Prote-GO Equipo de Protección Inteligente

Problema Identificado

Los brotes de enfermedades infecciosas emergentes, como el caso del Covid-19, constituyen una de las mayores preocupaciones de seguridad global. Para disminuir la probabilidad de contagio se recomienda estrictamente el uso de equipos de protección personal (EPP), que incluyen máscaras faciales, gafas, guantes, entre otros. Estos EPP permiten minimizar significativamente la transmisión del virus. Sin embargo el riesgo de infección no se elimina por completo, puesto que los patógenos pueden ser capturados por los materiales protectores y fácilmente pueden causar una contaminación cruzada e infectar al individuo (Bibby et al., 2015). Por ello se requiere de la incorporación de agentes antivirales en dichos equipos. Ante la alta capacidad infectiva del SARS-CoV-2, todos los miembros de la comunidad y especialmente los trabajadores de salud se han visto en la necesidad de conseguir máscaras faciales y otros EPP para su protección. Esto ha generado que se presente una escasez de los mismos, lo cual incluso ha provocado un aumento en el precio de estos insumos (El Universal, 2020). Dado este problema es necesario buscar alternativas que permitan la construcción de mascarillas con un bajo costo, reutilizables y que aseguren una alta protección al usuario, evitando incluso contaminación cruzada. Otra problemática que incide en el contagio del virus, es el contacto de las manos con la cara (Luo, Yao, & Zang, 2020). Esto generalmente se realiza de forma involuntaria, puesto que es un movimiento autorregulatorio que con frecuencia se hace con poca o ninguna conciencia, es por ello que resulta necesario desarrollar un sistema de alerta, que permita advertir al usuario de dicho contacto y de esta manera contribuir al desarrollo de un hábito que disminuya la probabilidad de esta forma de contagio.

Solución Propuesta

Ante esta emergencia hemos visto la opción de diseñar Prote-GO, un equipo de bioseguridad diseñado para proteger las zonas vulnerables del rostro (ojos, nariz y boca), equipado con una coraza externa y bordes ergonómicos que facilitan el uso prolongado del equipo y aseguran la comodidad del usuario durante largos periodos de tiempo.

Para cumplir con el propósito de dar más seguridad al usuario se integró un sistema de filtros de aire altamente eficiente; además, el diseño del equipo se desarrolló con materiales de bajo costo para que su accesibilidad sea posible para toda la población. Debido a la gran demanda, Prote-GO es realizado de una manera innovadora mediante impresoras 3D para acortar el tiempo de manufactura y poder llegar a proteger la vida de nuestros usuarios en el menor tiempo posible. Dentro de la mascarilla facial se consideran dos zonas de intercambio con el exterior: La zona de filtro y la zona de válvula.

a) La zona de filtro cumple con la función de permitir el paso del aire, evitar el paso de partículas infecciosas e inactivar al virus. Esta zona se compone de dos capas: Capa del filtro P2 interna: Esta cumple con normas Europeas establecidas como necesarias para evitar el ingreso de partículas en forma de aerosoles como es el caso del virus con una eficiencia mínima del 92% de filtrado, haciendo que, la probabilidad de entrada del virus a través de la mascarilla sea muy baja, otorgando de esta manera una barrera física contra este previniendo la infección del usuario (Consejo General de Colegios Farmaceúticos, 2020). Capa de poliestireno: El material consultado para esta capa se compone de 100 % propileno, con un tamaño de poro inferior a 0.45 um. Este material permite una eficiencia de filtración superior al 90% y representa un estimado de 0.00143$ por mascarilla. También se ha decidido funcionalizar este material con cloruro de sodio, siguiendo el procedimiento descrito por (Quan, et al., 2017). Para ello se requiere sumergir la capa de poliestireno dentro de una solución que contiene 29.03% w/v NaCl y 1 % v/v Tween 20, disueltos en agua desionizada. Se conoce que por cada gramo de filtro se requiere de 1.2 mL de solución. Los filtros posteriormente se secan a 37 °C por 1 día. La funcionalización permite la absorción del virus en las fibras del filtro y su inactivación por el aumento de la presión osmótica dada por la cristalización de las sales.

b) La zona de la válvula evita el empañamiento del visor, al permitir la salida de aire húmedo por la parte inferior de la mascarilla. Las paredes de la válvula se construyen con silicon y se recubren internamente con un filtro de carbón activado, este último tiene la función de evitar la salida de microgotas a través de la válvula en las que se puede transportar el virus en caso de que el usuario sea asintomático o esté diagnosticado con la enfermedad.

Por otro lado, cuenta con un innovador visor provisto con 4 sensores infrarrojos de proximidad, capaces de activar una alerta luminosa evitando el contacto con zonas de riesgo ante un contagio, los fotodiodos infrarrojos usados como sensores están configurados mediante un potenciómetro para que tengan una sensibilidad de detección de 15 cm de cualquier objeto peligroso que se pueda acercar hacia la cara, el circuito está controlado mediante un microprocesador LM358 que funciona como un comparador entre las señales proporcionadas por el fotodiodo y el emisor infrarrojo

Logros Realizados

Diseño del equipo de protección facial para su impresión en 3D. Desarrollo del circuito y definición de componentes electrónicos para el funcionamiento del sensor de proximidad y la luz de advertencia. Desglose de costos de los materiales a utilizar para la construcción del protector. Establecimiento de los filtros P2, carbón activado y polipropileno, como componentes para la construcción del sistema que se acoplan a la mascarilla facial, en las zonas de filtrado y válvula. Definición de un protocolo para la funcionalización de las fibras de polipropileno con Cloruro de Sodio, que permite ejercer una función antiviral. Identificación de los posibles proveedores que se emplearán en el desarrollo del equipo.

Retos futuros

Conseguir todos los materiales para la elaboración de los filtros, válvula, sensores en un tiempo adecuado el cual nos permita lograr abastecer a toda la comunidad de una manera eficiente.

Aplicación de un barniz en la superficie plástica del equipo, que limite la persistencia del virus por largos períodos de tiempo. Para su elaboración se utilizan compuestos de amonio cuaternario formados por polímeros hiperramificados funcionalizados con aminas terciarias. Estos compuestos se encuentran cargados positivamente, lo cual permite que interactúen con la superficie externa de virus y bacterias, posibilitando así su disrupción (Tuladhar et al., 2012).

Realizar pruebas piloto para determinar con datos reales la eficiencia de la mascarilla y el visor diseñado, y así mismo, ver a escala real la viabilidad y factibilidad de nuestro producto, de acuerdo a lo que se establece en la norma ASTM y UNE-EN 14683:2019.

Implementar un sensor que permita medir la temperatura del paciente de manera periódica con el objetivo de monitorear el estado de salud del mismo.