10 prototipos en casa.
"Cuando piensas en materiales, debes tener en cuenta las cadenas de suministro. No puede elegir un material que pueda evaporarse de la cadena de suministro. Este es un problema difícil en esta crisis ", dice Culpepper. Después de probar algunos materiales que se agrietaron y rompieron al plegarse, el equipo eligió el policarbonato y el tereftalato de polietileno glicol, más comúnmente conocido como PETG, como material de protección.
Además de crear más prototipos en 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 creación rápida de prototipos para probar con un cortador de gran formato Zund.
El equipo de Gershenfeld en CBA está trabajando en una serie de proyectos de respuesta de coronavirus utilizando sus instalaciones de fabricación digital en el MIT, así como la red global de Fab Labs que han lanzado. "El sitio de respuesta de coronavirus es un gran recurso para aquellos interesados en trabajar en soluciones y dispositivos de PPE para la pandemia de Covid-19", agrega Culpepper.
"Fue un placer durante este momento difícil colaborar con un grupo tan impresionante, aprovechando todos los activos del Instituto para definir y refinar rápidamente una solución a una necesidad urgente", dice Gershenfeld. "El trabajo en MIT será invaluable más allá de su impacto local inmediato, como punto de referencia de las mejores prácticas para los muchos otros proyectos emergentes de mascarillas faciales en todo el mundo".
Pruebas de escudos en hospitales locales
Una vez que se han construido varios prototipos funcionales, Culpepper y su equipo han pasado a la fase de prueba después de consultar a Edelman, que también es médico.
"La mayor inseguridad de un proveedor de atención médica es la idea de que seremos infectados y que al hacerlo no podremos hacer nuestro trabajo o infectar a otros", agrega Edelman.
Edelman ha mostrado cómo almacenar, ensamblar y usar protectores faciales para enfermeras y médicos en varios hospitales de la zona. Luego se les pidió a los participantes que los usaran en situaciones de la vida real y que proporcionaran comentarios mediante una encuesta de una página.
La respuesta fue abrumadoramente positiva: los participantes descubrieron que, además de ser fáciles de montar y usar, los escudos diseñados por el MIT ofrecían una buena protección contra el contacto con partículas virales por salpicaduras o Partículas en aerosol.
Armado con estos comentarios, el equipo de Culpepper realizó algunos ajustes menores de diseño para maximizar la cobertura en los costados y el cuello de los usuarios. Una vez que se finalizó el diseño, el proyecto pasó esta semana a la producción en masa a alta velocidad.
Fabricación masiva de alta velocidad
Las máquinas de corte utilizadas en la producción en masa producirán pantallas planas a razón de 50,000 pantallas por día en unas pocas semanas. El fabricante continuará acelerando y aumentando la tasa de fabricación con la capacidad de fabricar en más de 80 instalaciones en todo el país.
"Este proceso ha sido diseñado de tal manera que es posible aumentar hasta millones de máscaras faciales producidas por día", dice Culpepper. "Podría convertirse rápidamente en una solución nacional para la escasez de mascarillas".
El MIT planea comprar los primeros 40,000 protectores faciales para donar a hospitales locales en el área de Boston esta semana y las instalaciones de fabricación donarán 60,000.
"Tener un suministro adecuado y posiblemente incluso interminable de EPP es absolutamente esencial para garantizar la seguridad de toda la población, especialmente aquellos que atienden a pacientes con Covid-19", agrega Edelman.
A lo largo del proceso, el equipo de Culpepper recibió la ayuda de varios colegas y departamentos del MIT. Esto incluye la oficina del vicepresidente de investigación del MIT, la profesora Elazer Edelman, Tolga Durak, directora general de la oficina de medio ambiente, salud y seguridad del MIT, el Centro de Bits y Átomos, Operaciones de Adquisición del MIT, la Oficina del Asesor General del MIT, el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT y colegas del Laboratorio MIT Lincoln, quienes ayudaron a obtener los materiales para construir los protectores faciales y apoyaron carga las iteraciones de diseño. También recibieron consejos de colegas del MIT que trabajan con Massachusetts Technology Collaborative, que ayuda a organizar a los fabricantes para la respuesta Covid-19.
"Este proyecto fue un gran ejemplo de colaboración entre MIT y el uso de mente-corazón-mano". Cuando nos comunicamos con los demás, dejaron todo para poner sus mentes y manos a trabajar y ayudarnos a llegar rápidamente ”, dice Culpepper. "También es un gran ejemplo para que otros encuentren EPP innovador de manera segura y rápida para Covid-19".