Nella primavera del 2020, quando la pandemia ha creato una carenza mondiale di maschere N95, due ingegneri della Stanford University che hanno progettato e dimostrato un modo efficace, ma economico per disinfettare i dispositivi di protezione individuale (DPI).
In due articoli recentemente pubblicati sulla rivista Applied Optics, i ricdercatori hanno descritto come hanno utilizzato la luce ultravioletta (UV) per disattivare un batterio che è accettato come proxy per il virus pericoloso da manipolare SARS-CoV-2 che causa COVID-19.
“Siamo rimasti sorpresi quando i test hanno indicato che il nostro processo poteva eliminare il 99,9999% dei patogeni in meno di cinque minuti“, afferma Thomas Baer, Direttore esecutivo dello Stanford Photonics Research Center (SPRC) e autore senior delle due pubblicazioni, una sulla costruzione delle unità e l’altro sui principi di base dell’ingegneria.
Il principale collaboratore di Baer al progetto è stato Lambertus “Bert” Hesselink, Professore di ingegneria elettrica ed esperto di ottica, che ha contribuito a fornire le prove che la decontaminazione basata sulla luce sarebbe stata fattibile ed efficace. Ognuno di loro ha progettato un prototipo di dispositivo di sterilizzazione della maschera che funge da modello per il fai-da-te in tutto il mondo e da copiare per l’uso ovunque.
Baer ha costruito il primo prototipo rivestendo una scatola di stoccaggio con un foglio di alluminio e installandovi 16 lampade UV per creare un dispositivo in grado di sterilizzare 40 maschere in soli cinque minuti. Il ricercatore paragona il dispositivo a un grande tostapane. “Il toast deve essere tostato in modo uniforme e le maschere devono essere esposte in modo uniforme”, spiega Baer. “È la stessa geometria con un obiettivo di progettazione molto simile”.
Hesselink ha sviluppato un design alternativo che ha sfruttato la forma di un bidone della spazzatura in metallo per esporre uniformemente le maschere ai raggi UV che uccidono i patogeni. Basandosi sul progetto di Hesselink, Baer ha costruito questo dispositivo più piccolo in circa tre ore, quindi ha continuato a dimostrare che questo piccolo sterilizzatore poteva funzionare con l’energia solare. “Il design della lattina decontamina meno maschere alla volta, ma è facilmente trasportabile, richiede una potenza minima e può essere utilizzato in aree remote”, ha detto Hesselink.
Dopo aver presentato i loro articoli scientifici per la peer review, Baer e i suoi collaboratori hanno lavorato a stretto contatto con un gruppo internazionale di scienziati organizzato alla Stanford (N95Decon.org), aiutando i team di sanità pubblica in contesti con risorse limitate a utilizzare componenti poco costosi e di provenienza locale per costruire la propria unità di decontaminazione. “Si tratta di modelli open source semplici, fai da te, progettati specificamente per essere facilmente costruiti in queste impostazioni”, afferma Baer.
Per fornire a questi siti stranieri know-how ingegneristico locale, il team di Stanford ha collaborato con due organizzazioni con una portata globale: Lifebox, un’organizzazione no profit con sede a Londra con un focus medico e la Optical Society Foundation, che ha una rete internazionale di ingegneri di fotonica. Con questi gruppi, il team di Stanford ha contribuito a lanciare 25 attività fai-da-te in tutto il mondo per costruire unità di decontaminazione basate sui raggi UV per gli Ospedali locali.
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Uno di questi sforzi è guidato da Jit Bhattacharya, che ha conseguito un master in ingegneria meccanica alla Stanford nel 2002 e ora vive a Nairobi, in Kenya. Aveva lavorato per sviluppare tecnologie energetiche, ma quando è scoppiata la pandemia, ha iniziato a cercare modi per unirsi alla lotta contro COVID-19, ha trovato il progetto di Stanford e si è reso conto che poteva essere assemblato localmente. Bhattacharya intende ora dimostrare un prototipo al Ministero della Salute keniota e in diversi Ospedali kenioti. Dice che, dato ciò che gli Ospedali in Kenya stanno attualmente pagando per le maschere N95, l’armadio UV si ripagherebbe da solo in poche settimane consentendo agli operatori sanitari di riutilizzare in sicurezza le loro maschere N95 piuttosto che smaltirle.
Sul fronte interno, Baer e Hesselink stanno lavorando con i ricercatori del Wellman Center for Photomedicine del Massachusetts General Hospital per ottenere l’approvazione della Food & Drug Administration statunitense per le camere di decontaminazione UV in base al loro progetto. “Molte persone stavano progettando camere di sterilizzazione a ultravioletti senza una chiara comprensione dei vincoli di progettazione necessari”, afferma Baer. “Le nostre pubblicazioni hanno dimostrato gli strumenti di ingegneria ottica appropriati e l’obiettivo delle prestazioni, nonché alcuni esempi di costruzione molto semplici”.
Fonte: Applied Optics
