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Tema

Este documento describe una solución para la escasez de protectores faciales durante la pandemia de COVID-19. Específicamente, la atención se centra en la fabricación con cortadores láser y la esterilización de protectores faciales.

Descargo de responsabilidad

Este producto es un protector facial. Los materiales que entran en contacto con el cuerpo son policarbonato y bandas elásticas. Este protector facial no contiene materiales inflamables. Use este protector facial con el equipo de protección personal adecuado según los estándares de su institución.

Este dispositivo no ha sido probado ni calificado para ninguno de los siguientes usos: prevenir o reducir infecciones o usos relacionados; protección antimicrobiana o antiviral; protección radiológica. No proporciona filtración de partículas. No está diseñado para su uso en entornos quirúrgicos. Este dispositivo tampoco ha sido aprobado por ninguna agencia local, estatal o federal, incluida la FDA. Este dispositivo no ha sido desinfectado ni esterilizado.

La Regencia de la Universidad de California no ha hecho declaraciones sobre la seguridad y eficacia de este producto. Este producto se entrega sin garantía de ningún tipo, expresa o implícita, incluida, entre otras, cualquier garantía de título, comerciabilidad o idoneidad para un propósito particular. El uso de este dispositivo se llevará a cabo bajo el propio riesgo.

Antecedentes

Hasta el 29 de abril de 2020 hay 1 millón de casos de COVID-19 en los Estados Unidos y 50.000 muertes, y estos números continúan en aumento a diario. La escasez de EPP adecuado sigue siendo un problema en los hospitales de los Estados Unidos. En particular, los respiradores N95 y las máscaras quirúrgicas son escasos y a menudo se reutilizan. 

Sin embargo, otra pieza de EPP desechable que se usa comúnmente es el protector facial. El protector facial no protege contra ningún aerosol, pero sí protege contra las gotas de saliva que pueden ser expulsadas a manera de proyectil a través de la tos o el estornudo. El protector facial proporciona una forma adicional de barrera abierta. Por ejemplo, evita que las gotas entren en los ojos y puede resultar en una mayor protección ante la ausencia de gafas de seguridad. 

A medida que se recopilan más datos sobre COVID-19, se estima que la boca y la nariz no son las únicas partes de la cara que deben protegerse, ya que hay alguna evidencia de que el SARS-CoV-2 puede ingresar por los ojos [1]. Un estudio que simuló la tos de pacientes con COVID-19 usando un tinte visible a los rayos UV muestra que el uso de un protector facial o, en su caso, una máscara quirúrgica con visor protector, es importante para proteger contra las gotas que caen en la cara [2]. 

Teniendo en cuenta la escasez de protectores faciales y su importancia para agregar una capa adicional de protección para los trabajadores de la salud, es crucial aumentar la producción de máscaras faciales. A su vez, un aumento de los protectores faciales disponibles puede brindar mayor seguridad a los trabajadores de la salud y evitar aún más la propagación de COVID-19 entre los trabajadores de la salud que tratan a pacientes con COVID.


Descripción del producto

Hemos diseñado tres protectores faciales de policarbonato diferentes que usan PET -por sus siglas en inglés- (tereftalato de polietileno) o PETG -por sus siglas en inglés- (tereftalato de polietileno modificado con glicol), un poliéster termoplástico que proporciona una resistencia química significativa, durabilidad y excelente formabilidad para la fabricación.

Un diseño sólo usa PETG y se ensambla con goma o bandas elásticas. Los otros dos diseños también implican un protector de cabeza impreso en 3D y un protector inferior impreso en PLA

Nuestros diseños son una modificación del diseño original creado por el fabricante de impresoras 3D PRUSA, una empresa polaca que ha estado trabajando con el Departamento de Salud polaco para modificar el diseño original. Un diseño similar ha sido recientemente probado y recomendado para uso clínico por el Instituto Nacional de Salud de los EE. UU. (NIH), aunque no ha sido aprobado por la FDA.

Aplicabilidad clínica y aceptación

Hemos recibido comentarios positivos, por parte de líderes dentro de los Sistemas de Salud de UC San Diego, de Terapia Intensiva y de la Unidad de Cuidados Pulmonares, para continuar haciendo estos protectores faciales de bricolaje. Si los sistemas de salud lo aprueban, estos protectores faciales pueden ser efectivos para la atención del paciente.

Materiales y Métodos

Máquinas de fabricación

Los tres diseños que aparecen a continuación se han creado utilizando las siguientes máquinas

  • Grabador Láser Epilog Helix, 24" x 18"

  • Impresora 3D PRUSA

Materiales de protectores plásticos

  • Los protectores son fabricados utilizando PETG de 0.5 mm de grosor.

  • Las láminas de 4 x 8 pies se cortaron en tiras de 48 x 16 pulgadas, produciendo 6 tiras por lámina de 4 x 8 pies.

  • Cada tira se corta en dos piezas de 16 x 18 pulgadas y una pieza de 16 x 12 pulgadas.
    → Estos cortes para 30 láminas de 4 x 8 pulgadas lleva aproximadamente 5 horas.

  • El tiempo total para cortar piezas de 16 x 18 pulgadas es de menos de 2 minutos (2 protectores).

  • El tiempo total para cortar la pieza de 16 x 12 pulgadas es de menos de 1 minuto (1 protector)

  • Tiempo total estimado para 1 protector: 3.5 min.

  • Costo de material = $ 1.15 / protector (para 900 escudos)

  • Diseño de corte por láser (.dxf)

  • Diseño de Impresora 3D (.stl)  

Nota: mientras el láser está cortando, el operador elimina los recortes de los protectores. Al retirar los protectores, se inspeccionan y se colocan en lotes de 5 en bolsas sellables junto con 5 bandas de goma de tamaño # 33 para cada escudo.

Diseño # 1 (protector de PET / G y tira de banda)

Este diseño utiliza 2 piezas cortadas con láser, por separado (protector más tira de banda) y que se ensamblan fácilmente.

Corte con láser:

  • Epilog Helix a 50 watt láser, Velocidad= 51% Potencia= 34% Frecuencia= 3500

  • Protector de plástico transparente hecho de .020" (.5 mm) láminas de policarbonato.

  • De una lámina de policarbonato de 24" x 48"x .020" se pueden hacer 10 protectores.

  • El tiempo de corte es de 75 segundos /2 protectores

  • La versión original utiliza PETG, pero aquí se usa PET.

 

Diseño #2 (protector de PET / G + soporte impreso en 3D, pequeño)

Este diseño utiliza el mismo material y técnica general que el Diseño # 1 para el protector, un soporte superior e inferior, ambos impresos en 3D con PLA. Físicamente más pequeño que el Diseño # 3

Corte con láser:

  • Epilog Helix a 50 watts, corta a 55% de velocidad, 50% de potencia, y a una frecuencia de 5000

  • Misma lámina de plástico del Diseño #1, pero la altura del protector fue acortada de 9.5" a menos de 9" (esto se hizo para utilizar el material de manera más eficiente).

  • Las piezas de 9.6" x 18 fueron cortadas de policarbonato obtenido localmente (24" x 48"x .020") (5 piezas = 10 protectores)

  • Tiempo de corte = 1 min, 5 segundos, por cada 2 protectores

 

Impresión 3D:

  • El tiempo de impresión para una capa de altura de .2 mm es de menos de 3 horas

  • El material utilizado es de unos 10 metros (20% de relleno) de filamento de 1,75 mm.

 

Diseño # 3 (protector de PET / G + soporte impreso en 3D, grande)

Este diseño es similar al Diseño # 2, pero es físicamente más grande

Corte con láser:

  • Epilog Helix a 50 watts, corta a 55% de velocidad, 50% de potencia, y a una frecuencia de 5000

  • Misma lámina de plástico del Diseño #1 y #2, pero la altura del protector fue acortada de 9.5" a menos de 9" (esto se hizo para utilizar el material de manera más eficiente).

Impresión 3D:

  • El tiempo de impresión para una capa de altura de .2 mm es de menos de 3 horas

  • El material utilizado es de unos 16 metros (20% de relleno) de filamento de 1.75 mm.

 

Reutilización de protectores faciales

Con la escasez de suministros, la reutilización efectiva del EPP sería ideal. Sin embargo, con la reutilización de EPP como, por ejemplo, protectores faciales, es importante tener en cuenta que el EPP debe limpiarse de manera efectiva. 

En el caso de los protectores faciales, esto se puede hacer con toallitas limpiadoras como las toallitas Clorox o las toallitas Cavi. Según la información de dos estudios diferentes, resulta eficaz calentar los protectores faciales a 70°C durante 30 minutos. Uno de los dos conjuntos de datos utiliza el E. Coli como protocolo para probar los métodos de esterilización. Sin embargo, teniendo en cuenta que el E.Coli es una bacteria y el SARS-CoV-2 es un virus, esto planteó algunos problemas que luego se resolvieron. En cuanto a la literatura, el virus del SARS de 2003 se consideró no infeccioso después de un protocolo de calentamiento similar.

Con esto en mente, es posible calentar los protectores faciales, a 70°C durante 30 minutos para su reutilización, en calentadores de mantas comúnmente encontrados en hospitales. La mayoría de los calentadores de mantas deben alcanzar esta temperatura.

Armado del protector facial recomendado #1

1. Lávese las manos con agua y jabón o desinfectante para manos antes de tocar la máscara.

2. Retire la película azul del protector y de la correa para la cabeza. Las siguientes  imágenes tienen la película azul todavía en ellas para que se pueda ver el armado con mayor claridad.

3. Deslice la banda superior con pestañas en las ranuras rectangulares correspondientes en el protector para que se curve la superficie del protector.

4. Conecte en cadena las bandas elásticas previstas para la correa de la cabeza. Luego, inserte cada extremo de la banda elástica a través de cada lado de los orificios exteriores en el protector y alrededor de las pestañas adyacentes para fijarlos en su lugar.

5. Armado de la máscara protectora facial completo.

 


Resumen

La técnica que presentamos aquí permite que cualquier persona que tenga acceso a PET / PETG y a una máquina de corte por láser produzca máscaras faciales de alta calidad. Aunque el acceso a una impresora 3D permite la producción de 2 modelos adicionales, sólo los métodos de corte por láser han sido revisados y considerados aceptables por los expertos en atención médica de UC San Diego. Si bien esta solución no está aprobada por la FDA, ni ha sido aprobada por UC San Diego Health para ningún uso clínico, puede proporcionar una buena protección contra las gotas producidas durante los episodios de tos y / o estornudos por parte de pacientes positivos con Coronavirus. 

Las máscaras faciales descritas se pueden producir a bajo costo, son fáciles de armar y se pueden fabricar a escala, contribuyendo así con poblaciones clínicas y no clínicas que necesitan EPP, especialmente mientras se atienden pacientes con diagnóstico de COVID positivo.

Referencias 

  1. Wu P, Duan F, Luo C, et al. Characteristics of Ocular Findings of Patients With Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) in Hubei Province, China. JAMA Ophthalmol. 2020. [PMID:32232433]
  2. Lockhart SL, Naidu JJ, Badh CS, et al. Simulation as a tool for assessing and evolving your current personal protective equipment: lessons learned during the coronavirus disease (COVID-19) pandemic. Can J Anaesth. 2020. [PMID:32221852]
  3. DtM-v3.1 Face Shield PPE, 3D printable headband NO LOGO, NIH 3D Printed Exchange, https://3dprint.nih.gov/discover/3dpx-013359
  4. Price A, Chu L. Addressing COVID-19 Face Mask Shortages. Stanford Medicine: Anesthesia Informatics and Media Lab, https://aim.stanford.edu/covid-19-evidence-service
  5. Viscusi DJ, Bergman MS, Eimer BC, et al. Evaluation of five decontamination methods for filtering facepiece respirators. Ann Occup Hyg. 2009;53(8):815-27. [PMID:19805391]
  6. Duan, S. M., X. S. Zhao, R. F. Wen, Jing-jing Huang, G. H. Pi, S. X. Zhang, Jun Han, S. L. Bi, Li Ruan, and Xiao-ping Dong. "Stability of SARS coronavirus in human specimens and environment and its sensitivity to heating and UV irradiation." Biomedical and environmental sciences: BES 16, no. 3 (2003): 246-255.


Autor e información de revisión

Autores y colaboradores

 

Revisado por: Nadir Weibel, Ph.D., Associate Professor o, UC San Diego
Fecha de revisión: 28/04/2020