Инженеры разработали подогреваемую маску для лица для фильтрации и инактивации коронавирусов | Советы девушкам

Было доказано, что маски для лица эффективны при фильтрации таких вирусов, как вирус SARS-CoV-2, тем самым снижая риск заражения. Команда исследователей из Массачусетского технологического института теперь надеется сделать еще один шаг и создать маску, которая инактивирует вирусы с помощью тепла.

Исследователи стремятся создать маски , включающие нагретую медную сетку. Когда человек в маске вдыхает и выдыхает, воздух многократно проходит через сетку, и любые вирусные частицы в воздухе замедляются и инактивируются сеткой и высокими температурами. По словам исследователей, такая маска может быть полезна для специалистов в области здравоохранения , а также для представителей общественности в ситуациях, когда сложно добиться социального дистанцирования, например, в переполненном автобусе.

«Это совершенно новая концепция маски в том смысле, что она в первую очередь не блокирует вирус . На самом деле она позволяет вирусу проходить через маску, но замедляет и инактивирует его», – говорит Майкл Страно, профессор химической инженерии Carbon P. Dubbs Массачусетский технологический институт.

Исследователи начали создавать прототипы и надеются вскоре приступить к их испытаниям. Они описали новую концепцию и дизайн в документе, который они разместили на ArXiv , онлайн-сервере препринтов, а также отправили статью в рецензируемый журнал.

Страно является старшим автором статьи, а аспирант Массачусетского технологического института Сэмюэл Фаучер – ведущим автором. Среди других авторов – аспиранты Массачусетского технологического института Даниэль Лундберг, Синяо Лян и Сяоцзя Цзинь; студентка Розали Филлипс; постдок Дорса Парвиз; и Якопо Буонджорно, профессор ядерных наук и инженерии ТЕПКО Массачусетского технологического института.

Инактивация вирусов

Страно и Буонджорно начали изучать концепции новых типов масок для лица в марте, вскоре после того, как Массачусетский технологический институт свернул исследовательские работы на территории кампуса. Они начали с изучения существующих научных отчетов о различных типах масок и не обнаружили масок, предназначенных в первую очередь для уничтожения вирусов путем нагревания.

«Маски, которые мы носим сейчас, предназначены для улавливания части вируса. Они действительно обеспечивают защиту, но никто не думает об инактивации вируса и стерилизации воздуха. Это меня удивило», – говорит Страно.

Команда намеревалась разработать маску, которая убивала бы вирусы с помощью тепла. Они решили использовать медную сетку в качестве нагревательного и улавливающего элемента и выполнили некоторое математическое моделирование, чтобы определить оптимальный температурный диапазон, который им потребуется для уничтожения коронавирусов, идущих внутрь или наружу от естественного дыхания.

«Подавляющее большинство масок сегодня функционируют путем фильтрации, фильтрации частиц по размеру или электрическому заряду», – говорит Фаучер. «Эта маска основана на другом механизме и работает преимущественно за счет термической инактивации».

Исследователи подсчитали, насколько быстро коронавирусы разлагаются при разных температурах и условиях захвата, и обнаружили, что при температуре около 90 градусов Цельсия можно добиться уменьшения вирусных частиц в тысячу и миллион раз, в зависимости от окончательного размера маски. Они также показали, что эта температура может быть достигнута путем пропускания электрического тока через медную сетку толщиной 0,1 миллиметра или термоэлектрический нагреватель, питаемый от небольшой батареи. Текущие прототипы включают 9-вольтовую батарею, которая обеспечивает достаточно энергии для нагрева маски в течение нескольких часов и охлаждает воздух перед тем, как он будет вдыхать.

«Конечно, мы должны помнить о безопасности и комфорте пользователей масок», – говорит Фаучер. «После инактивации вирусов воздух будет охлажден, чтобы маска была удобной и безопасной».

Исследователи смогли повысить эффективность дезактивации вирусов, воспользовавшись дыханием, чтобы создать тип реактора, известный как реактор с обратным потоком. Когда человек в маске вдыхает и выдыхает, поток воздуха постоянно меняет направление, позволяя вирусам в маске проходить через сетку много раз, что повышает вероятность их деактивации. Очищенный воздух выходит из вентиляционных отверстий с обеих сторон маски.

«Такая конструкция означает, что вы можете носить небольшую маску, которая будет подходить к вашему лицу, но вирус может тратить гораздо больше времени на дезактивацию, чем без конструкции реактора с обратным потоком», – говорит Страно.

Медная сетка окружена неопреном – изолирующим материалом, который предотвращает чрезмерное нагревание внешней стороны маски для ношения.

«Достижение температуры для инактивации вирусов при одновременной теплоизоляции лица и обеспечении приемлемо прохладного вдыхания воздуха сделало интересную задачу теплопередачи, которую мы решили с помощью неопреновой изоляции и регенеративного нагрева», – говорит Буонджорно.

Лучшая технология

Респираторы N95, хирургические маски и тканевые маски эффективны, и их следует использовать во время пандемии в соответствии с указаниями, говорит Страно, но одно потенциальное преимущество подогреваемых масок состоит в том, что, поскольку они убивают вирус, их не нужно дезинфицировать или выбрасывать. после использования. Кроме того, они могут предложить дополнительную защиту, удалив вирус, а не только его фильтруя.

«Мы показываем, что на лице можно носить что-то не слишком громоздкое, что действительно позволяет дышать стерильным с медицинской точки зрения воздухом», – говорит Страно. «Возможность дышать стерильным с медицинской точки зрения воздухом и выдыхать стерильный с медицинской точки зрения воздух, защищая окружающих вас людей и защищая себя, – это всего лишь следующий шаг. Это лучшая технология».

По словам исследователей, маски с подогревом будут дороже, чем тканевые маски или хирургические маски, но они могут быть полезны в ситуациях, когда риск воздействия высок, а стоимость не вызывает беспокойства. Они подали заявку на патент на дизайн своей маски и планируют начать испытания прототипов в Массачусетском технологическом институте с сотрудниками.

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

13 + десять =