Das UM-Projekt zielt darauf ab, N95-Atemschutzmasken vor Ort herzustellen

Jul 06, 2023

Ein von der University of Michigan geleitetes Projekt zielt darauf ab, den Bedarf an medizinischen N95-Atemschutzmasken nach einem Mangel zu Beginn der COVID-19-Pandemie zu decken und könnte zu einer „Plattform für Innovationen“ bei Materialien und Designs der Masken führen.

Das Projekt, das von Albert Shih, einem Professor an der Fakultät für Maschinenbau, gemeinsam geleitet wird, zielt darauf ab, zwei modulare, in den USA hergestellte Maschinen zu schaffen, um die Masken vor Ort herzustellen.

Eine mittlere Schicht von N95-Masken besteht aus einem schmelzgeblasenen Vliesstoff aus Kunststoff, der elektrostatisch aufgeladen ist und Aerosolpartikel in Virusgröße stoppen kann. Die Schicht sei während der Pandemie knapp gewesen und der weltweite Vorrat werde von großen Maschinen hergestellt, die größtenteils in China und Deutschland hergestellt würden, sagte Shih.

„Nur zwei Länder können diese großen Maschinen derzeit herstellen“, sagte Shih. „Wir legen Wert auf ... lokale Produktion, daher sind unsere Maschinen kleiner und modularer aufgebaut.“

Die zur Herstellung der Filter für die Masken benötigten Harze werden nicht in den USA hergestellt, sagte Brian Love, Professor am Department of Materials Science and Engineering and Biomedical Engineering der UM.

„Wir stellen gemeinsam viele Vliesstoffe in den USA her“, sagte Love. „Es gibt eine Reihe dieser Harze, die hergestellt werden, aber viele von ihnen verfügen nicht über den Zusatzstoff, um als attraktiver ladungsbasierter Filter fungieren zu können.“ Wenn wir hier über die Maschinenkapazität verfügen, können wir unsere eigenen Harze formulieren, um Vliesschichten herzustellen, die das nachbilden, was derzeit in den Masken verwendet wird.“

Die Pandemie habe Innovationen bei Maskendesign und -materialien vorangetrieben, aber sie müssten über Fertigungskapazitäten verfügen, um einen Einfluss auf die Gesundheit der Menschen zu haben, sagte Shih. Sein Labor arbeitet mit in den USA ansässigen Maschinenherstellern zusammen, um die Maschinen zur N95-Herstellung zu entwerfen und zu bauen.

„Wir nutzen im Wesentlichen das vorhandene Materialdesign, um zu beweisen, dass wir dies in einer kleinen Maschine für die lokale Produktion tun können“, sagte Shih.

Nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention waren chirurgische N95-Atemschutzgeräte, eine Untergruppe von N95, ursprünglich von Mitarbeitern des Gesundheitswesens auf der Suche nach einer Begrenzung der Exposition gegenüber COVID-19. Die Vereinigten Staaten stellten zu Beginn der Pandemie einen gravierenden Mangel an persönlicher Schutzausrüstung (PSA), einschließlich Atemschutzmasken, fest. Die Food and Drug Administration gab letzten Sommer bekannt, dass die Nachfrage im Gesundheitswesen die Nachfrage nicht mehr übersteigt.

Sobald die Maschine gebaut ist, wird Shihs Labor sie zunächst testen, um zu sehen, ob sie N95-Masken mit dem aktuellen schmelzgeblasenen Material und Design herstellen kann. Sie können dann beginnen, mit neuen Maskendesigns und -materialien zu experimentieren, die eine bessere Filterung, mehr Komfort und eine bessere Abdichtung im Gesicht ermöglichen könnten, sagte Shih.

Die Maschinen könnten „eine Plattform für Innovationen“ bei neuen Materialien und Designs von N95-Masken sein, insbesondere für Mitarbeiter im Gesundheitswesen, sagte Shih.

„In Phase zwei werden die Innovationen der neuen Materialien und die neuen Designs zusammenkommen, um wettbewerbsfähig zu sein“, sagte er.

Der Austausch der Filterung in N95-Masken sei bei den derzeit verwendeten großen Maschinen teuer, sagte Shih. Es sei noch unklar, wie viel es kosten werde, N95-Masken mit der neuen Maschine herzustellen, aber das Ziel bestehe darin, kostenmäßig wettbewerbsfähig zu sein, sagte Shih.

Das Projekt könnte eine vorbeugende Sicherheitsmaßnahme im Falle zukünftiger Pandemien mit durch die Luft übertragenen Viren sein, bei denen wahrscheinlich N95-Masken benötigt werden, sagte Love.

„Nur einen einzigen Hersteller in den USA zu haben, der geeignete Maskenmaterialien herstellt, würde einen großen Beitrag dazu leisten, die Verstärkungsprobleme, die durch Unterbrechungen in der Lieferkette entstehen könnten, grundsätzlich zu minimieren“, sagte Love.

Das Projekt wurde vom American Rescue Plan Act mit 3 Millionen US-Dollar gefördert, und zwei in Florida ansässige Hersteller arbeiten am Bau der Maschinen. Hills Inc. baut die Meltblown-Maschine, während DemeTECH Corporation die N95-Montagemaschine baut. Die Montagemaschine wird bis zum Sommer die Meltblown-Maschine von Hill integrieren und Shih rechnet damit, das N95-Produktionssystem bis Ende 2023 in Michigan zu verlagern und einzurichten.

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