Een Nieuw Gezichtsmasker Voor Superhelden

Wetenschap en technologie

Een toevallige Facebook-vriendschap tussen een arts in Atlanta en een expert op het gebied van digitale transformatie van ExxonMobil kan ervoor zorgen dat er een hele lading herbruikbare medische gezichtsmaskers beschikbaar wordt voor zorgverleners die patiënten met het coronavirus behandelen.

Justin Sink, adviseur voor digitale transformatie en innovatie bij ExxonMobil, zag op 19 maart een Facebook-bericht van zijn vriendin dr. Susan Morris, een pediatrisch intensivist. Het bericht kwam van dr. Joanna Newton, die haar frustratie uitte over het tekort aan beschermingsmiddelen voor medische professionals. Dr. Newton kon slechts één dag later al op Facebook aankondigen dat ze een samenwerking was aangegaan met een team van Georgia Tech om samen gelaatsschermen en herbruikbare maskers te 3D-printen.

Maar daarmee waren ze er nog niet: ze zochten nog een kunststoffabrikant die de beschermingsmiddelenmassaal zou kunnen produceren.

Justin zag waar ze tegenaan liepen en nam direct contact op met chemie-experts van ExxonMobil. Dit team van ingenieurs en productmanagers boorde vervolgens hun netwerken aan van specialisten op het gebied van materiaalwetenschap en fabrikanten van apparatuur. Samen hebben ze nog meer partners in de sector ingeschakeld om te zoeken naar een oplossing voor meer beschermingsmiddelen voor medische professionals, die in de frontlinie werken in de strijd tegen het coronavirus.

Het bericht van dr. Newton leverde een golf aan steun en talloze contacten op. Dit resulteerde in een nieuwe samenwerking tussen ExxonMobil en een groot aantal andere bedrijven, academici en overheidsinstellingen die zo snel mogelijk het tekort aan persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) willen oplossen.

In een interview deelt Justin nieuwe details over dit initiatief en legt hij uit waarom het zowel cruciaal als uniek is. Ook beschrijft hij hoe het initiatief binnen enkele dagen duizenden beschermende gezichtsmaskers per uur zal gaan opleveren.

Energy Factor: Waardoor besefte je dat je in staat was om zo snel zo’n omvangrijk probleem op te lossen?

Justin Sink: Als ik eerlijk ben, komt alles sneller samen dan ik had verwacht. Een week geleden hadden we nog helemaal niets. In een korte tijd gingen we van niets naar een netwerk van bereidwillige partners. Dit initiatief ging snel van ontwerp en prototype naar de ontwikkeling van massaproductie.

Toen ik voor het eerst de roep om hulp zag, wist ik dat onze kunststof-divisie  de juiste contactpersonen had om de productie op gang te brengen. We hebben relaties opgebouwd tussen fabrikanten en medische professionals die anders nooit met elkaar in contact waren gekomen. We konden ook een bijdrage leveren dankzij onze expertise op het gebied van productie en supply chains. Ik ben ook dankbaar voor de manier waarop onze chemie-professionals op het verzoek hebben gereageerd. Mijn collega’s Bill Ramsey, Bob Ferguson en Mike Donoghue zijn ontzettend behulpzaam geweest bij dit proces en hebben talloze partners geworven en gemobiliseerd. Vanaf dat moment kwam de zaak in een stroomversnelling.

Mensen hebben het vaak over N95-maskers. Waarom zijn ze zo effectief, en nu zo moeilijk te krijgen?

De maskers zijn gemaakt van een materiaal dat ExxonMobil, destijds Exxon, in de jaren ’70 heeft uitgevonden. Het ziet er als een stevige doek uit en voelt ook zo aan, maar het is eigenlijk een gesmolten polymeer waardoor de lucht gemakkelijk in en uit kan stromen. Wat de meeste mensen niet weten, is dat het materiaal elektrostatisch wordt geladen voordat het tot maskers wordt gevormd. Die lading vangt virussen of bacteriën af.

Na verloop van tijd, bij langdurig gebruik en bij verontreiniging neemt die lading af, net als de beschermende eigenschappen van het masker. Deze maskers moeten dus vaak na eenmalig gebruik worden weggegooid. En het probleem is dat wereldwijd slechts een beperkte hoeveelheid van het materiaal wordt geproduceerd.

Waarom kan de productie niet gewoon worden opgehoogd?

De technologie die nodig is om elk onderdeel voor het N95-masker te produceren is behoorlijk complex. Het is moeilijk om in een week tijd een nieuwe supply chain voor N95-maskers op te zetten. Normaal gesproken duurt zoiets maanden. En het virus verspreidt zich exponentieel.

Voor de volledigheid, we maken de grondstoffen voor het materiaal nog steeds in onze productiefaciliteit in Baytown (Texas), die momenteel op maximale capaciteit werkt. Maar de meeste N95-microvezels worden in Azië geproduceerd en zij hebben de maskers daar net zo hard nodig als wij. De supply chain is dus te instabiel geworden, wat betekent dat het maskermateriaal dat in Azië wordt gemaakt, nu in Azië blijft.

Gelukkig heeft ExxonMobil kennis over de materiaalwetenschap, productie en supply chains, dus proberen we die expertise en onze connecties op deze gebieden te gebruiken om te helpen. Dit betekent dat we naar vergelijkbare ontwerpen en materialen kijken, en praten met academici en fabrikanten die hun middelen kunnen inzetten en hun machines snel anders kunnen instellen.

Met welke verschillende materialen werken jullie?

Voor de maskermaterialen hebben we twee nieuwe bronnen. Een van die bronnen is een bedrijf dat afstotend materiaal produceert voor luidsprekers in geluidssystemen. Als dit materiaal geladen is, biedt het een vergelijkbaar beschermingsniveau als een N95-masker en kan het, mits correct gebruikt, een zorgverlener een hele dienst lang beschermen. Een team van de North Carolina State University, het belangrijkste instituut voor polymeren, heeft een productielijn die 10 uur per dag in bedrijf is. We helpen ze om 24 uur per dag, 7 dagen per week operationeel te zijn.

Natuurlijk kan er geen onbeperkte hoeveelheid filtermateriaal worden geproduceerd. We moeten dus elke centimeter van het materiaal effectief gebruiken, wat betekent dat we op een nieuwe manier naar het masker moeten gaan kijken.

In plaats van het traditionele N95-wegwerpmasker werken we aan een composiet rubberen gezichtsmasker met kleine, vervangbare filterpatronen. Dit masker ziet eruit als een schildersmasker. Het filtermateriaal in de patronen is elektrostatisch geladen en aan het einde van een dienst kunnen artsen of verpleegkundigen het masker afdoen, reinigen en de patronen vervangen door nieuwe, zodat ze de volgende dag weer hetzelfde masker kunnen gebruiken.

Bevatten de vervangbare filterpatronen van de maskers hetzelfde materiaal als een N95-masker?

In principe wel. Het belangrijkste voordeel is dat we veel minder filtermateriaal gebruiken dan bij een wegwerpmasker, waardoor er geen filtermateriaal verloren gaat.

Het mooiste is dat we er hiermee voor zorgen dat zorgverleners geen N95-maskers hoeven te wassen of steriliseren. Dat heeft namelijk een negatieve invloed op de effectiviteit van de maskers, die ze op dit moment noodgedwongen opnieuw gebruiken.

Maar hoe gaan we van een concept naar snelle productie, gezien de huidige beperkingen van de supply chain?

We hebben 3D-printen gebruikt voor prototypes en matrijzen. We hebben allereerst samengewerkt met de medische gemeenschap en het team van het Global Center for Medical Innovation in Atlanta om ervoor te zorgen dat het masker aan alle eisen voldoet. Onze experts op het gebied van medische kunststoffen gingen vervolgens samen met particuliere en overheidsfabrikanten aan de slag om een spuitgietmatrijs te maken.

Zodra de matrijs van het masker is gemaakt, kunnen er duizenden maskers per uur worden geproduceerd. We werken samen met NASA, het Georgia Tech Research Institute, GE, Delta Airlines, de National Organization for Technology Exploration and Delivery, Boeing en het U.S. Army Futures Command om te bepalen welke materialen kunnen worden opgeschaald.

Hoe wordt het nieuwe masker goedgekeurd, in gebruik genomen en gedistribueerd voor algemeen gebruik?

Alle betrokkenen blijven bij hun eigen expertise en maken gebruik van hun relaties om ervoor te zorgen dat dit gaat lukken, zodat we de mensen kunnen beschermen die in de frontlinie hun werk doen om ons allemaal te beschermen.

Zo weten we bij ExxonMobil bijvoorbeeld alles over materiaalwetenschap en supply chains, maar kennen we de medische gemeenschap niet. Het team van het Global Center for Medical Innovation kent die gemeenschap echter wel en daarom zijn zij degenen die nauw samenwerken met artsen om ervoor te zorgen dat de maskers aan alle eisen voldoen. Dat team werkt ook samen met de FDA voor snelle goedkeuring.

Hoe snel verwacht u dat gelaatsschermen en de nieuwe maskers daadwerkelijk door artsen en verpleegkundigen kunnen worden gebruikt?

De gelaatsschermen worden deze week verzonden. Het Army Futures Command en NASA hebben geholpen bij het ontwerp- en prototypingproces. Daarnaast heeft Boeing de productie toegespitst op de schermen. Eén productielijn kan 10.000 gelaatsschermen per uur opleveren.

Het is echter belangrijk om te weten dat dit geen vervanging is van de voorraad van de andere maskerfabrikanten. Dit is een aanvulling daarop. In slechts een paar weken tijd hebben we een geheel andere productiemethode en supply chain ontwikkeld, maar dan zonder de huidige knelpunten. Het is net als de mobilisatie voor de oorlog in de jaren ’40: Iedereen draagt een steentje bij.

Tags:   3D-printenBaytownBill RamseyBob FergusonBoeingcoronavirusDelta AirlinesDr. Joanna NewtonDr. Susan MorrisGEGeorgia TechgezichtsmaskerGlobal Center for Medical InnovationJustin SinkMike DonoghueN95NASANational Organization for Technology Exploration and DeliveryNorth Carolina State UniversityPBMpersoonlijke beschermingsmiddelenpolymeertechnologieU.S. Army Futures Command
Dit vind je misschien ook leuk

Meer ontdekken