Ingenieurs hebben een herbruikbaar rubberen filtermasker gemaakt

Onderzoekers van MIT en Brigham en het vrouwenziekenhuis hebben een gezichtsmasker van siliconenrubber ontworpen waarvan zij denken dat het virusdeeltjes net zo effectief kan stoppen als N95-maskers. De maskers zijn gebaseerd op de vorm van de 3M 1860-stijl van N95-maskers die normaal worden gebruikt in Brigham en het vrouwenziekenhuis. Het grootste deel van het masker is van siliconenrubber en er is ruimte voor een of twee N95-filters, die zijn ontworpen om na elk gebruik te worden vervangen, terwijl de rest van het masker kan worden gesteriliseerd en hergebruikt. Deze afbeelding toont het masker op het hoofd van een mannequin. Krediet: de onderzoekers.

Ingenieurs hebben een herbruikbaar rubberen filtermasker gemaakt

Onderzoekers van MIT en Brigham and Women’s Hospital hebben een nieuw gezichtsmasker ontworpen waarvan zij denken dat het virusdeeltjes net zo effectief kan stoppen als N95-maskers. In tegenstelling tot N95-maskers zijn de nieuwe maskers zo ontworpen dat ze gemakkelijk kunnen worden gesteriliseerd en vaak kunnen worden gebruikt.

Aangezien het aantal nieuwe Covid-19-gevallen in de Verenigde Staten blijft stijgen, is er nog steeds een dringende behoefte aan N95-maskers voor gezondheidswerkers en anderen. Het nieuwe masker is gemaakt van duurzaam siliconenrubber en kan worden vervaardigd door middel van spuitgieten, dat veel wordt gebruikt in fabrieken over de hele wereld. Het masker bevat ook een N95-filter, maar het vereist veel minder N95-materiaal dan een traditioneel N95-masker.


"Een van de belangrijkste dingen die we al vroeg onderkenden, was dat we ons, om aan de vraag te kunnen voldoen, echt moesten beperken tot schaalbare methoden", zegt Giovanni Traverso, een assistent-professor werktuigbouwkunde aan het MIT en gastro-enteroloog bij Brigham en Vrouwenziekenhuis. "We wilden ook de herbruikbaarheid van het systeem maximaliseren, en we wilden systemen die op veel verschillende manieren konden worden gesteriliseerd."


Het team werkt nu aan een tweede versie van het masker, op basis van feedback van gezondheidswerkers, en werkt aan het opzetten van een bedrijf om opgeschaalde productie te ondersteunen en goedkeuring te vragen aan de FDA en het National Institute for Occupational Safety and Health ( NIOSH).


Traverso is de hoofdauteur van een artikel waarin de nieuwe maskers worden beschreven, dat vandaag in het British Medical Journal Open verschijnt. De hoofdauteurs van de studie zijn James Byrne, een radiotherapeut-oncoloog in Brigham and Women’s Hospital en een onderzoeksfiliaal aan het Koch Institute for Integrative Cancer Research van het MIT; Adam Wentworth, een onderzoeksingenieur aan het Brigham and Women’s Hospital en een onderzoeksafdeling aan het Koch Institute; Peter Chai, arts voor spoedeisende hulp in het Brigham and Women’s Hospital; en Hen-Wei Huang, een research fellow bij Brigham and Women’s Hospital en een postdoc bij het Koch Institute. 


Eenvoudige sterilisatie

De N95-maskers die gezondheidswerkers dragen ter bescherming tegen blootstelling aan SARS-CoV-2 en andere virussen, zijn gemaakt van polypropyleenvezels die speciaal zijn ontworpen om minuscule virusdeeltjes eruit te filteren. Idealiter zou een zorgverlener elke keer dat ze een andere patiënt zien op een nieuw masker overschakelen, maar door een tekort aan deze maskers moeten artsen en verpleegkundigen ze langer dragen dan ze bedoeld zijn.


In de afgelopen maanden zijn veel ziekenhuizen begonnen met het steriliseren van N95-maskers met waterstofperoxidedamp, die tot wel 20 keer op één masker kunnen worden gebruikt. Dit proces vereist echter gespecialiseerde apparatuur die niet overal beschikbaar is, en zelfs met dit proces kan één masker slechts één dag worden gedragen.


Het MIT / BWH-team wilde een masker ontwerpen dat veilig gesteriliseerd en hergebruikt kon worden. Ze kiezen voor siliconenrubber - het materiaal dat onder meer in siliconen bakplaten gaat - omdat het zo duurzaam is. Vloeibaar siliconenrubber kan gemakkelijk in elke vorm worden gegoten met behulp van spuitgieten, een sterk geautomatiseerd proces dat snel producten genereert.


De maskers zijn gebaseerd op de vorm van de 3M 1860-stijl van N95-maskers, het type dat normaal wordt gebruikt in Brigham and Women’s Hospital. Het grootste deel van het masker is gemaakt van siliconenrubber en er is ook ruimte voor één of twee N95-filters. Die filters zijn ontworpen om na elk gebruik te worden vervangen, terwijl de rest van het masker kan worden gesteriliseerd en hergebruikt.


"Met dit ontwerp kunnen de filters worden ingeschoven en na gebruik worden weggegooid, en gooi je veel minder materiaal weg dan een N95-masker", zegt Wentworth.


De onderzoekers testten verschillende sterilisatiemethoden op de siliconenmaskers, waaronder ze door een autoclaaf (stoomsterilisator) laten lopen, ze in een oven doen en ze in bleekmiddel en isopropylalcohol laten weken. Ze ontdekten dat het siliconenmateriaal na sterilisatie onbeschadigd was.

 

Fit-test

Om het comfort en de pasvorm van de maskers te testen, rekruteerden de onderzoekers ongeveer 20 gezondheidswerkers van de afdeling spoedeisende hulp en een oncologiekliniek in Brigham and Women’s Hospital. Ze lieten elk van de proefpersonen de standaard fit-test uitvoeren die vereist is door de Occupational Safety and Health Administration (OSHA) voor N95-maskers. Tijdens deze test zet de proefpersoon het masker op en voert vervolgens een reeks bewegingen uit om te zien of het masker op zijn plaats blijft. Een vernevelde suikeroplossing wordt in de kamer gesproeid, en als de persoon het kan proeven of ruiken, betekent dit dat het masker niet goed is aangebracht.


Alle 20 proefpersonen slaagden voor de fit-test en ze meldden dat ze het N95-filter met succes konden plaatsen en verwijderen. Op de vraag naar hun voorkeur tussen het nieuwe masker, een typisch N95-masker en een standaard chirurgisch masker, zeiden de meesten dat ze geen voorkeur hadden of de voorkeur gaven aan het nieuwe siliconenmasker, zegt Byrne. Ze gaven het nieuwe masker ook hoge scores voor pasvorm en ademend vermogen.


De onderzoekers werken nu aan een tweede versie van het masker, die ze comfortabeler en duurzamer hopen te maken. Ze zijn ook van plan om aanvullende laboratoriumtests uit te voeren om het vermogen van de maskers om virale deeltjes te filteren te meten.


Aangezien veel regio's van de Verenigde Staten de afgelopen maand een sterke stijging van het aantal Covid-19-gevallen hebben gezien, worden ziekenhuizen in die gebieden geconfronteerd met de mogelijkheid van maskertekorten. Er is ook behoefte aan meer maskers in delen van de wereld die niet over de apparatuur beschikken die nodig is voor sterilisatie met waterstofperoxide.


"We weten dat Covid pas weggaat als er een vaccin heerst", zegt Byrne. "Ik denk dat er altijd behoefte zal zijn aan maskers, of het nu in de gezondheidszorg is of bij het grote publiek."


No comments:

Post a Comment