N95 およびサージカル マスクの電荷を補充するのに十分な電圧を備えた卓上充電器

May 03, 2023

2023 年 4 月 26 日

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東京大学による

家に帰ってマスクを外してゴミ箱に捨てましょう。 しかし、東京大学生産技術研究所の科学者のおかげで、この毎日の儀式はすぐに変わるかもしれません。

研究者らは、湿気にさらされたN95マスクやサージカルマスクを97%の効率で復元できるコンパクトなシステムを開発した。 特別な回路と導電性プレートを使用することにより、大きく均一な電圧分布により約 1 分でマスクが再充電されます。 この機械は、プラスチック製の医療廃棄物を削減しながら、高性能マスクのニーズに対応するのに役立ちます。

最近の新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミック中、サージカルマスクとN95マスクの需要が高まりました。これらは、SARS-CoV-2ウイルスの感染または伝播のリスクを軽減するために利用できる最良のツールの一部だったからです。 注目すべきことに、これらのマスクの孔径は約10ミクロンであり、ウイルスを運ぶエアロゾル液滴のサイズである約1ミクロンよりもはるかに大きい。 しかし、マスクが依然として飛沫を捕捉するのに非常に優れている理由は、マスク内部のポリプロピレンメッシュが静電気を帯びており、静電力によって飛沫を引き付けることができるためです。

ただし、時間の経過やマスクが濡れると、この効果は大幅に減少し、効果が妨げられます。 「呼気への曝露や水での洗浄などの湿気により、マスクの帯電が除去され、濾過効率が損なわれます」と筆頭著者の井川泰介氏は言う。 その結果、使用済みマスクのほとんどは滅菌して再利用されずに廃棄されました。

研究チームが構築したデバイスは、コッククロフト・ウォルトンの電圧倍増器と呼ばれる電気回路に基づいています。 これにより、コンパクトなデバイスで最大 40,000 ボルトの電位を得ることができます。 研究者らは、均一な電圧分布を確保するために導電性のアルミニウム板を電極として使用し、火花を抑制するために絶縁性のプラスチックPETボードでそれを覆った。

マスクの効果は水で洗浄した後にテストされました。 デバイスによって生成された電場に短時間さらした後、効率が大幅に回復しました。 「私たちの研究により、マスクを何度でも滅菌して再充電できる可能性が高まり、供給量が大幅に増加します」と上級著者の杉原かおり氏は述べています。 将来の研究では、スループットを向上させるためにデバイスのサイズが拡大される可能性があります。

詳しくは：井川泰介他、卓上マスク充電器ヘリヨンの開発（2023）。 DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e15359