N95 및 수술용 마스크의 전하를 보충하기에 충분한 전압을 갖춘 데스크톱 충전기

May 03, 2023

2023년 4월 26일

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도쿄 대학

집에 와서 마스크를 벗고 쓰레기통에 버리세요. 그러나 이러한 일상적인 의식은 도쿄 대학 산업 과학 연구소의 과학자들 덕분에 곧 바뀔 수도 있습니다.

연구진은 습기에 노출된 N95 마스크와 수술용 마스크를 97% 효율로 복원할 수 있는 소형 시스템을 개발했습니다. 특수 회로와 전도성 판을 사용하여 크고 균일한 전압 분포로 약 1분 만에 마스크를 충전합니다. 이 기계는 플라스틱 의료 폐기물을 줄이면서 고성능 마스크에 대한 요구를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.

최근 코로나19 팬데믹 기간 동안 수술용 마스크와 N95 마스크에 대한 수요가 높았습니다. 이는 SARS-CoV-2 바이러스에 감염되거나 전염될 위험을 줄이는 데 사용할 수 있는 최고의 도구 중 일부였기 때문입니다. 놀랍게도, 이 마스크의 기공 크기는 약 10 마이크론으로, 바이러스를 운반하는 에어로졸 방울의 크기인 약 1 마이크론보다 훨씬 더 큽니다. 그러나 마스크가 여전히 물방울을 잘 포착하는 이유는 마스크 내부의 폴리프로필렌 메쉬가 정전기력을 통해 물방울을 끌어당길 수 있는 정전기 전하를 운반하기 때문입니다.

그러나 시간이 지남에 따라 또는 마스크가 젖으면 이 효과가 크게 감소되어 효과가 저하됩니다. "호기하는 공기에 노출되거나 물로 씻는 등의 습도는 마스크의 전하를 제거하고 필터링 효율성을 저하시킵니다"라고 수석 저자인 Taisuke Ikawa는 말합니다. 그 결과, 대부분의 사용된 마스크는 소독 및 재사용이 되지 않고 폐기되었습니다.

연구팀이 제작한 장치는 Cockcroft-Walton의 전압 배율기라고 불리는 전기 회로를 기반으로 합니다. 이를 통해 소형 장치에서 최대 40,000V의 전위를 얻을 수 있습니다. 연구진은 균일한 전압 분포를 보장하기 위해 전도성 알루미늄 판을 전극으로 사용하고, 스파크를 억제하기 위해 절연 플라스틱 PET 보드로 덮었습니다.

마스크의 효율성은 물로 씻은 후 테스트되었습니다. 장치에서 생성된 전기장에 잠시 노출된 후에 효율성이 크게 회복되었습니다. 수석 저자인 스기하라 카오리(Kaori Sugihara)는 “우리 연구는 마스크를 계속해서 살균하고 재충전할 수 있어 공급이 크게 늘어날 가능성을 제시한다”고 말했다. 향후 연구에서는 처리량을 늘리는 데 도움이 되도록 장치 크기를 확장할 수 있습니다.

추가 정보: Taisuke Ikawa 외, 데스크탑 마스크 충전기 개발, Heliyon(2023). DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e15359