A escassez de equipamentos de proteção individual (EPI) disponíveis para profissionais de saúde tornou-se cada vez mais problemática à medida que os casos da Covid-19 continuam a aumentar. O grande volume de EPI necessário para manter os médicos e seus pacientes seguros nesta crise atual é assustador - por exemplo, dezenas de milhões de protetores faciais descartáveis ​​serão necessários em todo o país a cada mês. Esta semana, uma equipe do MIT lançou a fabricação em massa de uma nova técnica para atender à alta demanda por protetores faciais descartáveis.

O design do protetor facial de peça única será feito usando um processo conhecido como corte e vinco. As máquinas cortarão o projeto de milhares de folhas planas por hora. Assim que as caixas dessas folhas planas chegam aos hospitais, os profissionais de saúde podem dobrá-los rapidamente em protetores faciais tridimensionais antes de ajustá-los para o rosto adequado.

“Essas proteções faciais precisam ser feitas rapidamente e com baixo custo, pois precisam ser descartáveis, "explica Martin Culpepper, professor de engenharia mecânica, diretor do Projeto Manus, e membro da equipe de governança do MIT sobre oportunidades de fabricação para Covid-19. "Nossa técnica combina materiais de baixo custo com um processo de fabricação de alta taxa que tem o potencial de atender à necessidade de protetores faciais em todo o país."

Culpepper e sua equipe no Projeto Manus lideraram o desenvolvimento da técnica em colaboração com vários parceiros do MIT, hospitais locais, e indústria. A equipe tem trabalhado em estreita colaboração com o MIT Medical Outreach e a Crisis Management Unit estabelecida pela Vice-Presidente de Pesquisa Maria Zuber e dirigida pelo Professor Elazer R. Edelman.

A fabricação inicial dos escudos será feita pela Polymershapes, baseado em Boston, Massachusetts com planos de expansão em todo o país por meio de cinquenta e cinco locais adicionais da Polymershapes.

Prolongando a vida das máscaras faciais

Quando usado corretamente, as máscaras faciais devem ser trocadas sempre que um médico ou enfermeiro trata um novo paciente. Contudo, no último mês, muitos profissionais de saúde foram solicitados a usar uma máscara facial por dia. Essa única máscara pode conter partículas de vírus - potencialmente contribuindo para a disseminação da Covid-19 dentro dos hospitais e colocando em risco os profissionais de saúde.

“A falta de equipamentos de proteção adequados ou a ideia de reutilizar equipamentos potencialmente contaminados é especialmente assustadora para os profissionais de saúde que estão colocando suas vidas, e, por extensão, a vida e o bem-estar de suas famílias, na linha todos os dias, "explica Edelman, Diretor do Instituto de Engenharia Médica e Ciência do MIT, Edward J. Poitras Professor em Engenharia Médica e Ciências, e líder da força-tarefa PPE do MIT em que Culpepper serve.

Os protetores faciais podem resolver esse problema, fornecendo outro dispositivo para proteção cobrindo todo o rosto, adicionando uma camada de proteção às máscaras de cobertura e muito mais, estendendo a vida útil de máscaras faciais e respiradores. As proteções são feitas de materiais transparentes e têm um formato semelhante a uma máscara de soldador. Eles protegem o profissional de saúde e sua máscara facial de entrar em contato direto com partículas de vírus espalhadas pela tosse ou espirro.

"Se pudermos diminuir a taxa em que os profissionais de saúde usam máscaras com proteção facial descartável, podemos fazer uma diferença real na proteção de sua saúde e segurança, "explica Culpepper.

Culpepper e sua equipe no Projeto Manus decidiram projetar um protetor facial que pudesse ser rapidamente produzido em uma escala grande o suficiente para atender à crescente demanda. Eles pousaram em um design plano que as pessoas poderiam rapidamente dobrar em uma estrutura tridimensional quando o escudo estivesse pronto para uso. Seu design também inclui proteção extra com abas que se dobram sob o pescoço e sobre a testa.

Como grande parte do campus do MIT foi interrompido devido às medidas de distanciamento social que estão sendo postas em prática, Culpepper começou a prototipar usando um cortador a laser que tinha em casa. Junto com algumas sugestões de design de seus filhos, ele testou diferentes materiais e fez os primeiros dez protótipos em casa.

"Quando você pensa em materiais, você deve manter as cadeias de suprimentos em mente. Você não pode escolher um material que possa evaporar da cadeia de suprimentos. Esse é um problema desafiador nesta crise, "explica Culpepper. Depois de testar alguns materiais que racharam e quebraram quando dobrados, a equipe escolheu policarbonato e polietileno tereftalato glicol - mais comumente conhecido como PETG - como o material do escudo.

Além de fazer mais protótipos no Project Manus Metropolis Makerspace usando um cortador a laser, Culpepper trabalhou com o professor Neil Gershenfeld e sua equipe no Center for Bits and Atoms (CBA) do MIT em projetos de prototipagem rápida para testes usando um cortador de grande formato Zund.

A equipe de Gershenfeld na CBA está trabalhando em uma série de projetos para resposta ao coronavírus usando sua instalação de fabricação digital no MIT, bem como a rede global Fab Lab que lançou. "O site de resposta do coronavírus é um grande recurso para aqueles que estão interessados ​​em trabalhar em soluções para PPE e dispositivos para a pandemia de Covid-19, "Culpepper acrescenta.

"Foi um prazer neste momento difícil colaborar com um grupo tão impressionante, valendo-se de todos os pontos fortes do Instituto para definir e refinar rapidamente uma solução para uma necessidade urgente, "diz Gershenfeld." O trabalho no MIT será valioso além de seu impacto local imediato, como uma referência de melhores práticas para muitos outros projetos de proteção facial emergentes em todo o mundo. "

Testando o escudo em hospitais locais

Com vários protótipos de trabalho construídos, Culpepper e sua equipe passaram para a fase de testes após consulta com, e feedback prático de, Edelman, quem é o próprio médico.

"A maior insegurança de um provedor de saúde é o pensamento de que seremos infectados e, ao fazê-lo, seremos incapazes de realizar nossas funções ou infectar outras pessoas, "acrescenta Edelman.

Edelman demonstrou como armazenar, montar, e use as proteções faciais para enfermeiras e médicos em vários hospitais locais. Os participantes foram então solicitados a usá-los em situações da vida real e fornecer feedback por meio de uma pesquisa de uma página.

O feedback foi extremamente positivo - os participantes descobriram que, além de ser fácil de montar e usar, os escudos projetados pelo MIT forneceram boa proteção contra o contato com partículas de vírus por meio de respingos ou partículas aerossolizadas.

Armado com este feedback, A equipe de Culpepper fez alguns pequenos ajustes no design para maximizar a cobertura nas laterais e no pescoço dos usuários. Com o design finalizado, o projeto mudou esta semana para manufatura em massa de alta taxa.

Fabricação em massa de alta taxa

A partir desta semana, a empresa de fabricação Polymershapes iniciará a produção em massa de protetores faciais. As máquinas de corte e vinco usadas na fabricação em massa irão produzir as proteções faciais planas a uma taxa de 50, 000 escudos por dia em algumas semanas. O fabricante continuará a acelerar e aumentar a taxa de fabricação ainda mais com a capacidade de fabricar em mais de oitenta instalações em todo o país.

"Este processo foi projetado de tal forma que existe o potencial de aumentar para milhões de protetores faciais produzidos por dia, "explica Culpepper." Isso pode rapidamente se tornar uma solução nacional para a escassez de visores. "

O MIT planeja comprar os primeiros 40, 000 protetores faciais para doar aos hospitais locais da área de Boston nesta semana e a Polymershapes doará 60, 000

“Ter um suprimento adequado e talvez até infinito de EPI é absolutamente crítico para garantir a segurança de toda a população, especialmente aqueles que cuidam de pacientes Covid-19, "acrescenta Edelman.

Ao longo do processo, A equipe de Culpepper recebeu ajuda de vários colegas e departamentos do MIT. Isso inclui o Gabinete do Vice-Presidente de Pesquisa do MIT, Professor Elazer Edelman, Tolga Durak, Diretor-gerente, Ambiente do MIT, Escritório de Saúde e Segurança, O Centro para Bits e Átomos, Operações de Aquisições do MIT, Escritório do Conselho Geral do MIT, Departamento de Engenharia Mecânica do MIT, e colegas do MIT Lincoln Laboratory que ajudaram na obtenção de material para construir as proteções faciais e apoiaram as iterações de design. Eles também receberam conselhos de colegas do MIT que trabalham com a Massachusetts Technology Collaborative, que está ajudando a organizar os fabricantes para atender às necessidades da Covid-19.

"Este projeto foi um grande exemplo de colaboração em todo o MIT e o emprego da mente-coração-mão. Quando estendemos a mão para outras pessoas, eles largaram tudo para colocar suas mentes e mãos para trabalhar nos ajudando a fazer isso acontecer rapidamente, "diz Culpepper." É também um grande exemplo para outros procurarem inovar com segurança e rapidez em EPIs para COVID 19. "