Более целостный и эффективный способ тестирования.

Формовочные устройства для человека

Министерство энергетики/Сандийские национальные лаборатории

Изображение: Майкл Омана прикрепляет маску к 3D-печатной голове текущего поколения во время испытаний в Национальных лабораториях Сандии.посмотреть больше

Фото: Крейг Фриц/Сандийские национальные лаборатории.

АЛЬБУКЕРК, Нью-Мексико — Команда Национальных лабораторий Сандии разработала более быстрый и комплексный способ тестирования средств индивидуальной защиты или СИЗ. Основной принцип: моделирование устройства с учетом формы и поведения человека.

Когда разразился COVID-19, тестирование СИЗ стало острой необходимостью. В марте 2020 года, когда в стране был введен карантин, многие люди обратились в Сандиа за поддержкой в ​​тестировании СИЗ. Они пытались вывести на рынок новые маски, обеспечить гарантию качества импортируемых масок и провести процедуру ветеринарной очистки для повторного использования одноразовых СИЗ.

«Независимо от того, использовали ли мы собственные или коммерческие системы тестирования фильтров, мы обнаружили, что процесс тестирования занимает очень много времени и не так эффективен, как мог бы быть», — сказал Майкл Омана, ученый по аэрозолям из Sandia.

Команда, в которую входят инженеры Тодд Баррик и Брэд Зальцбреннер, была полна решимости найти лучшее решение. Они пытались придумать способы быстрого, а не разрушительного тестирования респираторов, а также внедрить другие возможности тестирования, в том числе выходящие за рамки тестирования фильтрующего материала.

Старый способ тестирования Современный метод тестирования СИЗ включает в себя прикрепление маски к плоской пластине внутри коробки с использованием горячего воска или замазки, а затем введение тестового аэрозоля для измерения уровня проникновения. Чтобы получить сертификат Национального института охраны труда, необходимо протестировать 20 масок одного типа. Как оказалось, это отнимает много времени. Во время пандемии это привело к огромному отставанию в тестировании в индустрии респираторов.

Однако команда заявила, что время — это всего лишь одна проблема. Текущий процесс не учитывает другие факторы использования масок.

«Все, что вы делаете, — это тестируете сам фильтрующий материал», — объяснил Баррик. «Он не проверяет геометрию, то, как респиратор прилегает к лицу, как его несколько раз надевают и снимают, как работают ремни, как работает переносица, как маска может носиться с течением времени».

Также существовала проблема повторного использования СИЗ. Из-за такого дефицита во всем мире работники на передовой были вынуждены повторно использовать респираторы, предназначенные для одноразового использования. Однако стандартного метода тестирования повторного использования масок не существовало.

«Я думаю, что мы извлекли много уроков из того, что все внезапно посмотрели на то, каковы отраслевые стандарты», — сказал Омана.

Новая идея

У команды возникла новая идея, как ускорить процесс и сделать его более эффективным. Они начали с создания модели человеческого лица, которую можно было загрузить в коммерческую систему тестирования фильтров.

«Мы хотели ускорить тестирование и изучить больше функций, например, как маска сидит на лице», — сказал Зальцбреннер. «Мы использовали возможности 3D-печати, чтобы сделать его более гибким, как кожа».

После того, как маска прикреплена к форме, тестер оказывает давление, чтобы обеспечить герметичность, а затем вводит аэрозоль.

Но команда согласилась, что можно сделать еще больше. Действующие стандарты тестирования не принимают во внимание то, как реальный человек может носить маску, а также пробелы или недостатки, которые маска может иметь в реальных условиях. Поэтому они разработали более сложную версию, используя целую человеческую голову.

После того, как маска прикреплена, вся голова помещается в герметичную коробку, которую затем помещают в машину и тестируют, обеспечивая более естественный поток воздуха над маской и, по их мнению, более реалистичную картину эффективности маски.

Затем инженеры-механики из команды сделали еще один шаг вперед, чтобы помочь решить проблему повторного использования СИЗ, для которой в настоящее время нет стандартов тестирования.

«Мы разработали камеруную версию для автоматизации надевания и снятия (надевания и снятия предмета) с целью проверки функции респиратора с течением времени, что является основным фактором при ношении маски. Он также имитирует наложение маски на лицо и показывает любые зазоры, через которые могут пройти воздух и частицы», — сказал Зальцбреннер.