Gesundheit

Forscher gemeinsam testen, Maske Wirksamkeit zur Bekämpfung der Ausbreitung von COVID-19

In den ersten Wochen des Corona-Virus-Pandemie-Masken waren so knapp waren Sie fast unmöglich zu finden. Als Ergebnis begannen die Menschen erstellen, Ersatz-Masken aus alles möglich—Schals, aufbereiten alten T-shirts, auch Staubsauger-Beutel.

Für die Forscher an der Texas Tech University und Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC), dies stellt lebenswichtige Fragen: Wurden solche Masken wirksam? Waren Sie auch sicher?

Als Teil des neu gegründeten West-Texas 3-D COVID-19 Relief-Konsortium—eine Zusammenarbeit in Gruppen, mit innovativen Methoden zu produzieren persönliche Schutzausrüstung (PSA), Ventilatoren und Lüfter-Komponenten für Krankenhäuser und Gesundheitssysteme in der gesamten West-Texas—diese Forscher begann die Aufgabe der Bewertung von verschiedenen Arten von Masken vorgeschlagen, die von der öffentlichen Hand als auch neue Prototypen entwickelt, die von anderen Mitgliedern des Konsortiums.

„Ich richte die Maske Test-und design-Gruppe zu bewerten, Passform und Schutz“, sagte Al Sacco Jr, Dekan der Edward E. Whitacre Jr College of Engineering, die zusammengesetzt das Test-team. „Zuerst muss eine Maske getragen werden, richtig—eine Maske Konfiguration muss ordnungsgemäß montiert sein, um eine individuelle Gesichts-oder es tut das nicht gut überhaupt.

„Wenn die Maske vorgenommen werden kann, um die Abdichtung rund um das Gesicht, dann das material der Maske ist gemacht von an eine Gruppe gesendet wird, um es zu testen für den Schutz. Wir setzen diese Gruppe bis, zu bewerten, wie effizient diese Materialien filtern Partikel und, wenn Sie mit einem Wirkungsgrad von mehr als 95%, wie Sie gereinigt werden können. Wir haben auch Einzelpersonen die Charakterisierung aller Materialien getestet, um besser zu verstehen, wie Sie arbeiten, um zu überprüfen, die Partikel Herausforderung Ergebnisse und helfen uns bei der Gestaltung besser Masken für die Zukunft.“

Die Forscher kommen aus einer Vielzahl von Disziplinen und, entsprechend, testen Sie die Masken in einer Vielzahl von Möglichkeiten, speziell auf Ihre individuellen know-how.

Brandon Wochen, a professor of chemical engineering and associate dean der Forschung und graduate-Programme in der College of Engineering, und seine Frau, Louisa Hoffnung-Wochen, ein professor in der Abteilung von Chemie & Biochemie, testen Sie die Passform, Abdichtung und Atmungsaktivität der zusammengesetzten Masken.

Karin Ardon-Trockner, ein Assistent professor für atmosphärische Wissenschaften im Fachbereich Geowissenschaften Studien, die die gesundheitlichen Auswirkungen der Aerosole—winzige Partikel in der Luft—und analytische Chemiker Jon Thompson, ein außerordentlicher professor in der Chemie und Biochemie, die ein Studium der chemischen und optischen Eigenschaften von atmosphärischen Aerosolen untersuchen, wie gut verschiedene Maske Material filtern solche Teilchen.

Sharilyn Almodovar, ein assistant professor in der TTUHSC Abteilung Immunologie und Molekulare Mikrobiologie, ist die Offenlegung der Materialien zu verschiedenen Desinfektionsverfahren zu sehen, wie Sie reagieren. In der Zwischenzeit, Min Kang, TTUHSC interim senior vice president für Forschung; Justin White, senior director der TTUHSC President ‚ s Office; und Dr. Jnev Kugelschreibern, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der engineering Dekanat, untersucht, wie gut diese Materialien sterilisiert werden können für die Wiederverwendung.

Juliusz Warzywoda und Rumeysa Tekin, in der Materialcharakterisierung Center, imaging und die Analyse der Materialien die Partikel-und Faser Größe Verteilung, um mehr zu erfahren über Sie.

„Es gibt so viele Komponenten,“ Ardon-Trockner gesagt. „Es ist ein wirklich großes team und jeder trägt zu einem Aspekt bzw. zu mehreren. Aber, es ist alles ein entscheidender Teil des Puzzles.“

„One piece nur ist nicht genug, um zu bestimmen, welche Maske oder filter ist besser,“ Tekin vereinbart. „Das ist, warum jedes team-Mitglied arbeitet an verschiedenen Dinge zu verstehen, die Maske Leistung.“

Gemeinsam hofft das team in der Lage, eine generelle Empfehlung für diejenigen, die so dringend brauchen Masken für den Schutz.

„Wir haben zusammen eine wunderbare, innovative Gruppe von Pflege-Profis,“ Sacco sagte. „Dies ist eine fachübergreifende, integrierte Maßnahmen zur Information von medizinischen Fachkräften, first-Responder und-Gruppen, wie der Polizei, wie Sie Masken tragen und welche Maske ist am besten für Ihre Anwendungen.“

Passform, Abdichtung und Atmungsaktivität

Da die meisten der Masken getestet werden, kommen bereits hergestellt, die Gruppe testet die konfektionierte Masken, bevor er Sie testen Ihre Materialien.

Als ersten Schritt bei der Prüfung, Wochen-und Hoffe-Wochen zu untersuchen, wie gut jede Maske passt sich der Trägerin das Gesicht, ob es schafft eine effektive Abdichtung um die äußeren Ränder und wie gut der Träger kann atmen es.

„Wir benutzen ein Gerät, das misst die Konzentration von Partikeln im inneren der Maske vs. außerhalb der Maske,“ Wochen gesagt. „Es hat zwei Röhren, eine ist, die außerhalb der Maske und die andere innen. Die Effizienz der Maske ist das Verhältnis dieser beiden zahlen. Zum Beispiel, eine N95-Maske entfernen 95% der Partikel, die 300 Nanometer oder größer sein.“

Um direkt miteinander zu vergleichen und Masken zu einem anderen, ohne Probleme zwischen verschiedenen Trägern, alle Masken sind geprüft auf ein Thema: Hoffnung-Wochen.

„Wir wollen die Maske zu testen, die in einem näher zu real-world-Einstellung, um sicherzustellen, dass der gesamte Maske ist eine effiziente, von der Brücke der Nase an der Bande, um es zu halten auf,“ Wochen gesagt. „Wir haben mit einer Krankenschwester, Molly Bates, wer war das Nähen und tatsächlich verwendet, in der Notaufnahme, Masken, die Sie gemacht. Die ersten, die wir hatten, gab es Herausforderungen, um es zu versiegeln, um die Nase und Wangen. Mit einigen von unseren Informationen, war Sie in der Lage zu bewegen, die Platzierung der Bindungen und änderung der Brücke der Nase Draht und wir haben eine viel bessere Abdichtung.“

Partikel-filtration

Ardon-Trockner hat jetzt einen aufwendigen setup, die Sie selbst entworfen für den alleinigen Zweck der Prüfung, wie gut verschiedene Masken-Materialien sind in der Lage zu stoppen Teilchen in der Luft eingeatmet wird.

In Ihrem Labor, Ardon-Trockner nutzt Ihre Instrumente zu erzeugen und zu zählen sphärische Partikel, die 250 Nanometer in der Größe. Die Partikel werden gleichmäßig in zwei Gruppen aufgeteilt. Eine Gruppe geschleust direkt in das, was ‚ s effektiv ein instrument zählen. Die andere Gruppe muss Durchgang durch eine Probe der Maske, material getestet, die auf dem Weg zu einer identischen Zähler instrument.

Durch den Vergleich der Anzahl der möglichen Teilchen und die Anzahl der Partikel, die Maske beendet ist, kann das material geordnet werden, auf Ihre Wirksamkeit. Die Partikelgröße ist auch wichtig, weil, während 250 Nm deutlich größer ist als die Größe des coronavirus-Partikel, es ist kleiner als 300 Nanometer, die N95-Masken werden soll, zu blockieren. Dies bedeutet, dass Ihr setup können Sie bestimmen, die Wirksamkeit der getesteten Materialien, im Vergleich zu solchen, die aus N95s.

In Ihren Tests, Ardon-Trockner versucht zu berücksichtigen weitere Faktoren, die Einfluss auf die Materialeffizienz, wie air-flow-rate und Zeit.

„In Ruhe, du atmest sieben oder acht Liter pro minute, aber wenn Sie aktiv sind, es ist wesentlich höher und es kann dazu führen, dass mehr Partikel eingeatmet“, sagte Sie. „Außerdem, wie lange wird dieses material verwendet? Ist es gut für eine Stunde oder kann ein Gesundheits-Arbeiter tun, eine Schicht von 12 Stunden mit ihm? Wir können nicht testen alle möglichen Kombinationen, aber wir haben drei Stunden lang Experimente an mehreren Durchflussraten, um zu sehen, wenn es eigentlich zur Arbeit gehen oder wenn wir sehen, ein Rückgang der Effizienz.“

So weit, Ardon-Trockner untersucht hat, eine Vielzahl von Masken-Materialien, einschließlich N95s, KN95s aus China, HEPA-Filter, Baumwoll-Stoffe und mehr.

„Was wir können, unsere Hände auf, und testen, das hilft uns zu verstehen, wie effizient das material ist und wie können wir es besser machen.“

Materialcharakterisierung

Warzywoda und Tekin sind mit der Technologie erhältlich in den Materialien Charakterisierung Center (MCC), zu Bild und zu analysieren, Besonderheiten der unterschiedlichen Materialien, wie Partikel-und Faser Größe Verteilung.

„Ich denke, dass die MCC ist der Schlüssel in dieser Anstrengung,“ Tekin sagte. „In der MCC, wir haben neue Instrumente wie ein raster-Elektronen-Mikroskop -, Infrarot-Spektrometer, Raman-Mikroskop-Spektrometers, etc.“

Die raster-Elektronen-Mikroskop, zum Beispiel, wird verwendet, um zu prüfen, die Materialien, durch die Teilchen wurden übergeben. Mit dem Mikroskop können die Forscher sehen, wie gut sich verschiedene Stoffe erfasst die Partikel.

Sie betonte, dass jeder ein Instrument—oder überhaupt ein Ansatz—kann sich nicht selbst geben eine genaue Bestimmung, welches material das beste ist. Dass, sagte Sie, ist der Grund, warum es so wichtig ist, Teil eines großen Teams arbeiten gemeinsam an der Beantwortung der Frage, aus wie vielen Perspektiven wie möglich—weil das Herz des ganzen ist die Sicherheit und die Gesundheit der arbeitenden Menschen zu gewährleisten, die Gesundheit und die Sicherheit der anderen.

„Wir hoffen, dass zur Messung der performance der neuen Maske, die Materialien, die Schutz der Ersthelfer—unsere Helden im Kampf gegen COVID-19,“ Tekin sagte. „Wir sind begeistert, in der Lage sein, einen Beitrag zu diesen Projekten.“

Maske Sterilisation

Almodovar und Kugelschreibern ein real-world-Ansatz zum testen der Maske Material: aussetzen Sie ein virus und dann prüft, wie gut Sie sterilisiert werden können und welche Methode der Sterilisation ist die effektivste.

Wegen der strengen Tests Einschränkungen für die labs eigentlich mit SARS-CoV-2, das virus, das bewirkt, dass COVID-19, Almodovar ist laufen die Experimente mit einem anderen virus, das ähnlich in der Struktur.

„Das wird uns mit einem proof-of-concept für die Beseitigung von Krankheitserregern mit bestimmten dekontaminations-Methoden“, Kugelschreibern, sagte.

Die Prüfung ermöglicht es den Forschern zu beurteilen, nicht nur, wie die Materialien reagieren auf verschiedene Reinigungs-Methoden, aber auch, wie oft Sie sicher verwendet werden können, Sacco sagte.

Eine solche Methode, mit der Kang und Mitarbeiter des Instituts für Umwelt und Menschliche Gesundheit sind der Dekontamination der PSA für den regionalen Institutionen des Gesundheitswesens, verwendet eine spezielle Kammer, gefüllt mit Draht Regale. Bis zu 10.000 Masken platziert werden können, im inneren zu einer Zeit, die dann ausgesetzt, um eine spezielle Dampf für 15 Minuten, bevor erlaubt wird, zu belüften, für vier bis fünf Stunden. Bioindikator-Karten mit hart-zu-töten Bakterien sind in der Kammer mit den Masken zu zeigen, dass die Dekontamination abgeschlossen ist.

Während die Corona-Virus-Pandemie präsentiert Herausforderungen für Forscher aus vielen Hintergründen, es stellte auch eine Gelegenheit für Sie an einem Strang ziehen, um der Bedrohung zu begegnen, Kugelschreibern, sagte.

„Das war eine sehr verwirrende Erfahrung für uns alle in den vergangenen Wochen,“ Kugelschreibern sagte. „Und doch ist unser team setzten sich nicht nur temporeiche innovation, aber auch unsere einzigartigen Sinn für Gemeinschaft, Hingabe. Wir haben Dozenten, Mitarbeitern, Studenten und Partnern in der Gemeinschaft aus einem undenkbar Umfang von Disziplinen quer durch West-Texas, um sicherzustellen, dass wir unser bestes tun, um die benötigte Unterstützung für unsere Mitmenschen, Mitarbeiter des Gesundheitswesens in Ihren guten Kampf, der Aufopferung und Entschlossenheit.“

Warum es wichtig ist

Der Punkt, Wochen sagte, ist, dass die PSA ist erforderlich für viel mehr Menschen als an der front des coronavirus zu kämpfen.

„Die Menschen müssen sich daran zu erinnern, dass die meisten von der medizinischen Gemeinschaft ist, die nicht direkt die Arbeit mit COVID-19-Patienten,“ Wochen gesagt. „Auch Sie müssen PSA zu sicher Ihre Arbeit tun. Wenn wir fanden heraus, es gibt ärzte und Krankenschwestern machen und mit Ihren eigenen Masken, weil die hohe Qualität der PSA wurde für COVID-19-Patienten, es ist wirklich versenkt in wie diese Auswirkungen Menschen auf der ganzen medizinischen Gemeinschaft. Auch wenn wir nicht eine Maske, die die N95-standard, es ist schön zu wissen, dass wir anderen helfen, die Ihren job so sicher wie möglich.

„Nichts tun ist keine option.“

Ein Grund, warum die Gruppe so wichtig ist, um Fehlinformationen entgegenzuwirken.

„Das Elementare Ziel dieses Projektes ist es, die den Behörden und auch die betroffenen Bürger mit Beweis-basierten Empfehlungen in Ihren Entscheidungsprozess für die Verwendung von Maske material und Muster“, Kugelschreibern, sagte. „Wir hoffen, dass wir Ihnen Empfehlungen über Maske-Verfahren gesichert mit solide wissenschaftliche Beweise, dass Führer die Maske Benutzer durch viele Materialien, die fälschlicherweise angenommen, um wirksam zu sein, in Schutz.“

Um es klar zu sagen, dass hilft Menschen, die erkennen, dass Sie verschwenden Ihre Zeit, und versetzen sich und andere in Gefahr, indem Sie Masken aus unwirksam Materialien.

„Über die Zeit haben wir begonnen, ein Artikel kam an, wie blau shop Handtücher waren das beste material für Masken,“ Wochen gesagt. „Das internet war die Sprengung über diese, denn Sie waren Billig und einfach. Jedoch, wir fanden Sie schrecklich waren und nicht effektiv. Wir waren in der Lage, um den Menschen vor Ort zu stoppen, Nähen diese Masken ziemlich schnell.“

In solchen Fällen, die Entdeckung der Materialien, die nicht funktionieren ist ebenso wichtig wie das finden diejenigen, die dies tun.

„Wenn wir wissen, die Materialien, die sind nicht gut, wir wissen nicht empfehlen Ihnen,“ Ardon-Trockner gesagt. „Wenn wir wissen, dass es einige Materialien, die sind besser, wir können zum nächsten Schritt gehen und testen Sie mehr. Also, es ist ein Stück des Puzzles, wirklich, und wir versuchen Sie zu gehen, über jedes Stück. Wenn wir bist fehlt ein Teil, beantworten wir nicht alle Fragen, und wir müssen, weil dabei das Leben der Menschen.“

Alle Forscher ausgedrückt ein Gefühl des Stolzes auf, die im Konsortium beteiligten die Arbeit und vor allem den Wunsch, einen Unterschied zu machen für das wohl der Gemeinschaft.