Применение отрицательных ионов и электрического поля для противодействия передаче капель/аэрозолей, не препятствуя общению.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 13965 (2023) Цитировать эту статью

280 доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Во время пандемии COVID-19 изоляция и акриловые перегородки были приняты в качестве меры противодействия капельным/аэрозольным инфекциям; однако эти контрмеры ограничивают общение. В этом исследовании было разработано блокирующее устройство, использующее отрицательные ионы и электрическое поле. Устройство блокирует туман, имитирующий капли/аэрозоль, максимум на 89%, но пропускает свет и звук, что важно для связи. Устройство продемонстрировало эффективную блокировку аэрозоля, в том числе распространения вируса COVID-19 от пациентов в клинике. Наше устройство может помочь предотвратить заражение, не нарушая связь.

Инфекции передаются воздушно-капельным путем или аэрозолем, образующимся при разговоре или кашле. Например, грипп H1N1, тяжелый острый респираторный синдром (SARS) и ближневосточный респираторный синдром (MERS) распространились воздушно-капельным/аэрозольным путем1. Кроме того, COVID-19 в основном передается капельным/аэрозольным и контактным путем2, что приводит к серьезной глобальной пандемии. Таким образом, контрмеры против воздушно-капельной/аэрозольной передачи имеют важное значение для поддержания здоровья населения.

На ранних стадиях пандемии COVID-19 карантин применялся в качестве строгой контрмеры во всем мире3. Однако они были нежизнеспособными контрмерами из-за серьезных проблем, включая снижение личного взаимодействия и серьезные экономические потери4, психические заболевания, такие как депрессия5,6, а также, как мы уже сообщали ранее, задержку социально-эмоциональных навыков среди детей дошкольного возраста и увеличение оскорбительное поведение родителей7,8. Поэтому необходимы устойчивые меры противодействия пандемиям без нарушения экономической деятельности и повседневного взаимодействия.

Перегородки — это меры противодействия, используемые для блокировки передачи капель/аэрозолей во время связи. Недостатками перегородок являются отражение и блокирование звука и света. Отраженный голос раздражает говорящего9, а эффект блокировки мешает общению. Отраженный свет мешает считыванию мимики лица. Следовательно, необходим метод, который передает звук и свет, блокируя при этом капли/аэрозоль.

Чтобы добиться устойчивых мер противодействия инфекциям без нарушения коммуникации, мы сосредоточились на использовании отрицательных ионов и электрического поля, которые блокируют капли/аэрозоль, но передают звук и свет. Отрицательные ионы и электрическое поле традиционно применяются в воздухоочистителях, поскольку они эффективно собирают переносимые по воздуху вирусы и бактерии10,11,12. Мы посчитали, что отрицательные ионы и электрическое поле являются решениями, применимыми для блокировки капель/аэрозолей в местах общения людей.

В этом исследовании мы предлагаем устройство, которое блокирует капли/аэрозоль с помощью отрицательных ионов и электрического поля. Были изготовлены различные блокирующие устройства высотой от 8 до 50 см и смоделировано электрическое поле. Влияние отрицательных ионов и электрического поля на плавающие объекты в атмосфере, влияние электрического поля на направление отрицательных ионов, блокирующие характеристики блокирующего устройства, блокирующие характеристики на разных высотах, а также пропускание и отражение света и звука. наблюдались. Наконец, блокирующее устройство было исследовано на предмет блокировки аэрозоля, содержащего вирусы COVID-19.

Блокировочное устройство (показано на рис. 1а) состоит из трех основных частей: ионизатора, заземления и собирающего электрода. Ширина блокирующего устройства составляла 36 см, а высоту меняли для каждого эксперимента. На рис. 1б представлена ​​схема устройства. От трех до одиннадцати ионизаторов (Huizhou Pengkui Technology Co., Китай) крепились через равные промежутки по средней линии верхней поверхности блокирующего устройства. Ионизаторы подключались к источнику питания постоянного тока 12 В (ПР18-3А, TEXIO). Отрицательные ионы генерировались коронным разрядом на двух электродах ионизатора. Примечательно, что при генерации отрицательных ионов в ионизаторе с помощью полупроводникового датчика (Ozon checker OC-300, Ozon Technica CO., LTD) озон не был обнаружен. Предел обнаружения датчика составил 0,001 ppm. К верхней поверхности блокирующего устройства, окружающего ионизаторы, крепилась металлическая сетка в качестве заземления. К нижней части блокирующего устройства был прикреплен собирающий электрод. На собирающий электрод подавалось общее напряжение +15 кВ с помощью высоковольтного источника питания (GS30P, Green Techno).