La industria y el mundo académico se unen en una importante facultad de medicina de París para demostrar cómo los gestores de edificios pueden controlar la propagación de virus.
"Este análisis del mundo real del Covid-19 demostró la correlación entre la mala calidad del aire y el aumento de la contaminación y mostró claramente que esta solución basada en IoT puede ayudar a los administradores de edificios en el futuro a limitar la propagación de virus como el Covid-19." - Prof. Bertrand Maury, Universidad París-Saclay
| Microshare | Kerlink |
| > Sede: Filadelfia, EE. UU. > Año de fundación: 2013 > Sector industrial: Soluciones de datos para edificios inteligentes, IoT |
> Sede: Thorigné-Fouillard, Francia > Año de fundación: 2004 > Sector industrial: Proveedor mundial de soluciones de Internet de las Cosas |
| Proyecto: Facultad de Medicina (escuela de medicina) - Hospital Kremlin-Bicêtre AP-HP (Assistance Publique-Hôpitaux de Paris) Año de fundación: 1885 Sectores de actividad: Medicina, Sanidad, Enseñanza superior |
Desafío
Un estudio[1 ] publicado en 2018 por la Agencia de Protección del Medio Ambiente de Estados Unidos (EPA) destacó que el aire interior está 100 veces más contaminado que el aire exterior y que las poblaciones actuales pasan al menos el 80 % de su tiempo en interiores. El mismo estudio demostró que, a diferencia de la contaminación atmosférica, los contaminantes de interiores tienen unas 1.000 veces más probabilidades de ser inhalados y, por tanto, de transmitirse a los pulmones, causando enfermedades.
Un estudio realizado en 2018 en el Reino Unido[2] para el British Council for Offices (BSO) informó de que el rendimiento de las tareas, basado en la concentración y la atención, se ve directamente afectado por las condiciones ambientales interiores, como la temperatura, la humedad relativa y la concentración de CO2. También demostró que un control granular de las temperaturas y una supervisión adecuada de los niveles de CO2 pueden reducir directamente el nivel de estrés de la plantilla, los clientes, los visitantes y los inquilinos, y mejorar sus niveles de productividad y satisfacción. Este estudio se hizo eco de los resultados de una investigación realizada en 2012 que evaluó los efectos directos del aumento de CO2 dentro del rango de concentraciones en interiores sobre la toma de decisiones[3].
La pandemia COVID-19 dirigió aún más la atención de los científicos hacia el papel central que desempeña la gestión de la calidad del aire en los edificios como factor clave en la lucha contra la propagación de un virus. Sin embargo, aún se necesitan elementos concretos de evaluación, medición y modelización para demostrar y respaldar estas teorías y definir las acciones apropiadas resultantes. Aquí es donde entra en juego el Internet de las Cosas (IoT).
Proyecto Génesis
El programa piloto Kremlin-Bicêtre AP-HP pretendía controlar la propagación de Covid-19 mediante el seguimiento anónimo de estudiantes, profesores y personal durante sus rutinas diarias por todo el centro.
Desde el principio, se centró en la definición de modelos epidemiológicos de transmisión del virus Covid-19 mediante la observación anónima de cadenas de propagación y recuento (rastreo de contactos) vinculadas a contactos prolongados en entornos cerrados, como lugares públicos, aulas o lugares de trabajo. Combinando tecnología IoT comercial y equipos de Kerlink, Microshare y Enless Wireless con nuevos modelos matemáticos que simulaban la propagación del Covid-19, un equipo especial del proyecto diseñó e instaló un sistema piloto en la facultad de medicina a finales de 2021. Además de las empresas, el equipo del proyecto incluía personal de la facultad de medicina y científicos de diversas organizaciones centradas en la tecnología.
Cerca de 200 estudiantes y una veintena de empleados voluntarios que llevaban tarjetas con Bluetooth durante sus clases, laboratorios y turnos en la Facultad de Medicina participaron en el ensayo de tres meses del cuarto trimestre de 2021. El sistema controló de forma anónima sus movimientos y paradero utilizando modelos matemáticos específicos desarrollados por dos científicos de la Universidad de París-Saclay, los profesores Bertrand Maury y Sylvain Faure, así como la monitorización continua de la calidad del aire del edificio. Estos modelos simulaban la propagación de Covid-19 entre la población estudiantil, basándose en matrices de rastreo de contactos.
Este proyecto ha sido financiado por la Universidad de París-Saclay, con unos gastos administrativos de 12.000 euros, y ha contado con el impulso del vicedecano, el Dr. Olivier Lambotte, y de dos médicos, el Dr. Florent Besson y el Dr. Nicolas Noel, de la Facultad de Medicina AP-HP Kremlin-Bicêtre. Los resultados fueron validados por la unidad de investigación clínica de la Facultad de Medicina de París-Saclay, y las matrices de rastreo de contactos enriquecidas se inspiraron en un algoritmo desarrollado por el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) de Francia. La protección de los datos privados y de la identidad de los participantes en el proyecto piloto se ajustó plenamente a la legislación GDPR. La vigilancia de la calidad del aire y el análisis del CO2 en la instalación se llevaron a cabo en paralelo para evaluar su incidencia en las cadenas de transmisión.
Historia y aplicación de la solución
El sistema utilizaba tecnología desarrollada por Kerlinkespecialista en soluciones dedicadas al IoT, Microshareproveedor líder de soluciones de gestión de datos para la era del IoT, y Enless Wireless, uno de los principales fabricantes de sensores inteligentes autoalimentados, que se comunican en modo radio y están dedicados a aplicaciones de rendimiento energético y confort en edificios, para recopilar datos sobre el terreno. Este proyecto piloto proporcionó información clave para el rastreo de contactos (capa 1) y el análisis de la concentración de CO2 (capa 2). A continuación, estos datos alimentaron un modelo matemático científico (capa 3) para analizar las frecuencias de contacto y la propagación de virus, en relación con la concentración de CO2 en el ambiente.
Capa 1 - Localización de contactos
El sistema habilitado para LoRaWAN utilizó Kerlink Wanesy™ Wave, un anclaje alimentado polivalente que combina Wi-Fi, BLE y LoRaWAN®, para recopilar datos de rastreo de contactos de las insignias Bluetooth. También incluía una pasarela interior Kerlink Wirnet™ iFemtoCell para transmitir los datos al sistema de seguimiento de contactos universal de Microshare® (UCT) de Microshare, que garantiza la seguridad de extremo a extremo, la privacidad y la fiabilidad de la entrega de información crítica donde se necesita.
Los datos que producía cumplían la normativa GDPR y se entregaban a través del motor de reglas e intercambio de Microshare, pendiente de patente, únicamente a las personas adecuadas y designadas de la organización, en el momento adecuado.
"La solución Universal Contact Tracing de Microshare está diseñada para la seguridad de los ocupantes y el acceso universal, basada en wearables, que cierra las lagunas y los problemas de privacidad del smartphone. A la vez que rastrea el contacto de forma anónima entre los ocupantes de las instalaciones a través de insignias, pulseras y llaveros, evita la vulnerabilidad del enfoque del smartphone, donde los datos pueden ser desactivados, las baterías pierden energía o el uso se comparte entre personas que trabajan en diferentes turnos. Además, funciona con pasarelas LoRaWAN® independientes de las redes propietarias, lo que evita los graves problemas de seguridad asociados a Wi-Fi y otras tecnologías de datos para teléfonos móviles." -Charles Paumelle, cofundador y jefe de producto de Microshare
Capa 2 - Control del CO2
Enless Wireless proporcionó al proyecto piloto sensores de calidad del aire interior fáciles de instalar y conectar, con sensores de CO2 integrados y baterías de tipo D de alto rendimiento.
La aplicación de rastreo por contacto en los edificios se combinó con un control de la calidad del aire:
- Niveles de CO2 en los locales en relación con los índices de ocupación y las horas, y ajustes de la ventilación,
- Mal funcionamiento de la ventilación o mantenimiento necesario del equipo de ventilación, y
- Tasa de renovación horaria (HRR), o renovación completa del aire de una habitación, que es un indicador clave de rendimiento (KPI) supervisado por los gestores de edificios en sus operaciones diarias.
- Enless Wireless Indoor Air Quality Sensor ©2022
Capa 3 - Algoritmo y modelo científico
Los primeros modelos matemáticos utilizados en el proyecto piloto se desarrollaron a partir de datos internos de un experimento UCT en la sede de Kerlink en Rennes, donde se equipó a los empleados con etiquetas Microshare UCT durante ocho meses en 2020, en el momento álgido de la pandemia.
Las matrices enriquecidas de rastreo de contactos se inspiraron entonces en un algoritmo desarrollado por el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) de Francia y la Universidad de París-Saclay, donde los profesores Bertrand Maury y Sylvain Faure crearon los algoritmos que definen los modelos epidemiológicos de transmisión de virus. Gracias al sistema desplegado, este algoritmo también pudo integrar una primera evaluación y correlación de la influencia de la concentración de CO2 como indicador de una mala calidad del aire que puede acelerar la transmisión viral, por ejemplo, un nivel de CO2 que indique una renovación insuficiente del aire interior.
Principales resultados
Cada hora se controlaba la calidad del aire y el nivel de CO2 en los locales en función de los índices de ocupación, las horas y los periodos de ventilación. Las mediciones resultantes también ayudaron a detectar fallos en la ventilación y a sugerir el mantenimiento de los equipos de ventilación, y pusieron de relieve los comportamientos y/o ubicaciones de los participantes que aumentaban el riesgo de contaminación. Estas mediciones permitieron definir un enfoque pedagógico y ayudar al personal de la facultad de medicina a programar el uso de las aulas, así como a transmitir prácticas saludables a los ocupantes.
Un ritmo lento de renovación del aire induce una elevada presencia de aerosoles y, potencialmente, de partículas víricas.
El nivel de concentración de CO2 en un espacio cerrado puede utilizarse para controlar la tasa de renovación del aire y señalar el riesgo de una mayor exposición a partículas víricas transportadas por el aire. Por lo tanto, es esencial una ventilación regular, que incluya la apertura de ventanas o la programación de una tasa óptima de renovación horaria (HRR).
El profesor Lambotte, vicedecano de la Facultad de Medicina de la AP-HP Kremlin-Bicêtre, señaló que el análisis de la transmisión del virus Covid-19 y el deseo de desarrollar una herramienta de "alerta mejorada" basada en modelos epidemiológicos fueron los detonantes iniciales de este proyecto demostrador, y se han completado con éxito con la vigilancia de la calidad del aire mediante el análisis de los niveles de CO2.
"Tras estos primeros resultados, la Facultad de Medicina podrá perfeccionar sus sistemas de lucha contra la propagación de epidemias gracias a un mejor conocimiento de las interacciones entre estudiantes y al dominio de la calidad del aire. La modelización matemática de la renovación del aire en un aula o un anfiteatro nos permite estimar de antemano el número máximo de personas que pueden estar presentes para mantener un nivel de CO2 por debajo de un umbral establecido". - Prof. Olivier Lambotte, Vicedecano de la Facultad de Medicina del Kremlin-Bicêtre AP-HP
"Este ensayo demostró que estas soluciones pueden ayudar a los gestores de edificios a mejorar la calidad del aire de los espacios de trabajo para limitar los riesgos de contaminación o transmisión vírica, que pueden repercutir en el bienestar, la concentración y el rendimiento de los ocupantes. Además, este sistema, que utiliza nuestros dispositivos de control de la calidad del aire interior 100% "plug and play" y autoalimentados, puede resultar una solución asequible para hospitales, residencias de ancianos, universidades, colegios y edificios públicos." -CarolineJavelle, Directora de Marketing y Comunicación de Enless Wireless -
"Además de ayudar a médicos y científicos a describir y comprender los modelos de transmisión de Covid-19, el sistema demostró que las soluciones LoRaWAN® de fácil despliegue para la gestión de la calidad del aire en interiores, compuestas por balizas autónomas individuales de rastreo por contacto, sensores de CO2 conectados, aplicaciones y algoritmos de IA, son un sistema fiable, rentable y fácil de operar para la monitorización de la calidad del aire en edificios." -BenjaminMaury, responsable de asociaciones internacionales de Kerlink
Lecturas complementarias
" Gestión de la calidad del aire - Tipos de contaminantes atmosféricos" Agencia de Protección del Medio Ambiente de EE.UU.
https://www.epa.gov/air-quality-management-process/managing-air-quality-air-pollutant-types
"Mejorar la productividad en el lugar de trabajo" British Council for Offices
https://emcoruk.com/workplace_productivity.pdf
[2] Véase "Lecturas complementarias
[3] "¿Es elCO2 un contaminante de interiores? Direct Effects of Low-to-Moderate CO2 Concentrations on Human Decision-MakingPerformance", Usha Satish, Mark J. Mendell, Krishnamurthy Shekhar, Toshifumi Hotchi, Douglas Sullivan, Siegfried Streufert y William J. Fisk, en Environmental Health Perspectives, volumen 120 - número 12, diciembre de 2012, páginas 1674-1677.
*Escritura: Kerlink
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