Un sandwich de matériaux testés par Sandia National Laboratories est en cours de fabrication dans des respirateurs de type N95 qui pourraient être utilisés dans les établissements médicaux locaux. Le projet est né du besoin urgent d'équipements de protection individuelle lorsque l'épidémie de COVID-19 a commencé.

"Je peux presque vous assurer que personne d'autre dans le pays ne fabrique des respirateurs comme nous les fabriquons, " a déclaré Dave Mayberry, responsable technique pour Marpac, Sierra Peaks et Sew-EZ, les entreprises qui ont travaillé avec Sandia sur les tests de matériaux. "Nous ne voulions pas rechercher les mêmes matériaux déjà utilisés dans la chaîne d'approvisionnement typique du N95 en raison de problèmes de disponibilité, Nous avons donc cherché d'autres matériaux que nous pouvions trouver et qui semblaient les plus susceptibles de répondre aux exigences de filtration. »

Marpac, Sierra Peaks et Sew-EZ ont été jumelés à des scientifiques de Sandia dans le cadre du programme d'assistance aux petites entreprises du Nouveau-Mexique qui associe les laboratoires nationaux de Sandia et de Los Alamos à des entreprises cherchant de l'aide pour résoudre des problèmes techniques. Sandia a travaillé sur un projet avec chaque entreprise.

"C'est très satisfaisant de voir la NMSBA, un programme d'état, aider les entreprises du Nouveau-Mexique à résoudre les problèmes de COVID-19, " a déclaré Jackie Kerby Moore, responsable de la technologie et du développement économique chez Sandia. « C'était également gratifiant de voir l'équipe de Sandia sauter sur l'opportunité d'aider ces trois entreprises avec leurs respirateurs.

S'adapter pour répondre à un besoin

Marpac est spécialisé dans la fabrication de dispositifs de fixation de tubes médicaux et travaille en étroite collaboration avec les sociétés d'ingénierie et de fabrication Sierra Peaks et Sew-EZ.

Mayberry a contacté Sandia après avoir reçu une demande d'un hôpital local pour voir si l'entreprise pouvait aider à remédier à la pénurie potentielle de respirateurs N95. Les respirateurs certifiés N95 sont portés comme des masques et protègent les utilisateurs de 95% des particules en suspension dans l'air et de la contamination liquide.

Sandia a l'équipement et l'expertise pour vous aider, et quelques jours après que Marpac a tendu la main, une équipe de scientifiques a commencé à travailler sur la tâche difficile de modifier les systèmes pour s'assurer que les échantillons étaient correctement testés.

Le chercheur principal de Sandia, Michael Omana, a déclaré que l'équipe avait modifié les systèmes d'aérosols et de filtration généralement utilisés pour les travaux de non-prolifération nucléaire. Ils ont dû réduire considérablement le débit d'air des systèmes pour imiter la vitesse à laquelle les humains respirent. Ils ont également modifié les boîtes de test existantes pour monter et sceller rapidement les échantillons à l'intérieur avant de les faire passer à travers le banc d'essai.

« Nous avons été informés du premier projet avec Marpac un jeudi et avons rédigé l'étendue des travaux et le contrat d'ici vendredi, " dit Omana. " D'ici lundi ou mardi, nous avions terminé toutes les modifications du système. Les tests initiaux du premier ensemble de matériaux ont été achevés à la fin de la semaine, et les données ont été fournies à Marpac."

Les matériaux de test initiaux sous-performés, avec le meilleur échantillon à moins de 10 % des niveaux de filtration souhaités. En quelques semaines, les chercheurs ont commencé à voir des résultats prometteurs à partir de nouvelles compositions de matériaux. La créativité dans la combinaison des matériaux a permis d'obtenir des échantillons avec des niveaux de protection comparables à ceux des respirateurs N95.

Marpac a fabriqué 500 respirateurs de type N95 en utilisant les matériaux testés par Sandia, et Mayberry a déclaré avoir passé des tests d'ajustement dans un hôpital local. Ils étudient également d'autres installations médicales qui pourraient utiliser le produit.

« Nous nous sentons chanceux que le fournisseur de l'hôpital local soit venu nous voir après avoir vu nos capacités, " a déclaré Mayberry. "Cela nous a définitivement fait sortir de notre zone de confort, et certainement sans le support technique de Sandia Labs, cela aurait été difficile de valider tous les types de matériaux qui seraient probablement intégrés dans un respirateur. »

Lancer une solution

Travailler rapidement était essentiel pour les projets, Dora Wiemann, éminente technologue de Sandia, a déclaré :et l'équipe a travaillé de longues heures, y compris le week-end.

Les projets de chaque entreprise se sont construits les uns sur les autres. Pour le premier projet avec Marpac, les chercheurs ont testé des feuilles de matériaux composites fournies par l'entreprise dans le grand, système de filtration modifié.

Pour le deuxième projet avec Sierra Peaks, des modifications supplémentaires de la boîte de test ont permis aux scientifiques de monter et de sceller des échantillons découpés dans des géométries de respirateur, et réaliser des études de comparaison avec des respirateurs certifiés N95.

Le troisième projet avec Sew-EZ, qui est en cours, implique d'autres tests d'échantillons à l'aide du système de filtration et d'un système supplémentaire du commerce, qui est généralement utilisé par l'industrie pour certifier des produits comme les respirateurs N95.

"Sandia n'est pas un laboratoire de certification, mais l'utilisation conjointe des systèmes nous a permis de fournir des données pouvant être comparées à des produits certifiés par des voies traditionnelles, ", a déclaré Omana. "Ces données aideront l'entreprise si elle choisit de demander la certification de son produit par le biais des organisations appropriées."

Omana et quelques autres chercheurs testent les matériaux en laboratoire, puis transmettre les données à transformer en résultats quantitatifs. Le calendrier de tous les projets a été serré, mais les chercheurs ont déclaré que les tests prometteurs ont été gratifiants, surtout parce que le résultat a le potentiel d'aider les gens en temps de crise.

"Je suis heureux d'être dans la position où je suis pour pouvoir aider avec ce très gros problème avec la caractérisation des matériaux qui peuvent être utilisés pour les remplacements du N95, " a déclaré Wiemann. " À la fin des modifications et des tests initiaux, nous étions une équipe très soudée, résoudre un problème important. C'était épuisant et exaltant."