Application d'ions négatifs et d'un champ électrique pour contrer la transmission de gouttelettes/aérosols sans entraver la communication

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13965 (2023) Citer cet article

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Lors de la pandémie de COVID-19, le confinement et les cloisons en acrylique ont été adoptés comme contre-mesures contre les infections par gouttelettes/aérosols ; cependant, ces contre-mesures restreignent la communication. Dans cette étude, un dispositif de blocage a été développé utilisant des ions négatifs et un champ électrique. L'appareil bloque les brouillards simulant des gouttelettes/aérosols à hauteur de 89 % maximum, mais transmet la lumière et le son, ce qui est important pour la communication. L'appareil a démontré des performances de blocage efficaces pour les aérosols, y compris la propagation du virus COVID-19 par les patients d'une clinique. Notre appareil peut aider à prévenir les infections sans perturber la communication.

Les infections se propagent via des gouttelettes/aérosols produits en parlant ou en toussant. Par exemple, la grippe H1N1, le syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS) et le syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS) se sont propagés à cause de gouttelettes/aérosols1. De plus, le COVID-19 se transmet principalement par gouttelettes/aérosols et par contact2, conduisant à une grave pandémie mondiale. Par conséquent, des mesures contre la transmission des gouttelettes et des aérosols sont essentielles au maintien de la santé publique.

Aux premiers stades de la pandémie de COVID-19, les confinements ont été appliqués comme contre-mesures strictes dans le monde entier3. Cependant, il s’agissait de contre-mesures non viables en raison de problèmes graves, notamment une réduction des interactions en face-à-face et des pertes économiques graves4, des maladies mentales telles que la dépression5,6 et, comme nous l’avons signalé précédemment, un retard de compétences socio-émotionnelles chez les enfants d’âge préscolaire et une augmentation des capacités socio-émotionnelles des enfants d’âge préscolaire. comportements parentaux abusifs7,8. Il est donc nécessaire de prendre des mesures durables contre les pandémies sans perturber les activités économiques et les interactions quotidiennes.

Les cloisons sont des contre-mesures utilisées pour bloquer la transmission de gouttelettes/aérosols pendant la communication. Les inconvénients des cloisons sont la réflexion et le blocage du son et de la lumière. La voix réfléchie gêne celui qui parle9 et l’effet de blocage perturbe la communication. La lumière réfléchie empêche la lecture des expressions faciales. Par conséquent, une méthode qui transmet le son et la lumière tout en bloquant les gouttelettes/aérosols est nécessaire.

Pour parvenir à des contre-mesures durables contre les infections sans altérer la communication, nous nous sommes concentrés sur l'utilisation d'ions négatifs et d'un champ électrique, qui bloquent les gouttelettes/aérosols mais transmettent le son et la lumière. Les ions négatifs et un champ électrique sont classiquement utilisés dans les purificateurs d’air car ils collectent efficacement les virus et bactéries en suspension dans l’air10,11,12. Nous avons considéré que les ions négatifs et le champ électrique sont des solutions applicables pour bloquer les gouttelettes/aérosols aux endroits où les gens communiquent.

Dans cette étude, nous proposons un dispositif qui bloque les gouttelettes/aérosols à l’aide d’ions négatifs et d’un champ électrique. Différents dispositifs de blocage d'une hauteur comprise entre 8 et 50 cm ont été préparés et un champ électrique a été simulé. Effets des ions négatifs et du champ électrique sur les objets flottants dans l'atmosphère, effet du champ électrique sur le guidage des ions négatifs, performances de blocage du dispositif de blocage, performances de blocage à différentes positions en hauteur, et transmission et réflexion de la lumière et du son. ont été observés. Le dispositif de blocage a finalement été étudié pour bloquer les aérosols contenant des virus COVID-19.

Le dispositif de blocage (représenté sur la figure 1a) comprend trois parties principales : un ioniseur, une masse et une électrode collectrice. La largeur du dispositif de blocage est de 36 cm et la hauteur a été modifiée pour chaque expérience. La figure 1b montre les schémas du dispositif. Trois à onze ioniseurs (Huizhou Pengkui Technology Co., Chine) ont été fixés à intervalles égaux sur la ligne centrale de la surface supérieure du dispositif de blocage. Les ioniseurs étaient connectés à une alimentation 12 V DC (PR18-3A, TEXIO). Des ions négatifs ont été générés par décharge corona au niveau de deux électrodes du ioniseur. Notamment, l'ozone n'a pas été détecté à l'aide d'un capteur à semi-conducteur (Ozon checker OC-300, Ozon Technica CO., LTD) lors de la génération d'ions négatifs dans l'ioniseur. La limite de détection du capteur était de 0,001 ppm. Un treillis métallique, servant de base, était fixé à la surface supérieure du dispositif de blocage entourant les ioniseurs. Une électrode collectrice a été fixée au bas du dispositif de blocage. Une tension totale de + 15 kV a été appliquée à l'électrode collectrice à l'aide d'une alimentation haute tension (GS30P, Green Techno).