Пандемия коронавируса привнесла немало изменений в повседневную жизнь многих людей. Она же поставила новые цели и задачи перед тысячами ученых и медиков во всем мире. О разработках Центра светодиодных и оптоэлектронных технологий НАН Беларуси в этой сфере рассказал ученый секретарь – заведующий научно-исследовательским отделом ЦСОТ Сергей ЛИШИК.

Борьба в воздухе и на поверхности

– В 2021 г. в рамках выполнения задания 2.5 ГПНИ «Фотоника и электроника для инноваций» ЦСОТ разработано несколько светодиодных устройств для обеззараживания воздуха и контактных поверхностей. Это светильники – рециркуляторы воздуха, светильник – дезинфектор помещений, светодиодный дезинфектор поручней эскалатора, светодиодная защитная маска со встроенным рециркулятором воздуха и др.

Разрабатывая светильники –рециркуляторы (на иллюстрации вверху), мы решали задачу повышения эффективности обеззараживания воздуха в помещениях торговых центров, магазинов, офисов и других объектов, где могут скапливаться большие группы людей. Использовать настенные и напольные ультрафиолетовые (УФ) рециркуляторы воздуха не всегда целесообразно по техническим и эстетическим причинам. В таких случаях на помощь приходят светодиодные светильники – рециркуляторы воздуха, устанавливаемые непосредственно над обеззараживаемой зоной. Разработанные нами светильники – рециркуляторы имеют линейный (для торговых объектов) или квадратный (для офисов) форм-фактор. Подача зара­женного воздуха в УФ-рециркулятор обеспечивается при помощи встроенных вентиляторов, а в качестве источников бактерицидного излучения использованы УФ-С лампы (возможны также варианты на основе УФ-С светодиодов). Далее поток очищенного воздуха направляется в рабочую зону под светильником. Для организации совместного производства и продвижения таких светильников ЦСОТ ведет переговоры с ОАО «КЗТО» (г. Ковров, Россия) и ООО «Ампер» (г. Минск).

Принцип действия вышеупомянутых светильников-рециркуляторов основан на облучении патогенов жестким УФ-С излучением (200–300 нм). Поскольку оно опасно для человека, принимаются технические меры по предотвращению выхода УФ-излучения наружу. Другое дело – светодиодный светильник – дезинфектор помещений, излучение которого обладает вирулицидным эффектом, но безопасно для человека. В основе светильника лежит пока еще малоизученный эффект бактерицидного воздействия фиолетового света (405–425 нм) на микроорганизмы и вирусы, в том числе на возбудитель COVID-19 и вирус гриппа A. Следует отметить, что выше­указанной разработкой заинтересовались специалисты НПЦ гигиены.

Инфицирование человека возможно также и контактным способом. Например, в метро, торговых центрах, аэропорту в течение дня к поручням эскалатора прикасается множество людей, в числе которых могут оказаться носители инфекций. Обеззараживание при помощи химреагентов для этих целей неприемлемо из-за расхода вещества, возможных аллергических реакций и неэкологичности. Разработанный в ЦСОТ УФ-дезинфектор поручней эскалатора (на фото внизу) лишен вышеуказанных недостатков и позволяет проводить дезинфицирование быстрым, дешевым и бесконтактным способом. Устройство состоит из нескольких высокоэффективных УФ-С светодиодов, излучение которых вызывает разрушение ДНК\РНК, стерилизацию и последующую гибель микроорганизмов и вирусов. Эксперименты, проведенные в РНПЦ гигиены, показали, что при 10 сек. облучении количество клеток S.aureus снижается на ≥96,8%, т.е. за 2–3 прохода лента эскалатора полностью обеззараживается. В целях продвижения разработки ЦСОТ предпринимает попытки наладить контакты с ОАО «Могилевлифтмаш», ОАО «Минский метрополитен» и др.

Маска маске рознь

– Основным преимуществом традиционных защитных масок является низкая стоимость. Однако они достаточно быстро засоряются микроорганизмами и пылью, их дальнейшее использование становится небезопасным. Поэтому рекомендуется менять их каждые 2 часа, а это около 5 масок в день или более 1800 в год. Кроме того, уменьшение воздушной проницаемости фильтрующего материала приводит к затрудненному дыханию, увеличению температуры и влажности воздуха под маской, а также появлению чувства дискомфорта. Плюс надо думать, как правильно утилизировать громадный объем отработанных защитных средств…

Ученые ЦСОТ совместно с Институтом физиологии НАН Беларуси разработали УФ-защитную маску. По сравнению с другими средствами защиты органов дыхания она обладает такими преимуществами, как многоразовость и связанная с ней экологичность, наличие не только пассивной фильтрации, но и активного УФ-обеззараживания воздуха, высокая бактерицидная эффективность.

Весь процесс осуществляется внутри УФ-рециркулятора, конструкция которого разработана на основе результатов оптического, теплового и аэродинамического моделирования. В качестве источника бактерицидного излучения используется высокоэффективный УФ-светодиод, мощность которого позволяет обеззараживать воздух с бактерицидной эффективностью не менее 99,9% при производительности до 1 м³/ч. Конструкция УФ-рециркулятора исключает выход опасного УФ-излучения наружу и попадание его на поверхность кожи и глаз. Устройство не выделяет озон и не содержит химически опасных веществ. Маска оснащена малошумным микровентилятором, который обеспечивает комфортные условия эксплуатации изделия за счет эффекта кондиционирования лица. В будущем УФ-защитная маска может быть оснащена датчиками давления, температуры, влажности и концентрации СО₂ в воздухе, а также модулем Bluetooth или Wi-Fi для передачи данных на смартфон или планшет. Такой подход помимо непосредственного управления и мониторинга параметров маски позволит автоматически анализировать метрику дыхания пользователя, выявлять и предупреждать на ранней стадии заболевания респираторной системы.

УФ-защитная маска характеризуется высокой бактерицидной эффективностью, безопасностью, удобством использования и сравнительно низкой стоимостью владения. Благодаря универсальности инактивирующего воздействия УФ-излучения на известные и будущие штаммы вирусов и микроорганизмов защитная маска может стать надежным барьером для инфекционных заболеваний, передающихся воздушно-капельным путем.

Записал Максим ГУЛЯКЕВИЧ

Фото автора, «Навука»