La pénurie d'équipements de protection individuelle (EPI) à la disposition des professionnels de la santé est devenue de plus en plus problématique alors que les cas de Covid-19 continuent d'augmenter. Le volume considérable d'EPI nécessaire pour assurer la sécurité des médecins et de leurs patients dans cette crise actuelle est intimidant - par exemple, des dizaines de millions d'écrans faciaux jetables seront nécessaires chaque mois dans tout le pays. Cette semaine, une équipe du MIT a lancé la fabrication en série d'une nouvelle technique pour répondre à la forte demande d'écrans faciaux jetables.

La conception de l'écran facial en une seule pièce sera réalisée à l'aide d'un processus connu sous le nom de découpe à l'emporte-pièce. Les machines découperont le dessin à partir de milliers de feuilles plates par heure. Une fois que les boîtes de ces draps plats arrivent dans les hôpitaux, les professionnels de la santé peuvent rapidement les plier en écrans faciaux tridimensionnels avant de les ajuster pour un visage approprié.

"Ces écrans faciaux doivent être fabriqués rapidement et à faible coût car ils doivent être jetables, " explique Martin Culpepper, professeur de génie mécanique, directeur du Projet Manus, et membre de l'équipe de gouvernance du MIT sur les opportunités de fabrication pour Covid-19. "Notre technique combine des matériaux à faible coût avec un processus de fabrication à haute cadence qui a le potentiel de répondre au besoin d'écrans faciaux à l'échelle nationale."

Culpepper et son équipe de Project Manus ont dirigé le développement de la technique en collaboration avec un certain nombre de partenaires du MIT, hôpitaux de proximité, et de l'industrie. L'équipe a travaillé en étroite collaboration avec le service de sensibilisation médicale du MIT et l'unité de gestion de crise créée par la vice-présidente de la recherche Maria Zuber et dirigée par le professeur Elazer R. Edelman.

La fabrication initiale des boucliers sera effectuée par Polymershapes, basé à Boston, Massachusetts avec des plans d'expansion à travers le pays à travers cinquante-cinq emplacements Polymershapes supplémentaires.

Prolonger la durée de vie des masques faciaux

Lorsqu'il est utilisé correctement, les masques faciaux doivent être changés chaque fois qu'un médecin ou une infirmière traite un nouveau patient. Cependant, Au cours du mois dernier, de nombreux professionnels de la santé ont été invités à porter un masque facial par jour. Ce masque pourrait transporter des particules virales sur eux, contribuant potentiellement à la propagation de Covid-19 dans les hôpitaux et mettant en danger les professionnels de la santé.

« Le manque d'équipements de protection adéquats ou l'idée de réutiliser des équipements potentiellement contaminés effraie particulièrement les personnels de santé qui mettent leur vie en danger, et par extension la vie et le bien-être de leurs familles, en ligne tous les jours, " explique Edelman, Directeur de l'Institute for Medical Engineering and Science du MIT, Professeur Edward J. Poitras en génie médical et sciences, et chef du groupe de travail EPI du MIT auquel Culpepper fait partie.

Les écrans faciaux peuvent résoudre ce problème en fournissant un autre dispositif de protection couvrant l'ensemble du visage, l'ajout d'une couche de protection couvre les masques et plus encore tout en prolongeant la durée de vie des masques faciaux et des respirateurs. Les boucliers sont faits de matériaux clairs et ont une forme similaire à un masque de soudeur. Ils protègent le professionnel de la santé et son masque facial d'un contact direct avec des particules virales propagées par la toux ou les éternuements.

« Si nous pouvons ralentir la vitesse à laquelle les professionnels de la santé utilisent des masques faciaux avec un écran facial jetable, nous pouvons faire une réelle différence en protégeant leur santé et leur sécurité, " explique Culpepper.

Culpepper et son équipe de Project Manus ont entrepris de concevoir un écran facial qui pourrait être rapidement produit à une échelle suffisamment grande pour répondre à la demande croissante. Ils ont atterri sur un design plat que les gens pouvaient rapidement plier en une structure tridimensionnelle lorsque le bouclier était prêt à être utilisé. Leur conception comprend également une protection supplémentaire avec des rabats qui se replient sous le cou et sur le front.

Comme une grande partie du campus du MIT s'est arrêtée à la lumière des mesures de distanciation sociale mises en place, Culpepper a commencé le prototypage à l'aide d'un cutter laser qu'il avait dans sa maison. Avec une contribution de conception de ses enfants, il a testé différents matériaux et réalisé les dix premiers prototypes chez lui.

« Quand vous pensez aux matériaux, vous devez garder à l'esprit les chaînes d'approvisionnement. Vous ne pouvez pas choisir un matériau qui pourrait s'évaporer de la chaîne d'approvisionnement. C'est un problème difficile dans cette crise, " explique Culpepper. Après avoir testé quelques matériaux qui se fissurent et se cassent lorsqu'ils sont pliés, l'équipe a choisi le polycarbonate et le polyéthylène téréphtalate glycol, plus communément appelés PETG, comme matériau du bouclier.

En plus de fabriquer plus de prototypes au Project Manus Metropolis Makerspace à l'aide d'un découpeur laser, Culpepper a travaillé avec le professeur Neil Gershenfeld et son équipe du Center for Bits and Atoms (CBA) du MIT sur des conceptions de prototypage rapide pour les tests à l'aide d'un cutter grand format Zund.

L'équipe de Gershenfeld au CBA travaille sur un certain nombre de projets de réponse aux coronavirus en utilisant son installation de fabrication numérique au MIT ainsi que le réseau mondial de Fab Lab qu'il a lancé. « Le site de réponse aux coronavirus est une excellente ressource pour ceux qui souhaitent travailler sur des solutions pour les EPI et les appareils pour la pandémie de Covid-19, " ajoute Culpepper.

"Ce fut un plaisir dans cette période difficile de collaborer avec un groupe aussi impressionnant, en s'appuyant sur tous les atouts de l'Institut pour définir et affiner rapidement une solution à un besoin urgent, " dit Gershenfeld. " Le travail au MIT sera précieux au-delà de son impact local immédiat, en tant que référence des meilleures pratiques pour les nombreux autres projets d'écrans faciaux émergents dans le monde."

Test du bouclier dans les hôpitaux locaux

Avec un certain nombre de prototypes fonctionnels construits, Culpepper et son équipe sont passés à la phase de test après consultation avec, et retour d'expérience pratique de, Edelman, qui est lui-même médecin.

« La plus grande insécurité d'un fournisseur de soins de santé est la pensée que nous allons être infectés et, ce faisant, être incapables d'exercer nos fonctions ou d'infecter les autres, " ajoute Edelman.

Edelman a montré comment stocker, assembler, et utiliser les écrans faciaux pour les infirmières et les médecins d'un certain nombre d'hôpitaux locaux. Les participants ont ensuite été invités à les utiliser dans des situations réelles et à fournir leurs commentaires à l'aide d'un sondage d'une page.

Les retours ont été extrêmement positifs :les participants ont trouvé qu'en plus d'être facile à assembler et à utiliser, les boucliers conçus par le MIT offraient une bonne protection contre le contact avec des particules virales par le biais d'éclaboussures ou de particules en aérosol.

Fort de ces retours, L'équipe de Culpepper a apporté quelques ajustements mineurs à la conception pour maximiser la couverture autour des côtés et du cou des utilisateurs. Une fois la conception finalisée, le projet est passé cette semaine à la fabrication de masse à cadence élevée.

Fabrication en série à cadence élevée

A partir de cette semaine, La société de fabrication Polymershapes commencera la production en série des écrans faciaux. Les machines de découpe utilisées dans la fabrication en série produiront les écrans faciaux plats à une cadence de 50, 000 boucliers par jour en quelques semaines. Le fabricant continuera à augmenter et à augmenter le taux de fabrication avec la capacité de fabriquer dans plus de quatre-vingts installations à l'échelle nationale.

"Ce processus a été conçu de telle manière qu'il existe un potentiel pour atteindre des millions d'écrans faciaux produits par jour, " explique Culpepper. " Cela pourrait très rapidement devenir une solution à l'échelle nationale pour les pénuries d'écrans faciaux. "

Le MIT envisage d'acheter les 40 premiers, 000 écrans faciaux à donner aux hôpitaux locaux de la région de Boston cette semaine et Polymershapes en fera don 60, 000.

« Disposer d'un approvisionnement adéquat et peut-être même infini d'EPI est absolument essentiel pour assurer la sécurité de l'ensemble de la population, en particulier ceux qui prennent en charge les patients Covid-19, " ajoute Edelman.

Tout au long du processus, L'équipe de Culpepper a reçu l'aide d'un certain nombre de collègues et de départements du MIT. Cela comprend le bureau du vice-président de la recherche du MIT, Professeur Elazer Edelman, Tolga Durak, Directeur général, MIT Environnement, Bureau de la santé et de la sécurité, Le Centre des Bits et des Atomes, Opérations d'approvisionnement du MIT, Bureau de l'avocat général du MIT, Département de génie mécanique du MIT, et des collègues du MIT Lincoln Laboratory qui ont aidé à trouver du matériel pour construire les écrans faciaux et ont soutenu les itérations de conception. Ils ont également reçu des conseils de collègues du MIT travaillant avec le Massachusetts Technology Collaborative, qui aide à organiser les fabricants pour répondre aux besoins de Covid-19.

"Ce projet était un excellent exemple de collaboration au sein du MIT et de l'utilisation de l'esprit-cœur-main. Lorsque nous avons contacté les autres, ils ont tout laissé tomber pour mettre leurs esprits et leurs mains au travail nous aidant à faire en sorte que cela se produise rapidement, ", déclare Culpepper. "C'est également un excellent exemple pour les autres de chercher à innover rapidement et en toute sécurité les EPI pour COVID 19."