Совсем не новогодние маски
Пандемия коронавируса COVID-19, охватившая мир в 2020 году, сделала одним из самых востребованных товаров защитные маски для лица. Требования к ношению масок в общественных местах (в транспорте, в магазинах и т.д.) связаны с тем, что это средство индивидуальной защиты предотвращает распространение вирусных частиц при кашле и чихании. Ношение маски помогает в помещении с большим количеством людей, где трудно сохранять дистанцию в 1,5 - 2 метра. При этом, конечно, нет смысла носить маску на открытом воздухе, а также дома, если все члены семьи здоровы.
Самые простые маски предназначены только для однократного использования – потому они и называются одноразовыми. Но в 2020 году было разработано немало интересных устройств, которые предполагают многоразовое применение. Создатели таких масок (а порой даже шлемов) применили в них самые современные технологии. Казалось бы, дело за малым – наладить массовое производство столь необходимых гаджетов. Но, похоже, анонсом в СМИ зачастую все и заканчивалось…
Маска Airwheel F3
Встроенный вентилятор – вот один из трендов «продвинутых» защитных устройств 2020 года. Таким вентилятором снабжена, например, представленная в этом году модель F3 китайской компании Airwheel. Аэродинамическая система маски поддерживает под ней слегка повышенное давление, чтобы исключить вторичное попадает в легкие выдыхаемого воздуха.
Маска из прозрачного силикона плотно прилегает к лицу, а встроенные в нее датчики подстраивают скорость подачи свежего воздуха вентилятором под интенсивность дыхания. Заряда аккумуляторов хватает на шесть часов автономной работы маски.
Детали маски можно обрабатывать спиртом и даже кипятить в течение 5 минут – этого достаточно, чтобы уничтожить 99,9% бактерий.
Маска AirZ
Вот еще одно инновационное устройство с встроенным вентилятором: маска AirZ, представленная на Indiegogo – сайте общественного финансирования творческих проектов, штаб-квартира которого находится в Сан-Франциско (Калифорния, США).
Маска имеет пятислойный фильтр (включая фильтр НЕРА), обеспечивающий улавливание до 99,9% микроорганизмов (в соответствии со стандартом ASTM2101) и до 99% микрочастиц РМ2.5.
Встроенный вентилятор имеет три скорости (максимальный приток свежего воздуха – 8 л/сек), а время непрерывной автономной работы маски составляет 5 часов.
Маска с нагретой медной сеткой (разработка MTI)
Чем убить коронавирус, когда он попадет на фильтр маски? Команда исследователей из Массачусетского технологического института (США) разработала устройство, которое инактивирует вирусы с помощью тепла.
Устройство включает нагретую медную сетку, через которую многократно проходит воздух, когда человек в маске дышит. Попавшие на сетку вирусы погибают благодаря высокой температуре сетки.
Исследователи подсчитали, насколько быстро коронавирусы разлагаются при разных температурах и условиях захвата, и обнаружили, что температура около 90 °С может привести к снижению числа активных вирусных частиц в тысячу и даже в миллион раз, в зависимости от размера маски. Они также показали, что эта температура может быть достигнута путем пропускания электрического тока через медную сетку толщиной 0,1 мм или при использовании термоэлектрического нагревателя, питаемого от небольшой батареи. В созданных прототипах используется батарея напряжением 9 В, которая обеспечивает достаточно энергии для нагрева маски в течение нескольких часов и охлаждения воздуха перед тем, как пользователь маски будет его вдыхать.
Очищенный воздух выходит из вентиляционных отверстий с обеих сторон маски. Медная сетка окружена неопреном – изолирующим материалом, который предотвращает чрезмерное нагревание внешней стороны маски.
UV Mask
Другие разработчики, в том числе конструкторы американской фирмы UM Systems, предлагают использовать для обеззараживания воздуха ультрафиолетовое излучение. В общем-то, идея не новая – ультрафиолет используется для этой цели в очистителях воздух и бытовых кондиционерах. Нужно лишь встроить УФ-излучатель в устройство, носимое на лице.
Устройство UV Mask оснащено двойной системой фильтрации. Первичный фильтр N95 блокирует 95% таких частиц пыли размером до 0,3 микрона. А микроорганизмы размером менее 0,3 микрона попадают в вихревой УФ-фильтр в форме спирали, где излучение диапазона UV-C (200–280 нм) поражает 99,9% из них на уровне ДНК. В итоге носитель маски вдыхает стерильный воздух с общей эффективностью фильтрации 99,99%.
Похоже, что такую маску даже можно приобрести: заявленная цена УФ-маски – 99 долларов США (это со скидкой 60% от стартовой).
Маска Huami Aeri
В середине мая Huami, дочерняя компания Xiaomi, представила защитную маску для лица Aeri, способную защитить от коронавируса. Особенностью новинки стала встроенный источник ультрафиолета, обеспечивающий дезинфекцию фильтров. Обеззараживание длится 10 минут – для этого пользователю нужно подключить маску к источнику питания через разъем USB (однако наружную сторону маски при этом все равно необходимо дезинфицировать вручную).
По утверждению производителя уровень эффективности маски не уступает респираторам N95 производства компании 3M (то есть защищает от вдыхания частиц размером до 0,3 микрона). Фильтры, симметрично расположенные по обе стороны маски, рассчитаны на полтора месяца работы.
Модульная конструкция устройства позволяет подстраивать его под нужды пользователя – например, добавить миниатюрный вентилятор, обеспечивающий дополнительный приток воздуха. Благодаря тому, что маска выполнена из прозрачного пластика, при ее ношении можно пользоваться смартфонами с разблокировкой по лицу.
Маска LG PuriCare
В сентябре берлинской выставке IFA 2020 в рамках виртуальной экспозиции компании LG был показан носимый очиститель воздуха PuriCare. Он представляет собой маску для лица, в которой используются разработанные LG технологии очистки воздуха. По бокам маски установлено два высокопроизводительных фильтра с миниатюрными вентиляторами, обеспечивающими подачу свежего чистого воздуха. Запатентованный респираторный датчик регистрирует интенсивность дыхательного цикла и объем вдыхаемого воздуха, регулируя в соответствии с этим работу вентиляторов, чтобы сделать дыхание легким.
Маска имеет эргономичную конфигурацию, основанную на тщательном анализе формы лица. Это гарантирует плотное прилегание к лицу, чтобы минимизировать утечку воздуха вокруг носа и подбородка, а также позволяет носить маску в течение нескольких часов.
Легкая аккумуляторная батарея емкостью 820 мА ч обеспечивает работу вентиляторов от двух до восьми часов в зависимости от интенсивности использования. Маска комплектуется футляром с встроенным источником стерилизующего УФ-излучения, который служит для обеззараживания устройства между использованиями. «Умный» чехол также может отправлять уведомления через специальное приложение, чтобы напомнить пользователю, когда необходимо заменить фильтры.
Маска LEAF
Защитные маски служат барьером для распространения инфекции, но при этом, к сожалению, скрывают лицо. Эту проблему удалось решить компании Redcliffe Medical Devices в Мичигане (США), создавшей прозрачную маску LEAF. Верхняя часть маски выполнена из прозрачной силиконовой резины, причем на ее внутреннюю сторону нанесено самоочищающееся покрытие, которое исключает запотевание. Чтобы максимально открыть лицо, система фильтрации смещена вниз, на уровень подбородка.
Система фильтрации маски включает, во-первых, фильтр с активированным углем, который поглощает пыль и нейтрализует неприятные запахи. НЕРА фильтр стандарта N99+ улавливает 99,997% частиц размером 0,3 микрона. В самой нижней части находится ультрафиолетовый фильтр – он срабатывает автоматически каждые 30 секунд или по нажатию кнопки пользователем маски.
Встроенный источник ультрафиолета излучает свет в диапазоне UV-C, обладающем наиболее высокой обеззараживающей эффективности по отношению к бактериям и вирусам. Это излучение вызывает деструктивно-модифицирующее фотохимическое повреждение ДНК клеточного ядра микроорганизмов.
Инновационная маска предлагается в трех вариантах: LEAF HEPA (без УФ фильра), LEAF UV (с УФ фильтром) и LEAF PRO – в этом варианте устройство работает в тандеме со смартфоном на iOS или Android. Специальное приложение контролирует состояние воздуха в непосредственной близости от пользователя, а также такие параметры, как уровень его метаболизма.
Новинка успешно прошла тесты FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США).
Полнолицевая защитная маска Blanc
Если такие устройства, как маска LEAF, оставляют лицо пользователя открытым, то другие, наоборот, полностью скрывают его, сохраняя анонимность. Именно такова модульная полнолицевая маска под названием Blanc, разработанная новой американской компанией с таким же названием. Сбор средств на производство маски производится на краудфандинговой площадке Kickstarter.
Создатели маски обратили внимание на то, что один из основных способов заражения людей COVID или каким-либо иным вирусом – это не обмен бактериями через чихание или кашель, а из-за того, что, обменявшись рукопожатием, человек затем трет нос или касается глаз.
Маска Blanc не дает этому произойти. Человек надевает ее на 15–30 минут, пока ему нужно побыть в многолюдном общественном месте, а затем может снять. Эффективность маски связана с тем, что она закрывает все лицо как щиток, закрывая глаза, нос и рот. А чтобы гарантировать, что пользователь дышит чистым воздухом, маска имеет два встроенных фильтра HEPA, которые обеспечивают до 99% защиты от частиц, включая пыль, аэрозольные частицы и мелкие капли.
Blanc Mask может выпускаться в разных цветах, а сменные части (в том числе лицевая панель) позволяют пользователям подгонять ее под необходимый размер. Кроме того, можно добавить модуль для изменения тона голоса или модуль с датчиком Bluetooth.
Защитный шлем BioVYZR
Маска – это хорошо, а индивидуальный защитный шлем – еще лучше. Находящийся в Торонто (Канада) стартап VYZR Technologies разработал средство индивидуальной защиты BioVYZR 1.0 в виде прозрачного шлема с очисткой воздуха. Запатентованная конструкция устройства обеспечивает уплотнение на 360°, изолирующее ваше личное пространство со всех сторон. Шлем, в котором поддерживается избыточное давление по отношению к атмосферному, оснащен встроенной системой фильтрации, которая улавливает взвешенные в воздухе патогенные вещества, аллергены и прочие загрязнения. По замыслу разработчиков, BioVYZR 1.0 должен служить эффективным средством индивидуальной защиты в условиях пандемии COVID-19, не ограничивающим обзор и не имеющим деталей, соприкасающихся с лицом.
До сих пор подобные средства индивидуальной защиты использовались только в промышленных или медицинских учреждениях. Создателям устройства BioVYZR 1.0 удалось соединить технологии очистки воздуха с практичным дизайном, доступным каждому, кто готов выложить $379.
Шлем имеет силиконовую маску для лица с защитой от запотевания, облегающий жилет из неопрена с двумя регулируемыми боковыми ремнями и двусторонние перчатки для безопасного касания лица. Два встроенных малошумных вентилятора с тремя уровнями скорости работают до 8 часов без подзарядки. Источник питания – аккумулятор емкостью 10 000 мА ч. Предусмотрен порт USB-A, позволяющий подключать BioVYZR к любому входу USB на 5 В. Масса шлема с батареей 2,2 кг.
Поступающий в маску воздух проходит через фильтр N95 или N99, удаляющий до 95-99% взвешенных твердых частиц. В их число входят аэрозольные частицы, капли тумана, пыльца, пыль, сажа и перхоть домашних животных. Несмотря на то, что вирус COVID-19 имеет диаметр всего 0,1 микрона, он часто передаются воздушно-капельным путем, выбрасываемым изо рта и носа. Эти капли, несущие инфекцию, могут иметь размер от 10 до 100 мкм (микрон) и не проходят через фильтры N95.
Изолирующий шлем My Space Helmet
Учитывая то, что защитные маски при длительном ношении создают дискомфорт для медицинского персонала, итальянская компания WASP, специализирующаяся в области 3D-печати, разработала прозрачный защитный шлем My Space Helmet, лишенный деталей, прилегающих к лицу.
Устройство из прозрачного пластика, снабженное вентилятором, который питается от батареи напряжением 12 В, и воздушным фильтром, обеспечивает изоляцию пользователя и позволяет приближаться к другим людям без риска заражения. Внутри шлема поддерживается давление, немного превышающее атмосферное. Свежий воздух поступает сверху, возле ушей есть отверстия для того, чтобы лучше слышать внешние звуки (при необходимости их можно закрыть, что не помешает вентиляции шлема).
Шлем изготавливается с на 3D принтере Delta WASP 4070 INDUSTRIAL 4.0. Компания выложила в открытом доступе документацию для печати.
Кроме того, фирма WASP разрабатывает процесс изготовления масок из биоматериала PCL (Polycaprolactone), создаваемых индивидуально по форме лица пользователя.
Многие из нас помнят времена, когда к новому году мы покупали (или делали сами) маски зайчиков, медвежат, а то и шлемы космонавтов. Настали другие времена, и сегодня на повестке дня индивидуальные защитные средства – от простейших лицевых масок до высокотехнологичных шлемов. Каждый день сообщается о создании новых устройств для защиты от коварного вируса.
Важно помнить, что и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ), и здравый смысл утверждают: ношение масок — это лишь одна из мер. Ни одна, даже самая надёжная маска не исключает заражения от грязных рук или от неполного прилегания маски к лицу. Маска – это лишь одна из мер, способствующих эффективной защите от вирусной инфекции, она не работает сама по себе в отрыве от других.
Берегите себя и будьте здоровы!