Το θερμαντικό στοιχείο δημιουργείται με τη λειτουργία ηλεκτρικού ρεύματος σε χαλκό πλέγμα πάχους 0,1 χιλιοστών.
Η μάσκα θα χρησιμοποιήσει επίσης ένα μονωτικό στοιχείο για να διατηρήσει το θερμαντικό στοιχείο ασφαλές από τους χρήστες του.
Η έρευνα που περιγράφεται σε αυτό το άρθρο έχει δημοσιευτεί σε διακομιστή προεκτύπωσης, αλλά δεν έχει ακόμη αξιολογηθεί από επιστημονικούς ή ιατρικούς εμπειρογνώμονες.
Οι μάσκες προσώπου έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικές στο φιλτράρισμα ιών όπως ο ιός SARS-CoV-2, μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο μόλυνσης. Μια ομάδα ερευνητών από το MIT ελπίζει τώρα να προχωρήσει ένα βήμα παραπέρα και να δημιουργήσει μια μάσκα που απενεργοποιεί τους ιούς χρησιμοποιώντας θερμότητα.
Οι ερευνητές στοχεύουν να φτιάξουν μάσκες που ενσωματώνουν ένα θερμαινόμενο πλέγμα χαλκού. Καθώς το άτομο που φορά τη μάσκα αναπνέει μέσα και έξω, ο αέρας ρέει επανειλημμένα στο πλέγμα και τυχόν ιικά σωματίδια στον αέρα επιβραδύνονται και απενεργοποιούνται από το πλέγμα και τις υψηλές θερμοκρασίες. Μια τέτοια μάσκα θα μπορούσε να είναι χρήσιμη για τους επαγγελματίες του τομέα της υγείας, λένε οι ερευνητές, καθώς και για το κοινό σε καταστάσεις όπου η κοινωνική απόσταση θα ήταν δύσκολο να επιτευχθεί, όπως ένα πολυσύχναστο λεωφορείο.
«Αυτή είναι μια εντελώς νέα ιδέα μάσκας στο ότι δεν εμποδίζει πρωτίστως τον ιό. Στην πραγματικότητα αφήνει τον ιό να περάσει από τη μάσκα, αλλά το επιβραδύνει και το απενεργοποιεί », λέει ο Michael Strano, ο καθηγητής χημικών μηχανικών Carbon P. Dubbs στο MIT.
Οι ερευνητές έχουν αρχίσει να κατασκευάζουν πρωτότυπα και ελπίζουν να αρχίσουν να τα δοκιμάζουν σύντομα. Περιέγραψαν τη νέα ιδέα και σχεδιασμό σε ένα έγγραφο που δημοσίευσαν στο bioRxiv, έναν διαδικτυακό διακομιστή προεκτύπωσης, και έχουν επίσης υποβάλει το έγγραφο σε ένα περιοδικό με αξιολόγηση από ομοτίμους.
Ο Strano είναι ο ανώτερος συγγραφέας της εφημερίδας και ο μεταπτυχιακός φοιτητής του MIT, Samuel Faucher, ο κύριος συγγραφέας. Άλλοι συγγραφείς περιλαμβάνουν τους μεταπτυχιακούς φοιτητές του MIT Daniel Lundberg, Xinyao Liang και Xiaojia Jin. προπτυχιακή Rosalie Phillips; postdoc Dorsa Parviz; και Jacopo Buongiorno, ο καθηγητής Πυρηνικής Επιστήμης και Μηχανικής του TEPCO στο MIT
- Απενεργοποίηση ιών
Ο Strano και το Buongiorno άρχισαν να εξερευνούν έννοιες για νέους τύπους μάσκας προσώπου τον Μάρτιο, λίγο μετά το MIT που κατέβαλε τις ερευνητικές επιχειρήσεις στην πανεπιστημιούπολη. Ξεκίνησαν σκάβοντας μέσα από υπάρχουσες επιστημονικές αναφορές για διαφορετικούς τύπους μάσκας και δεν βρήκαν μάσκες που έχουν σχεδιαστεί κυρίως για να σκοτώνουν ιούς με θέρμανση.
«Οι μάσκες που φοράμε τώρα έχουν σχεδιαστεί για να συλλάβουν μέρος του ιού. Προσφέρουν προστασία, αλλά κανείς δεν σκέφτεται πραγματικά να απενεργοποιήσει τον ιό και να αποστειρώσει τον αέρα. Αυτό με εξέπληξε », λέει ο Strano.
Η ομάδα ξεκίνησε να σχεδιάσει μια μάσκα που θα σκότωνε ιούς χρησιμοποιώντας θερμότητα. Αποφάσισαν να χρησιμοποιήσουν το πλέγμα χαλκού ως στοιχείο θέρμανσης και σύλληψης και πραγματοποίησαν κάποια μαθηματική μοντελοποίηση για να καθορίσουν το βέλτιστο εύρος θερμοκρασίας που θα πρέπει να επιτύχουν για να σκοτώσουν τους κοροναϊούς που ρέουν προς τα μέσα ή προς τα έξω από φυσική αναπνοή.
«Η συντριπτική πλειοψηφία των μασκών λειτουργεί σήμερα με διήθηση, φιλτράρισμα σωματιδίων κατά μέγεθος ή ηλεκτρικό φορτίο», λέει ο Faucher. "Αυτή η μάσκα βασίζεται σε έναν διαφορετικό μηχανισμό και λειτουργεί κυρίως με θερμική απενεργοποίηση."
Οι ερευνητές υπολόγισαν πόσο γρήγορα αποικοδομούνται οι κοροναϊοί σε διαφορετικές θερμοκρασίες και συνθήκες παγίδευσης και διαπίστωσαν ότι μια θερμοκρασία περίπου 90 βαθμών Κελσίου θα μπορούσε να επιτύχει μεταξύ χίλιες και εκατομμύριο φορές μείωση των ιικών σωματιδίων, ανάλογα με το τελικό μέγεθος της μάσκας. Έδειξαν επίσης ότι αυτή η θερμοκρασία μπορεί να επιτευχθεί με τη λειτουργία ενός ηλεκτρικού ρεύματος σε χαλκό πλέγματος πάχους 0,1 χιλιοστών ή θερμοηλεκτρικό θερμαντήρα, που τροφοδοτείται από μια μικρή μπαταρία. Τα τρέχοντα πρωτότυπα περιλαμβάνουν μια μπαταρία 9 βολτ, η οποία θα παρέχει αρκετή ισχύ για τη θέρμανση της μάσκας για μερικές ώρες και θα κρυώσει τον αέρα πριν εισπνευστεί.
«Φυσικά, πρέπει να προσέχουμε την ασφάλεια και την άνεση των χρηστών μάσκας», λέει ο Faucher. «Ο αέρας θα κρυώσει μετά από ιογενή απενεργοποίηση για να κάνει τη μάσκα άνετη και ασφαλής στη χρήση.»
Οι ερευνητές μπόρεσαν να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα της απενεργοποίησης του ιού εκμεταλλευόμενοι την αναπνοή για να δημιουργήσουν έναν τύπο αντιδραστήρα γνωστό ως αντιδραστήρα αντίστροφης ροής. Καθώς το άτομο που φορά τη μάσκα αναπνέει μέσα και έξω, η ροή του αέρα αντιστρέφεται συνεχώς, επιτρέποντας σε όλους τους ιούς της μάσκας να περάσουν πάνω από το πλέγμα πολλές φορές και καθιστώντας πιο πιθανό ότι θα απενεργοποιηθούν. Ο καθαρός αέρας ρέει έξω από τους αεραγωγούς και στις δύο πλευρές της μάσκας.
"Αυτό το σχέδιο σημαίνει ότι μπορείτε να φορέσετε μια μικρή μάσκα, κάτι που θα ταιριάζει στο πρόσωπό σας, αλλά ο ιός μπορεί να περάσει πολύ περισσότερο χρόνο για να απενεργοποιηθεί από ό, τι χωρίς τον σχεδιασμό αντιδραστήρα αντίστροφης ροής", λέει ο Strano.
Το πλέγμα από χαλκό περιβάλλεται από νεοπρένιο , ένα μονωτικό υλικό που εμποδίζει το εξωτερικό της μάσκας να γίνει πολύ ζεστό για φθορά.
«Η επίτευξη της θερμοκρασίας για την απενεργοποίηση του ιού, ενώ μονώνει θερμικά το πρόσωπο του ατόμου και εξασφαλίζει αποδεκτή εισπνοή δροσερού αέρα για μια ενδιαφέρουσα πρόκληση μεταφοράς θερμότητας, την οποία επιλύσαμε με μόνωση νεοπρενίου και αναγεννητική θέρμανση», λέει ο Buongiorno.
- «Καλύτερη τεχνολογία»
Οι αναπνευστικές συσκευές N95, οι χειρουργικές μάσκες και οι μάσκες υφασμάτων είναι αποτελεσματικές και θα πρέπει να χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια της πανδημίας σύμφωνα με τις οδηγίες, λέει ο Strano, αλλά ένα πιθανό πλεονέκτημα των θερμαινόμενων μασκών είναι ότι επειδή σκοτώνουν τον ιό, δεν χρειάζεται να απολυμανθούν ή να απορριφθούν μετά τη χρήση. Επιπλέον, ενδέχεται να προσφέρουν επιπλέον προστασία, εξαλείφοντας τον ιό και όχι μόνο φιλτράροντάς τον.
«Αυτό που δείχνουμε είναι ότι είναι δυνατόν να φοράς κάτι στο πρόσωπό σου που δεν είναι πολύ επαχθές, πράγμα που μπορεί να σου επιτρέψει να αναπνέεις ιατρικά αποστειρωμένο αέρα», λέει ο Strano. «Η προοπτική να είσαι σε θέση να αναπνέεις ιατρικά αποστειρωμένο αέρα και να αναπνέεις ιατρικά αποστειρωμένο αέρα, να προστατεύεις τους ανθρώπους γύρω σου και να προστατεύεις τον εαυτό σου, είναι ακριβώς το επόμενο βήμα. Είναι καλύτερη τεχνολογία. "
Οι θερμαινόμενες μάσκες θα ήταν πιο ακριβές από τις μάσκες υφασμάτων ή τις χειρουργικές μάσκες, αλλά μπορεί να είναι χρήσιμες σε καταστάσεις όπου ο κίνδυνος έκθεσης είναι υψηλός και το κόστος είναι λιγότερο ανησυχητικό, λένε οι ερευνητές. Έχουν υποβάλει αίτηση για κατοχύρωση διπλώματος ευρεσιτεχνίας στο σχεδιασμό μάσκας τους και σκοπεύουν να ξεκινήσουν τη δοκιμή πρωτοτύπων στο MIT με συνεργάτες.
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε ως μέρος ενός έργου που χρηματοδοτήθηκε από το Γραφείο Ναυτικής Έρευνας.
WEF
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου