Вместо обычной маски

Инновационную модель респираторной маски для защиты военных и врачей, находящихся в эпицентре пандемии, разработали российские ученые. Идея создания модели принадлежит специалистам Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова, расположенной в Санкт-Петербурге. А реализуют идею операторы научных рот, которые проходят срочную службу в испытательных лабораториях анапского военного инновационного технополиса «Эра».

«Сейчас разрабатывается уже третья модель универсальной анатомической маски, — рассказали “Стимулу” в пресс-службе технополиса. — В ней будет учтен опыт первичных испытаний двух предыдущих натурных макетов. Разработкой моделей занимаются талантливые юные ученые из научных рот, которыми руководят опытные наставники из числа профессорско-преподавательского состава Военно-медицинской академии. Их знания и умения объединила лаборатория биотехнических систем и технологий технополиса “Эра”. Новые решения здесь создаются на стыке современных достижений в цифровой сфере, микроэлектронике и медицине».

Модель сделана в программах визуализации и напечатана на 3D-принтере. Форму маски разработали с учетом универсальных анатомических особенностей человеческого лица, при этом можно изготавливать маски и индивидуально под конкретного человека.

По словам представителей технополиса, функциональные свойства изготовленных моделей испытывали сами их создатели — от примерки и отладки макетов в соответствии с особенностями строения лица до удобства длительного ношения и эксплуатационной надежности. Всего было создано три модели под характерные особенности лиц мужчин, женщин и детей. Операторы сумели отказаться от поддерживающих стенок, которые ранее были необходимы для построения 3D-принтером нависающих конструкций большого уклона. Это позволило не только добиться экономии до 5–7% материалов, но и сократить время на производство масок.

Основное преимущество изделия заключается в возможности устанавливать различные фильтрующие элементы, например адсорбционные и мембранные, которые позволяют снизить риск заражения военнослужащих в неблагоприятных эпидемиологических или химических условиях. По словам разработчиков, для фильтров на масках предусматриваются универсальные крепления, которые позволят использовать как простые фильтр-диски, сделанные из различных материалов и по разным технологиям, так и стандартные фильтрующие элементы, используемые в аппаратах ИВЛ (механические и электростатические, с увлажнением, бактериально-вирусные, гибридные).

Как отметили в пресс-службе, крепления новой маски к голове отличаются от стандартных большей надежностью и уникальной системой зацепов: «Молодые специалисты создали и опробовали модель специального крепления, которая призвана повысить удобство надевания и ношения масок. После нескольких дней испытаний операторы на собственном опыте оценили все плюсы и минусы собственной разработки и уже занимаются созданием новой модели крепления, которая позволит эффективнее распределить нагрузку на затылочной части. Крепление станет более универсальным в подгонке к необходимым размерам, при этом применять его будет по-прежнему просто».

Модель сделана в программах визуализации и напечатана на 3D-принтере. Форму маски разработали с учетом универсальных анатомических особенностей человеческого лица, при этом можно изготавливать маски и индивидуально под конкретного человека

Пресс-служба технополиса «Эра»

Решить проблему утилизации

Специалисты инновационно-технологического центра «Современные технологии переработки биоресурсов Севера» Северного (Арктического) федерального университета (САФУ), а также магистранты кафедры целлюлозно-бумажных и лесохимических производств разрабатывают уникальный материал, который может стать основой новейших средств индивидуальной защиты, таких как медицинские маски и бактериальные фильтры.

В центре их внимания — проект создания инновационного биоразлагаемого материала для средств индивидуальной защиты органов дыхания с улучшенными фильтрующими свойствами.

Технология создания новых средств защиты основана на применении фильтровального картона с нанесением уникальной бактериальной целлюлозы, которую архангельские ученые исследуют совместно с коллегами из Алтайского края. Бактериальную целлюлозу, которую применяют исследователи из САФУ, культивируют в Институте проблем химико-энергетических технологий СО РАН (г. Бийск) в лабораторных условиях из растворов растительных сахаров, получаемых из отходов сельскохозяйственного производства.

Защитный материал, разрабатываемый учеными САФУ, сочетает в себе три технологии, решающие принципиальные задачи: низкое сопротивление потоку воздуха, что позволяет использовать его людям с нарушениями функции органов дыхания, применение бактериальной целлюлозы, пропитанной антисептическим составом, и биоразлагаемость. Ведь любые средства защиты необходимо менять через определенное время, а при массовом использовании отходы ежедневно составляют сотни тысяч одноразовых масок, утилизация которых требует особых мер. Экологичный и высокоэффективный фильтровальный картон может служить для изготовления не только медицинских масок, но и сменных бактериальных фильтров, применяемых в средствах индивидуальной и коллективной защиты. Нанотехнологии, используемые в производстве, позволяют создать барьер на пути микроскопических источников инфекции: молекул воды, скоплений бактерий и вирусов, отравляющих веществ.

Изготовление таких качественных материалов — ресурсоемкий процесс. На данный момент отечественные предприятия целлюлозно-бумажной промышленности не обладают высокотехнологичным оборудованием, необходимым для изготовления фильтровального картона, в полном объеме он поставляется из-за рубежа. Сегодня задача ученых — создать опытные производства, которые позволят внедрить новые технологии и расширить разработку СИЗ и высокоэффективных фильтров.

Руководитель «ФабЛаб» Тюменского государственного университета Дмитрий Яковлев

«ФабЛаб»

Экраны от коронавируса

По всей стране для защиты от COVID-19 оперативно развернуто массовое производство лицевых экранов — визоров. Так, наноцентры Фонда инфраструктурных и образовательных программ (ФИОП) группы «Роснано» изготавливают более 30 тысяч единиц визоров в месяц. Партию из тысячи визоров «Роснано» безвозмездно передала волонтерам фонда «Живой» для отправки в медицинские учреждения и станции скорой помощи Москвы. Ранее тысяча лицевых экранов была вручена врачам Санкт-Петербурга и Ленинградской области, сто щитков также передано в больницу РАН в Троицке (Новая Москва) и работникам жилищно-коммунального хозяйства города.

Сеть наноцентров ФИОП группы «Роснано» организовала изготовление лицевых экранов на производственных площадках ГК «ТехноСпарк» в Москве и Северо-Западного центра трансфера технологий в Ленинградской области. Вместе они вышли на выпуск более 30 тысяч защитных экранов в месяц. Переданные фонду «Живой» в Москве лицевые экраны разработаны и произведены компанией TEN fab в «ТехноСпарке».

Защитные экраны предназначены для индивидуальной защиты глаз, дыхательных путей и кожи от прямого попадания различных мелких частиц и вирусов, предупреждают от непроизвольного прикосновения руками к лицу. Это заметно снижает вероятность заражения COVID-19. Визоры сделаны из прочного пластика, они многоразовые, легко дезинфицируются, имеют небольшой вес, удобны в использовании. Их легко подогнать под нужный размер головы. Могут обеспечить эффективную защиту не только врачей, но и сотрудников других контактных профессий, например продавцов и операторов фронт-офисов сферы услуг, работающих непосредственно с клиентами, курьеров, сотрудников ЖКХ.

Защитные экраны изготавливают сейчас во многих учебных заведениях. Запущено производство и на базе Донского государственного технического университета (ДГТУ).

По словам проректора по научно-исследовательской работе и инновационной деятельности ДГТУ Олега Полушкина, экраны используются в больницах, магазинах, аптеках, для защиты медиков, продавцов, кассиров, фармацевтов и тех, кто работает на жизненно важных объектах. Эффективность этих экранов подтверждена опытом китайских и итальянских врачей. «Нас вдохновило движение “Мейкеры против COVID-19”, — говорит Олег Полушкин. — Энтузиасты 3D-печати со всей страны занялись производством лицевых масок и других средств индивидуальной защиты. В этом движении Уфа, Ярославль, Иркутск и другие города».

Медицинские щитки, позволяющие уменьшить риск заражения коронавирусом, готовят и в Сибири — этим занимаются специалисты Центра молодежного инновационного творчества «ФабЛаб» Тюменского государственного университета. «Все мейкерское сообщество — каждый человек, у которого есть своя мастерская или просто домашний 3D-принтер, и в мире и в России, — сейчас этим занимается. Делают щитки, респираторы и так далее», — рассказал «Стимулу» руководитель «ФабЛаб» Дмитрий Яковлев.

Процесс изготовления медицинских щитков заключается в следующем: с помощью лазерного резака из пластика вырезают прозрачный экран, затем на 3D-принтере печатаются ободки, потом всё шлифуют и соединяют в общую конструкцию. Остается только прикрепить резинку, это для «ФабЛаб» делают швеи-волонтеры.

«Эффективность этих щитков не выше, чем у аналогов из других регионов и стран, где их тоже делают в условиях острой нехватки средств индивидуальной защиты, равно как и у промышленных аналогов, которые по большей части до пандемии применялись, например, в стоматологии», — пояснил «Стимулу» председатель совета молодых ученых и специалистов Тюменского кардиологического научного центра Андраник Севоян.

Кроме того, ученые и хирурги Тюменского кардиоцентра совместно со специалистами Тюменского госуниверситета усовершенствовали маску для снорклинга — подводного плавания на малой глубине с трубкой. Они дополнили ее специальной деталью — переходником, в который вставили фильтры от аппарата для искусственной вентиляции легких. Переходники также печатают представители “ФабЛаб” ТюмГУ и Тюменского технопарка на 3D-принтере.

«Маски для снорклинга применяют в основном хирурги и реаниматологи. Сейчас это практически единственное доступное на рынке средство. Основные преимущества таких масок — герметичность и легкость переоборудования под медицинские нужды. Переходники для них не производят, их приходится делать самим. В мирное время никто и не думал таким образом переоборудовать маски для снорклинга, это вынужденная мера. Изготавливают переходники безвозмездно. Продажа таких вещей сегодня — это очень дурное дело. Ведь они нужны для защиты врачей, от которых зависят наши жизни», — говорит Андраник Севоян.

Дежурный врач сортировочного КТ-центра Санкт-Петербурга Михаил Гончарук в полной экипировке

Фото предоставлено Михаилом Гончаруком

Что используют врачи

Во многих больницах, где лечат пациентов с коронавирусом, медики носят защитные костюмы, респираторы и очки.

«Мы используем респираторы со степенью защиты FFP2 — рассказал “Стимулу” дежурный врач сортировочного КТ-центра Санкт-Петербурга Михаил Гончарук. — В целом они удобные, шесть часов в них непрерывно работать можно. В рекомендациях по лечению коронавируса такая защита указана. Респираторы со степенью защиты FFP3 пропускают гораздо меньше частиц, но в них дышать тяжелее. Вместе с респираторами мы носим защитные очки. Они, конечно, запотевают, но в отличие от щитка не искажают обзор. Щиток полукруглый, и с ним по краям идут искажения. А от запотевания очков есть много народных способов. К примеру, можно стекла с внутренней стороны натереть сухим куском мыла, а потом заполировать салфеткой».

Согласно спецификациям, респираторы класса FFP1 фильтруют 80% твердых и жидких частиц в ходе испытаний, класс FFP2 соответствует фильтрации 94% частиц, у FFP3 степень защиты доходит до 99%.

«Что можно сказать о разных средствах защиты от вирусов? — продолжает Михаил Гончарук. — Однозначно обычная медицинская маска не вариант. Лучше всего, конечно, фильтрующий противогаз с большим обзором. Но нереально проработать в нем смену шесть часов не снимая, и так каждый день. Респираторы легче, под ними не так потеет лицо, дышать через них удобнее. Но, во-первых, поры в респираторе достаточно большие, теоретически вирусные частицы могут через них проникать, плюс респираторы не закрывают лицо целиком, аэрозоли с вирусом могут оседать на открытых частях лица. И еще при постоянном ношении респиратор все-таки натирает переносицу и щеки, что не очень удобно. Но при длительной работе в красной зоне, когда в течение всей смены нельзя снимать средства защиты, приходится идти на компромисс и балансировать между безопасностью и удобством».