Para aliviar una escasez crítica, una forma de probar las máscaras faciales
Crédito: Universidad de Yale
Con máscaras faciales certificadas en una escasez crítica, un equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas está desarrollando un sistema para probar la confiabilidad de las máscaras faciales no estándar.
Las máscaras faciales que suelen usar los trabajadores de la salud se someten a pruebas para garantizar que protegen adecuadamente a los usuarios. Las más utilizadas entre ellas son las conocidas como máscaras N95 (llamadas así porque filtran al menos el 95 % de las partículas finas en el aire), que han sido certificadas por el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH). Sin embargo, una grave escasez de estas máscaras probadas significa que los trabajadores de la salud pueden tener que depender de máscaras que no han sido probadas con los mismos métodos, muchas de las cuales están llegando a los hospitales que las necesitan, incluido el Hospital Yale-New Haven.
«Algunas de las máscaras que han llegado son de origen internacional y no tienen una certificación de NIOSH», dijo el decano adjunto de SEAS, Vincent Wilczynski.
El equipo, dirigido conjuntamente por Lawrence Wilen, científico investigador sénior del Centro de Innovación y Diseño de Ingeniería (CEID), y la investigadora científica asociada Kate Schilling, está diseñando un sistema que brindaría a los trabajadores de la salud opciones informadas sobre qué tan bien funcionan estas máscaras.
«Actualmente, no sabemos cuáles son sus capacidades en términos de prevención de la transmisión del coronavirus», dijo Schilling. «Ese es un gran problema, entonces lo que estamos viendo son dos preguntas específicas. La primera es la impedancia del flujo: ¿Puedes realmente respirar a través de estas máscaras? La segunda pregunta es la transmisión o filtración de partículas, ¿las máscaras realmente eliminan estas partículas?» Específicamente, dijo, la prueba mide una variedad de partículas, desde pequeños núcleos de gotas hasta gotas respiratorias más grandes, las cuales la Organización Mundial de la Salud está analizando para evaluar la transmisión del coronavirus.
Crédito: Universidad de Yale
Los resultados pueden luego se compararán con los de las máscaras certificadas por NIOSH y los datos de la prueba se transmitirán a profesionales médicos y de seguridad ambiental para su evaluación».
Wilen y Schilling han estado construyendo el sistema en el John Klingenstein ’50 Design Lab del CEID, para ello han tomado prestados equipos de los laboratorios de Juan de la Mora, profesor de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales, Drew Gentner, profesor asociado de ingeniería química y ambiental, y Krystal Pollitt, profesora asistente de epidemiología e ingeniería química y ambiental.
«Si podemos usar esta configuración para probar esos lotes de máscaras a medida que ingresan, significa que podemos descartar las máscaras que tienen un rendimiento deficiente», Gentner dijo.
El dispositivo se basa en una barra de incienso humeante en una caja de un metro cúbico que crea una población de aerosol estable con partículas de varios tamaños. Luego, los investigadores pueden examinar una amplia gama de tamaños de partículas, desde el tamaño similar al que se encontraría en los aerosoles relacionados con humanos generados al toser, estornudar, hablar y exhalar, hasta pequeñas gotas que la OMS llama «núcleos de gotas». .»
«La configuración experimental permite al equipo monitorear los cambios en esa distribución de aerosoles para que podamos examinar específicamente las concentraciones de partículas dependientes del tamaño que pasan a través del filtro», dijo Gentner. «Tenemos un sistema de controladores de flujo másico donde podemos controlar la tasa de flujo, por lo que podemos imitar las diferentes tasas en una sola respiración que un ser humano podría tener dependiendo de su actividad».
Crédito: Universidad de Yale
Comprender qué tan transpirable es una máscara, dijo Wilen, es una parte crítica de la evaluación.
«Desea que se selle a su cara, pero que aún le permita respirar y proporcione suficiente flujo sin tener que usar demasiada presión», dijo. Con ese fin, un dispositivo separado empuja el aire a través de un filtro y mide la impedancia del flujo.
Wilczynski señaló que el asunto requiere la colaboración de una amplia gama de conocimientos y recursos. Además del proyecto encabezado por Wilen, quien tiene un Ph.D. en física, y Schilling, cuyo Ph.D. está en química, también está utilizando equipos y experiencia de los departamentos de ingeniería química y ambiental, e ingeniería mecánica.
«Todos están utilizando sus antecedentes en cada disciplina para abordar el problema de las pruebas de máscaras, «, dijo.
También requiere que hagan este trabajo muy rápido. En lugar de trabajar en un problema durante un largo período, como suele ser el caso en la academia, los investigadores solo tienen días. Eso significa mucho aprendizaje sobre la marcha y rápidas iteraciones de diseño. Sin el uso inmediato de un atomizador para generar un aerosol, usaron incienso en su lugar, que de alguna manera se adapta mejor a sus propósitos. Otro ejemplo de trabajo rápido está en el Taller de Máquinas en el sótano del Laboratorio Dunham, donde el Especialista en Apoyo a la Investigación Nicholas Bernardo, donde «reunió algunos materiales» para fabricar desde cero un nuevo portafiltros hecho de aluminio para el dispositivo (los modelos existentes son hecho de teflón, que no funcionaría para este dispositivo). Hizo el primer componente en seis horas.
Crédito: Universidad de Yale
El brote es un problema nuevo, dijo Gentner, pero gran parte de la ciencia detrás de él se superpone con muchos campos de investigación en la universidad.
«COVID-19 es un problema completamente nuevo en el que no hemos trabajado antes, pero en muchos sentidos, vuelve a la ciencia de los aerosoles y todos hemos pasado mucho tiempo pensando en los aerosoles, así que volvamos a esos fundamentos es realmente útil».
Este proyecto es un componente de una serie de actividades organizadas por la Coalición para Innovaciones en Salud en Emergencias Médicas (CHIME), un equipo de expertos en dominios de Yale y profesionales en los campos de salud pública, enfermería, medicina de emergencia, diseño, ingeniería y comunicaciones que están abordando necesidades inmediatas relacionadas con la escasez de EPP y otras tecnologías médicas necesarias para la atención médica de COVID-19.
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