エンジニアが N95 フィルターを備えた再利用可能なシリコーンゴム製フェイスマスクを設計

マサチューセッツ工科大学アン・トラフトン著2020年7月12日

このマスクは、ブリガム アンド ウィメンズ病院で通常使用されているタイプの 3M 1860 スタイルの N95 マスクの形状に基づいています。 マスクの大部分はシリコンゴムでできており、N95フィルターを1〜2枚収納できるスペースもあります。 これらのフィルターは使用後に交換するように設計されており、マスクの残りの部分は滅菌して再利用できます。 この画像は、マネキンの頭にマスクを装着した写真を示しています。 クレジット: 研究者提供

試作したマスクにはN95フィルターが組み込まれており、簡単に滅菌でき、何度も着用できる。

Researchers at MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> MITとブリガム・アンド・ウィメンズ病院は、N95マスクと同じくらい効果的にウイルス粒子を阻止できると考えられる新しいフェイスマスクを設計した。 N95マスクとは異なり、新しいマスクは簡単に滅菌でき、何度も使用できるように設計されています。

As the number of new COVID-19First identified in 2019 in Wuhan, China, COVID-19, or Coronavirus disease 2019, (which was originally called "2019 novel coronavirus" or 2019-nCoV) is an infectious disease caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). It has spread globally, resulting in the 2019–22 coronavirus pandemic." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">米国では新型コロナウイルス感染症の感染者数が増加し続けており、医療従事者などのためにN95マスクが依然として緊急に必要とされている。 新しいマスクは耐久性のあるシリコーンゴム製で、世界中の工場で広く使用されている射出成形で製造できます。 このマスクには N95 フィルターも含まれていますが、必要な N95 材料の量は従来の N95 マスクよりもはるかに少なくなります。

「私たちが早い段階で認識していた重要なことの 1 つは、需要に応えるためには、拡張できる方法に実際に限定する必要があるということでした」と、マサチューセッツ工科大学機械工学助教授でブリガム大学の消化器内科医でもあるジョバンニ トラヴェルソ氏は言います。女性病院。 「また、システムの再利用性を最大限に高めたいと考えており、さまざまな方法で滅菌できるシステムが必要でした。」

同チームは現在、医療従事者からのフィードバックに基づいてマスクの第2バージョンの開発に取り組んでおり、大規模な生産をサポートする会社を設立し、FDAと国立労働安全衛生研究所の承認を得るべく取り組んでいる（ニオシュ）。

MITとブリガム・アンド・ウィメンズ病院の研究者らは、N95マスクと同じくらい効果的にウイルス粒子を阻止できると考えられる新しいシリコーンゴム製フェイスマスクを設計した。 N95マスクとは異なり、新しいマスクは簡単に滅菌でき、何度でも使用できます。 この画像は、マスクの写真 (A および B) と、マスクを洗浄して再利用するために必要な手順を示しています。 クレジット: 研究者提供

トラヴェルソ氏は、2020年7月7日にブリティッシュ・メディカル・ジャーナル・オープンに掲載された、新しいマスクについて説明した論文の主著者である。 この研究の筆頭著者は、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院の放射線腫瘍医であり、マサチューセッツ工科大学コーク統合がん研究研究所の研究所属であるジェームス・バーン氏です。 アダム・ウェントワース氏、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院の研究エンジニアであり、コッホ研究所の研究員。 ピーター・チャイ、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院の救急医。 そして、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院の研究員であり、コッホ研究所の博士研究員であるヘンウェイ・ファン氏。

The N95 masks that health care workers wear to protect against exposure to SARS-CoV-2Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the official name of the virus strain that causes coronavirus disease (COVID-19). Previous to this name being adopted, it was commonly referred to as the 2019 novel coronavirus (2019-nCoV), the Wuhan coronavirus, or the Wuhan virus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> SARS-CoV-2 やその他のウイルスは、小さなウイルス粒子を濾過するように特別に設計されたポリプロピレン繊維から作られています。 理想的には、医療従事者は別の患者を診察するたびに新しいマスクに切り替えるのが望ましいが、マスクが不足しているため、医師や看護師は本来の着用期間を超えてマスクを長時間着用することを余儀なくされている。

ここ数カ月、多くの病院が過酸化水素蒸気による N95 マスクの滅菌を開始しており、1 枚のマスクで最大 20 回使用できます。 しかし、この工程には特殊な設備が必要であり、どこでも入手できるわけではなく、この工程を行ってもマスクは1枚で1日しか着用できません。

MIT/BWH チームは、安全に滅菌して何度も再利用できるマスクの設計に着手しました。 彼らは、シリコンベーキングシートなどの製品に使用される素材であるシリコーンゴムを採用することを決定しました。なぜなら、それが非常に耐久性があるからです。 液状シリコーンゴムは、製品を迅速に生成する高度に自動化されたプロセスである射出成形を使用して、あらゆる形状に簡単に成形できます。

このマスクは、ブリガム アンド ウィメンズ病院で通常使用されているタイプの 3M 1860 スタイルの N95 マスクの形状に基づいています。 マスクの大部分はシリコンゴムでできており、N95フィルターを1〜2枚収納できるスペースもあります。 これらのフィルターは使用後に交換するように設計されており、マスクの残りの部分は滅菌して再利用できます。

「この設計では、使用後にフィルターをポンと入れて捨てることができ、N95 マスクよりもはるかに少ない材料を廃棄することになります」とウェントワース氏は言います。

研究者らは、シリコンマスクをオートクレーブ（蒸気滅菌器）にかける、オーブンに入れる、漂白剤やイソプロピルアルコールに浸すなど、いくつかの異なる滅菌方法をテストした。 彼らは、滅菌後、シリコーン素材が損傷していないことを発見しました。

マスクの快適さとフィット感をテストするために、研究者らはブリガム・アンド・ウィメンズ病院の救急科と腫瘍科クリニックから約20人の医療従事者を採用した。 彼らは、労働安全衛生局 (OSHA) が N95 マスクに対して要求している標準的なフィットテストを各被験者に実施してもらいました。 このテストでは、被験者はマスクを着用し、一連の動作を行ってマスクが所定の位置に留まるかどうかを確認します。 霧状の砂糖溶液が室内に噴霧され、対象者がその味や匂いを感じた場合は、マスクが適切に装着されていないことを意味します。

被験者 20 名全員がフィット テストに合格し、N95 フィルターの挿入と取り外しに成功したと報告しました。 新しいマスク、典型的なN95マスク、標準的なサージカルマスクのどちらを好むかを尋ねたところ、ほとんどの人が好みがないか、新しいシリコンマスクの方がいいと答えたとバーン氏は言う。 新しいマスクのフィット感や通気性についても高い評価を得た。

研究者らは現在、より快適で耐久性のあるマスクの第2バージョンの開発に取り組んでいる。 彼らはまた、ウイルス粒子を濾過するマスクの能力を測定する追加の実験室テストを行うことも計画している。

米国の多くの地域で過去1か月間、新型コロナウイルス感染症の感染者数が急増しており、これらの地域の病院はマスク不足の可能性に直面している。 また、過酸化水素滅菌に必要な設備が整っていない世界の地域では、より多くのマスクが必要です。

「ワクチンが普及するまで、新型コロナウイルスが実際に消滅しないことはわかっています」とバーン氏は言う。 「医療現場でも一般大衆でも、マスクの必要性は今後もずっとあると思います。」

参考文献: 「エアロゾルベースの保護のための射出成形オートクレーブ可能、スケーラブル、適合性 (iMASC) システム: 前向きシングルアーム実現可能性研究」James D Byrne、Adam J Wentworth、Peter R Chai、Hen-Wei Huang、Sahab Babaee、Canchen 著Li、Sarah L Becker、Caitlynn Tov、Seokkee Min、Giovanni Traverso、2020 年 7 月 7 日、British Medical Journal Open.DOI: 10.1136/bmjoopen-2020-039120

The research was funded, in part, by the Prostate Cancer Foundation, the MIT Department of Mechanical Engineering, Brigham and Women's Hospital, the National Institutes of HealthThe National Institutes of Health (NIH) is the primary agency of the United States government responsible for biomedical and public health research. Founded in 1887, it is a part of the U.S. Department of Health and Human Services. The NIH conducts its own scientific research through its Intramural Research Program (IRP) and provides major biomedical research funding to non-NIH research facilities through its Extramural Research Program. With 27 different institutes and centers under its umbrella, the NIH covers a broad spectrum of health-related research, including specific diseases, population health, clinical research, and fundamental biological processes. Its mission is to seek fundamental knowledge about the nature and behavior of living systems and the application of that knowledge to enhance health, lengthen life, and reduce illness and disability." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">国立衛生研究所、E-Ink Corporation、Gilead Sciences、Philips Biosensing、およびHans and Mavis Lopater Psychosocial Foundation。