Uma maneira mais holística e eficiente de testar

Moldando dispositivos para humanos

DOE/Laboratórios Nacionais Sandia

imagem: Michael Omana fixa uma máscara na geração atual do cabeçote impresso em 3D durante os testes no Sandia National Laboratories.Veja mais

Crédito: Craig Fritz/Sandia National Laboratories

ALBUQUERQUE, NM – Uma equipe do Sandia National Laboratories desenvolveu uma maneira mais rápida e abrangente de testar equipamentos de proteção individual, ou EPI. O princípio básico: modelar um dispositivo para se adequar à forma humana e ao comportamento humano.

Quando a COVID-19 surgiu, os testes de EPI tornaram-se uma necessidade urgente. Em março de 2020, quando o país entrou em confinamento, muitas pessoas recorreram à Sandia para obter apoio nos testes de EPI. Eles estavam tentando trazer novas máscaras para o mercado, fornecer garantia de qualidade para máscaras importadas e processos de limpeza veterinária para reutilização de EPI descartáveis.

“Seja usando sistemas de teste de filtro internos ou comerciais, descobrimos que o processo de teste consumia muito tempo e não era tão eficiente quanto poderia ser”, disse Michael Omana, cientista de aerossóis da Sandia.

A equipe, que inclui os engenheiros Todd Barrick e Brad Salzbrenner, estava determinada a encontrar uma solução melhor. Eles estavam tentando pensar em maneiras pelas quais os respiradores poderiam ser testados rapidamente, não de forma destrutiva, e introduzir outros recursos de teste, incluindo ir além do teste do material de filtração.

A velha maneira de testar O método atual para testar EPI envolve fixar uma máscara a uma placa plana dentro de uma caixa, usando cera quente ou massa de vidraceiro e, em seguida, introduzir um aerossol de teste para medir os níveis de penetração. Para obter a certificação do Instituto Nacional de Segurança Ocupacional, devem ser testadas 20 máscaras do mesmo tipo. Isso provou ser demorado. Durante a pandemia, resultou num enorme atraso de testes para a indústria de respiradores.

No entanto, a equipe disse que o tempo era apenas um problema. O processo atual não leva em consideração outros fatores no uso da máscara.

“Tudo o que você está fazendo é testar o próprio meio filtrante”, explicou Barrick. “Ele não testa a geometria, como o respirador se ajusta ao rosto, como ele é colocado e retirado várias vezes, como funciona as tiras, como funciona a ponte nasal, como a máscara pode se desgastar com o tempo.”

Houve também a questão da reutilização de EPI. Com esta escassez mundial, os trabalhadores da linha da frente foram forçados a reutilizar respiradores concebidos para uso único. No entanto, não existia um método padrão para testar a reutilização de máscaras.

“Acho que aprendemos muitas lições com todos de repente olhando para quais eram os padrões da indústria”, disse Omana.

Uma nova ideia

A equipe teve uma nova ideia para agilizar o processo e torná-lo mais eficaz. Eles começaram criando um modelo de rosto humano que poderia ser carregado em um sistema comercial de teste de filtro.

“Queríamos testes mais rápidos e observar mais recursos, como a forma como a máscara se ajusta ao rosto”, disse Salzbrenner. “Usamos recursos de impressão 3D para torná-lo mais flexível, como a pele.”

Depois que a máscara é fixada no molde, o testador aplica pressão para fornecer uma vedação hermética e, em seguida, introduz o aerossol.

Mas a equipe concordou que ainda mais poderia ser feito. Os padrões de teste atuais não levam em consideração como uma pessoa real pode usar uma máscara e as lacunas ou falhas que uma máscara pode apresentar em condições da vida real. Então, eles desenvolveram uma versão mais complexa usando uma cabeça humana completa.

Depois que a máscara é fixada, toda a cabeça é colocada em uma caixa hermética que é então colocada na máquina e testada, permitindo um fluxo de ar mais natural sobre a máscara e o que eles acreditam ser uma imagem mais realista do desempenho da máscara.

Os engenheiros mecânicos da equipe deram um passo adiante para ajudar a abordar a reutilização de EPI, algo para o qual atualmente não existe um padrão de teste.

“Desenvolvemos a versão em câmara para automatizar a colocação e retirada (colocação e retirada de um item) para testar a função do respirador ao longo do tempo, um fator predominante no uso de uma máscara. Ele também imita como uma máscara é colocada no rosto e mostra quaisquer lacunas pelas quais o ar e as partículas podem passar”, disse Salzbrenner.