MacGyvering недорогой способ обеззараживания средств индивидуальной защиты оборудования

MacGyvering a low-cost way to decontaminate PPE equipment0

Фото: Эван Крэйп

Широко доступные материалы, найденные в хозяйственных магазинах, как те, что показаны здесь, могут быть объединены с ультрафиолетовыми лучами, найденными в закрытых исследовательских лабораториях, чтобы обеспечить недорогую дезактивацию средств индивидуальной защиты, говорят исследователи UD.

Newswise — по мере того как погода становится прохладнее и люди перемещают деятельность в помещении, число новых случаев заболевания коронавирусом (COVID-19), регистрируемых в Соединенных Штатах, растет. Это отражает активность COVID-19, уже наблюдаемую в Европе и других странах мира.

Между тем, проблемы в цепочке поставок, скорее всего, приведут к ограничению поставок фильтрующих респираторов для лица, таких как маски N95. Однако стратегии обеззараживания средств индивидуальной защиты, или СИЗ, остаются нерешенными во многих больницах с ограниченными ресурсами, как в Соединенных Штатах, так и за рубежом.

Исследователи из Университета Делавэра во главе с инженером-биомедиком Джейсоном Глегхорном разработали систему обеззараживания масок N95 с использованием готовых материалов, доступных в любом хозяйственном магазине, в сочетании с ультрафиолетовыми лампами типа C (UV-C), найденными в закрытых исследовательских лабораториях.

Разработанный UD метод предлагает сопоставимую дезактивацию с более дорогими методами при доступной стоимости материалов около 50 долларов.

“Мы сосредоточились на бережливой науке — как вы обеззараживаете СИЗ очень простым способом, который легко масштабируется для высокой пропускной способности, чтобы любое медицинское учреждение могло использовать его глобально”, — сказал Глегхорн, адъюнкт-профессор биомедицинской инженерии в UD.

Простое решение

Этот проект был вдохновлен ранее в этом году Рэйчел Гилберт, докторантом в лаборатории Глегхорна, после того как она узнала, что друзья в области медицины неоднократно надевали одну и ту же маску N95 изо дня в день.

“Это более широко известно сегодня, конечно, благодаря рекламе в средствах массовой информации вокруг этого вопроса, но это заставило меня задуматься”, — сказал Гилберт.

Она знала, что ультрафиолетовый свет обычно используется для стерилизации различных материалов и оборудования, найденных в исследовательских лабораториях. Она задалась вопросом, Можно ли использовать эту технику для обеззараживания специальных масок, особенно для работников на передовой, недорогим и масштабируемым способом.

Ультрафиолетовое бактерицидное облучение (UVGI) было подтверждено как эффективный метод обеззараживания масок между использованием. Системы UVGI обычно используются для обеззараживания рабочих сред и хирургических кабинетов, оборудования и машин скорой помощи, но не все медицинские учреждения имеют доступ к этому дорогостоящему коммерческому стерилизационному оборудованию. Тем не менее, многие УФ-лампы простаивают в шкафах биобезопасности в университетских лабораториях и исследовательских центрах, которые могут быть пусты из-за ограничений, возникающих в связи с пандемией.

“Возможность предоставить что-то, что может быть на месте, в отличие от других методов, которые требуют хирургических УФ-систем стоимостью в десятки тысяч долларов или доставки масок для обеззараживания и полагаться на их своевременное возвращение, была важна”, — добавил Гилберт.

Когда она обсудила эту идею с Глегхорном, бывшим пожарным и врачом реанимации, он немедленно согласился. Гилберт назвал эти усилия “огромным коллективным усилием”, когда многие сотрудники лаборатории коллективно читают литературу, находят решение, а затем идут в магазин бытовой техники и создают установку в разгар пандемии в апреле, все это время работая из дома.

Потребовалось всего несколько недель, чтобы решить проблему и собрать систему, но обеспечение экспертной оценки заняло больше времени. 

“Экспертная оценка является важной частью процесса. И хотя мы хотели бы, чтобы он двигался быстрее, есть причина, по которой инновации тщательно изучаются в научном сообществе”, — сказал Глегхорн. “Мы должны убедиться, что наука здорова, а методы, которые мы разрабатываем, безопасны для людей.”

Использование основных ресурсов

Теперь подробнее о том, как работает этот метод.

Положите две маски N95 рядом друг с другом, и невозможно сказать, какая маска, если таковая имеется, заражена новым коронавирусом SARS-CoV-2, вызывающим болезнь COVID-19. Это не похоже на грязь, которую вы видите.

Система, построенная исследовательской группой, модифицирует обычные люминесцентные светильники для удержания и питания специализированных лампочек UVGI. Это, в дополнение к специфическим устройствам размещения света и картону, покрытому оловянной фольгой для отражателей, создает множество механизмов обеззараживания, которые люди могут сделать. Чтобы подтвердить эффективность УФ-С ламп, исследователи провели обильные математические расчеты и моделирование, чтобы убедиться, что интенсивность УФ-излучения, испускаемого перепрофилированными лампами, была правильной, и маски N95 получили правильное ультрафиолетовое воздействие для обеззараживания масок.  

Команда разработала свободно загружаемые инструкции по сборке на простом, легком для понимания языке с большим количеством картинок и сделала их свободно доступными на веб-сайте Gleghorn lab. Эти направления подчеркивают безопасность УФ-излучения и фокусируются на использовании в здравоохранении из-за необходимости специализированного оборудования, такого как измеритель интенсивности УФ-излучения. Они также включают меры предосторожности для измерения интенсивности УФ-С, чтобы обеспечить уверенность в том, что система обеспечивает правильную степень интенсивности УФ-излучения в течение достаточного времени для обеззараживания.

Подробные инструкции по настройке также содержат детальную информацию, например, как далеко друг от друга расположить маски для достижения максимальной эффективности. Это очень важно, потому что размещение их слишком близко друг к другу может создать тени, которые препятствуют всестороннему обеззараживанию УФ-C. 

Важно отметить, что это не домашнее устройство. 

“Для работы с ультрафиолетовым светом, который может нарушить ДНК и создать проблемы безопасности, вам нужно соответствующее индивидуальное защитное оборудование”, — сказал Гилберт.

Эта разрушительная особенность, однако, именно то, что делает УФ-C свет полезным для обеззараживания СИЗ.

— Ультрафиолетовый свет заставляет ДНК вируса распадаться и становиться неэффективной,” объяснил Глегхорн. 

— Итак, вирус — та маленькая колючая штука, которую ты уже видел, — может все еще держаться за тебя, но генетический материал внутри будет фрагментирован и не будет иметь правильного механизма для репликации.”

Исследовательская группа привлекла Ким боты, бывшего директора по глобальному инжинирингу, а ныне исполнительного директора Центра гибридных, активных и отзывчивых материалов UD, чтобы помочь продумать способы масштабирования проекта. Она также имеет опыт работы в области пожаротушения и неотложной медицинской помощи, не говоря уже об опыте интеграции новых идей по всему глобальному спектру.

Боты использовала свой глобальный опыт и связи для набора добровольцев по всему миру, чтобы перевести инструкции по сборке на несколько языков с информацией о конкретных регионах. До сих пор направления были переведены на французский, испанский, португальский, русский и немецкий языки. На сегодняшний день доступ к планам сборки был получен более чем 1060 раз от пользователей в 52 странах. 

Она также работает над кратким изложением политики, чтобы поделиться методом исследовательской группы с делегацией Конгресса штата Делавэр. Кроме того, боты передает информацию коллегам, работающим в кенийском медицинском исследовательском институте и в других неправительственных организациях по всему миру. 

“Как и любая другая технология или инновация, наш готовый метод обеззараживания будет иметь эффект только в том случае, если люди будут знать об этом”,-сказала она.

Исследователи признают, что повторное использование масок не является идеальным, но они также признают, что не все больницы или другие учреждения по уходу за пациентами оснащены достаточным количеством СИЗ, чтобы удовлетворить спрос в кризисных ситуациях, поэтому первые ответчики могут потребоваться повторно использовать маски в чрезвычайных ситуациях. 

Это включает в себя врачей, медсестер и персонал экстренного реагирования, но также распространяется на персонал за кулисами, который может убирать, дезинфицировать или готовить помещения для ухода за пациентами. Помимо больниц, СИЗ носят в жилых помещениях и сельских клиниках по всему миру, которые могут иметь ограниченный доступ к ресурсам.

В идеальном мире боты хотел бы видеть академические и исследовательские институты, работающие рука об руку с больничными системами, чтобы совместно поставить эти готовые системы на место, где они необходимы. 

Кения, например, является страной в Африке к югу от Сахары, которая имеет довольно прочную систему здравоохранения. Тем не менее, страна по-прежнему сталкивается с невероятной нехваткой СИЗ, как и здесь, в Соединенных Штатах. 

“Большая выгода будет заключаться в переводе этого в другие районы мира, где у них нет ресурсов”, — сказал Глегхорн.

Команда опубликовала свой метод в статье в журнале Global Health: Science and Practice.

Другие соавторы этой работы включают междисциплинарную команду аспирантов и сотрудников Глегхорна, чьи области исследований варьируются от биомедицинской инженерии до биологических наук, химии и биохимии, а также химической и биомолекулярной инженерии. Помимо Гилберта (ведущего автора статьи), в команду аспирантов входят Эллисон М. Данг, Майкл Дж.Донзати, Кристин л. Хатем, Бриэль Хейворд-Пятковский, Дэниел Дж. Минахан, Кэтрин М. Нельсон и Жасмин Ширази. Для получения дополнительной информации о системе обеззараживания посетите веб-сайт Лаборатории Глегхорна.

СМ. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Коронавирус-2