Novi uređaj koji su razvili istraživači sa Tokijskog instituta za tehnologiju, Medicinskog i stomatološkog univerziteta u Tokiju i Univerziteta Čiba u novoj studiji koristi jone i električno polje za efikasno hvatanje zaraznih kapljica i aerosola, dok propušta svetlost i zvuk kako bi omogućili komunikaciju. Inovacija je značajna nakon pandemije COVID-19, jer obećava u sprečavanju infekcije vazdušnim putem, a istovremeno olakšava komunikaciju.
Infekcije koje se prenose vazduhom, kao što su grip H1N1, SARS i COVID-19, šire se aerosolima i kapljicama u vazduhu. Dok se prenos kapljica/aerosola može sprečiti korišćenjem akrilnih pregrada ili, kao u slučaju pandemije COVID-19, uvođenjem zaključavanja u teškim slučajevima, ove protivmere mogu značajno otežati komunikaciju. Ovo, zauzvrat, može dovesti do neželjenih posledica.
Na primer, mere zaključavanja tokom pandemije COVID-19 dovele su do teških ekonomskih gubitaka, kao i do porasta slučajeva mentalnih bolesti poput depresije i samoubistava širom sveta. Stoga, dok se pripremamo za potencijalnu buduću pandemiju, neophodno je razviti održivije protivmere koje ne remete ekonomske aktivnosti i svakodnevne interakcije licem u lice.
U tom cilju, istraživački tim koji uključuje Kaito Kanda, diplomiranog studenta na Tokijskom institutu za tehnologiju (Tokio Tech) u vreme istraživanja, docenta Tetsuia Iamada, sa Instituta za inovativna istraživanja u Tokio Tech-u, i profesora Takeo Fujivara iz Tokija Istraživači Medicinskog i stomatološkog univerziteta (TMDU) i Univerziteta Čiba, sada su razvili uređaj koji uspešno hvata kapljice i aerosole, istovremeno omogućavajući prenos svetlosti i zvuka za efikasnu komunikaciju. Revolucionarno dostignuće u zadržavanju kapljica tokom eksperimenata validacije g. Kande sa prototipom. Kredit: Kaito Kanda
Njihov rad, koji predstavlja novo rešenje za sprečavanje prenošenja patogena u vazduhu, uključujući i koronavirus, objavljen je u Naučnim izveštajima 26. avgusta 2023.
„Dok tradicionalne pregrade igraju ulogu u sprečavanju infekcije vazdušnim putem, poznato je da onemogućavaju nesmetanu komunikaciju utičući na vidljivost izraza lica i blokirajući glasove. Prepoznajući ove probleme nakon što sam iskusio ograničenja u komunikaciji sa mojim dedom u pregrađenom prostoru za sastanke u bolnici kući, odlučili smo da se uhvatimo u koštac sa izazovom usklađivanja prevencije infekcija vazdušnim putem i komunikacije“, objašnjava gospodin Kanda.
Nakon toga, tokom simpozijuma koji je 2021. godine organizovao Konzorcijum za društvo nakon COVID-19, studenti i istraživači iz sindikata četiri univerziteta u Tokiju, uključujući Tokijski medicinski i stomatološki univerzitet, Tokijski univerzitet za strane studije, Tokijski institut za tehnologiju i Hitotsubashi Univerzitet, uključen u grupnu diskusiju, zaključio je da pregrade treba dalje poboljšati.
Studenti u grupi su napravili prototip za nove particije na Tokio Tech-u, a istraživači sa TMDU, aktivno uključeni u lečenje COVID-a, sproveli su eksperimente validacije na klinici.
Da bi se omogućila nesmetana komunikacija, uređaj mora da omogući prenos zvuka i svetlosti. Istovremeno, mora da uhvati izvore infekcije, odnosno kapljice u vazduhu i aerosole. Istraživači su pronašli rešenje tako što su iskoristili već postojeće tehnologije hvatanja aerosola zasnovane na jonima i električnim poljima koje se koriste u prečišćivačima vazduha.
„Kao korak verifikacije, prvo smo uhvatili dim tamjana u blizini generatora jona i električnog polja. U regionima gde nije bilo jona ili električnog polja, dim se prirodno dizao, dok je bio povučen nadole na mestima gde je uređaj bio u funkciji“, dodaje dr Iamada.
Takođe je bilo ključno da se osigura da joni i električno polje ne ometaju prenos zvuka i svetlosti. Naročito, konvencionalni akrilni paneli debljine šest mm koji se koriste u pregradama reflektuju svetlost, ograničavajući percepciju izraza lica tokom razgovora.
Nasuprot tome, joni i električno polje pokazali su visoku propusnost svetlosti – ekvivalentnu onoj u vazduhu. Slično tome, dok su akrilne ploče ometale zvuk, joni i električno polje su dozvolili da zvuk prođe poput vazduha. Ovi rezultati su pokazali da su joni i električno polje omogućili prenos svetlosti i zvuka pri hvatanju aerosola.
Ohrabreni ovim rezultatima, istraživači su kreirali uređaj koji generiše jone i električno polje. Koncentracija ozona generisana u njemu bila je ispod 0,001 ppm, a jačina električnog polja na udaljenosti od 30 cm od uređaja kretala se u rasponu od 10–45 kV, koju ljudi ne mogu detektovati.
Uvođenjem aerosola koji simuliraju lagani kašalj na predloženi uređaj, tim je pokazao da može blokirati 89% kapljica na visini otvora od 16 cm. Konačno, prototip je instaliran u bolničkim sobama u koje su primljeni pacijenti zaraženi COVID-19. „Uređaj je uspešno uhvatio aerosole, uključujući i koronavirus, smanjujući virusno opterećenje u prostoriji“, kaže prof. Fudživara.
Ova studija pokazuje efikasnost novorazvijenog uređaja u blokiranju kapljica i aerosola, istovremeno omogućavajući komunikaciju.
