Un caricatore da tavolo con una tensione sufficiente per ricostituire la carica elettrica di N95 e maschere chirurgiche

26 aprile 2023

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dall'Università di Tokyo

Torna a casa, togliti la maschera e gettala nella spazzatura. Questo rituale quotidiano potrebbe però cambiare presto, grazie agli scienziati dell’Istituto di Scienze Industriali dell’Università di Tokyo.

I ricercatori hanno sviluppato un sistema compatto in grado di ripristinare i respiratori N95 e le maschere chirurgiche che sono state esposte all’umidità con un’efficienza del 97%. Utilizzando un circuito speciale e una piastra conduttiva, una distribuzione ampia ed uniforme della tensione ricarica la maschera in circa un minuto. Questa macchina può aiutare a soddisfare la necessità di maschere ad alte prestazioni riducendo al contempo i rifiuti sanitari in plastica.

Durante la recente pandemia di COVID-19, le maschere chirurgiche e i respiratori N95 erano molto richiesti, perché erano alcuni dei migliori strumenti disponibili per ridurre il rischio di contrarre o trasmettere il virus SARS-CoV-2. Sorprendentemente, la dimensione dei pori di queste maschere, circa 10 micron, è molto più grande della dimensione delle goccioline di aerosol che trasportano il virus, che sono circa un micron. Tuttavia, il motivo per cui le mascherine sono ancora così efficaci nel catturare le goccioline è che la rete di polipropilene al loro interno trasporta una carica elettrica statica, che può attrarre le goccioline tramite la forza elettrostatica.

Tuttavia, con il passare del tempo o quando la maschera si bagna, questo effetto si riduce notevolmente, compromettendone l’efficacia. "L'umidità, inclusa l'esposizione all'aria espirata o il lavaggio in acqua, rimuove la carica di una maschera e ne compromette l'efficienza di filtraggio", afferma l'autore principale Taisuke Ikawa. Di conseguenza, la maggior parte delle mascherine utilizzate è stata scartata invece di essere sterilizzata e riutilizzata.

Il dispositivo costruito dal gruppo di ricerca si basa su un circuito elettrico chiamato moltiplicatore di tensione di Cockcroft-Walton. Ciò consente di ottenere potenziali elettrici fino a 40.000 volt in un dispositivo compatto. I ricercatori hanno utilizzato una piastra conduttiva di alluminio come elettrodo per garantire una distribuzione omogenea della tensione e l'hanno ricoperta con un pannello isolante in plastica PET per sopprimere le scintille.

L'efficacia delle mascherine è stata testata dopo essere state lavate in acqua; l'efficienza è stata significativamente ripristinata dopo una breve esposizione al campo elettrico generato dal dispositivo. "Il nostro lavoro aumenta la possibilità che le maschere possano essere sterilizzate e ricaricate più e più volte, aumentando significativamente la fornitura", afferma l'autore senior Kaori Sugihara. La ricerca futura potrebbe aumentare le dimensioni del dispositivo per contribuire ad aumentare la produttività.

Maggiori informazioni: Taisuke Ikawa et al, Sviluppo di un caricatore per maschere da tavolo, Heliyon (2023). DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e15359