보다 총체적이고 효율적인 테스트 방법

인간을 위한 성형장치

DOE/산디아 국립 연구소

이미지: Michael Omana가 Sandia National Laboratories에서 테스트하는 동안 현재 세대의 3D 프린트 헤드에 마스크를 부착합니다.더보기

출처: Craig Fritz/Sandia National Laboratories

NM 앨버커키 — Sandia National Laboratories 팀이 개인 보호 장비(PPE)를 테스트하는 더 빠르고 포괄적인 방법을 개발했습니다. 기본 원리: 인간의 형태와 인간의 행동에 맞게 장치를 모델링합니다.

코로나19가 발생하자 PPE 테스트가 시급하게 필요해졌습니다. 2020년 3월 국가가 봉쇄되자 많은 사람들이 PPE 테스트 지원을 위해 Sandia를 찾았습니다. 그들은 새로운 마스크를 시장에 출시하고, 수입 마스크에 대한 품질 보증을 제공하고, 일회용 PPE 재사용을 위한 수의사 세척 프로세스를 제공하려고 노력하고 있었습니다.

Sandia의 에어로졸 과학자인 Michael Omana는 "사내 필터 테스트 시스템을 사용하든 상업용 필터 테스트 시스템을 사용하든 테스트 프로세스에 시간이 많이 걸리고 효율적이지 않다는 사실을 발견했습니다."라고 말했습니다.

엔지니어인 Todd Barrick과 Brad Salzbrenner로 구성된 팀은 더 나은 솔루션을 찾기로 결심했습니다. 그들은 호흡보호구를 파괴적이지 않고 신속하게 테스트할 수 있는 방법을 생각하고 여과재 테스트를 넘어서는 것을 포함하여 다른 테스트 기능을 도입하려고 했습니다.

오래된 테스트 방식 현재 PPE를 테스트하는 방법은 뜨거운 왁스나 퍼티를 사용하여 상자 내부의 평판에 마스크를 부착한 다음 테스트 에어로졸을 도입하여 침투 수준을 측정하는 것입니다. 국립 산업 안전 연구소의 인증을 받으려면 동일한 유형의 마스크 20개를 테스트해야 합니다. 이는 시간이 많이 걸리는 것으로 입증되었습니다. 팬데믹 기간 동안 호흡기 산업에 대한 대규모 테스트 백로그가 발생했습니다.

그러나 팀은 시간이 단지 하나의 문제일 뿐이라고 말했다. 현재 프로세스에서는 마스크 사용과 관련된 다른 요소를 고려하지 않습니다.

Barrick은 “당신이 하고 있는 일은 필터 매체 자체를 테스트하는 것뿐입니다.”라고 설명했습니다. "기하학적 구조, 인공호흡기가 얼굴에 어떻게 맞는지, 여러 번 착용하고 벗는 방법, 스트랩의 성능, 코 브릿지의 성능, 시간이 지남에 따라 마스크가 착용되는 방법을 테스트하지 않습니다."

PPE 재사용 문제도 있었습니다. 전 세계적으로 마스크가 부족해 일선 직원들은 일회용으로 설계된 호흡보호구를 재사용해야 했습니다. 그러나 마스크 재사용을 테스트하는 표준 방법은 없었습니다.

Omana는 “모든 사람들이 갑자기 업계 표준이 무엇인지 살펴보면서 많은 교훈을 얻었다고 생각합니다.”라고 말했습니다.

새로운 아이디어

팀은 프로세스 속도를 높이고 더 효과적으로 만들기 위한 새로운 아이디어를 가지고 있었습니다. 그들은 상업용 필터 테스트 시스템에 로드할 수 있는 인간 얼굴 모델을 만드는 것부터 시작했습니다.

Salzbrenner는 "우리는 더 빠른 테스트를 원했고 마스크가 얼굴에 어떻게 맞는지와 같은 더 많은 기능을 살펴보고 싶었습니다."라고 말했습니다. "우리는 피부처럼 더 유연하게 만들기 위해 3D 프린팅 기능을 사용했습니다."

마스크가 형태에 부착되면 테스터는 압력을 가하여 밀폐된 밀봉을 제공한 다음 에어로졸을 주입합니다.

그러나 팀은 더 많은 일을 할 수 있다는 데 동의했습니다. 현재 테스트 표준은 실제 사람이 마스크를 착용하는 방식과 마스크가 실제 상황에서 나타날 수 있는 격차나 결함을 고려하지 않습니다. 그래서 그들은 완전한 인간 머리를 사용하여 더 복잡한 버전을 개발했습니다.

마스크를 부착한 후에는 머리 전체를 밀폐된 상자에 넣은 다음 기계에 넣고 테스트하여 마스크 위에 공기가 보다 자연스럽게 흐르도록 하며 마스크 성능에 대한 보다 현실적인 그림이라고 생각합니다.

그런 다음 팀의 기계 엔지니어는 한 단계 더 나아가 현재 테스트 표준이 없는 PPE 재사용 문제를 해결하는 데 도움을 주었습니다.

“우리는 마스크 착용의 주요 요인인 호흡보호구 기능을 시간이 지남에 따라 테스트하기 위해 착용 및 탈착(항목의 착용 및 제거)을 자동화하는 챔버 버전을 개발했습니다. 또한 마스크가 얼굴에 착용되는 방식을 모방하여 공기와 입자가 지나갈 수 있는 틈을 보여줍니다.”라고 Salzbrenner는 말했습니다.