σχετικό περιεχόμενο
- Αυτή η συσκευή ηλιακής ενέργειας σε σχήμα Orb λειτουργεί στις πιο δύσκολες μέρες
Μια εφεύρεση που ονομάζεται solarclave θα μπορούσε να βοηθήσει στην πρόληψη των εκατομμυρίων των ετήσιων μολύνσεων που προκύπτουν από ακατάλληλα καθαρισμένο ιατρικό εξοπλισμό. Φωτογραφία από την Oara Neumann
Το αυτόκλειστο - μια συσκευή που παράγει ατμό για να σκοτώνει τα βακτηρίδια και να αποστειρώνει τον ιατρικό εξοπλισμό - εφευρέθηκε το 1879. Όμως, 134 χρόνια αργότερα, οι μολύνσεις που αναπτύσσονται ως αποτέλεσμα ακατάλληλα αποστειρωμένου ιατρικού εξοπλισμού εκτιμάται ότι εξακολουθούν να επηρεάζουν εκατοντάδες εκατομμύρια ανθρώπους έτος, κυρίως στον αναπτυσσόμενο κόσμο. Σε μέρη με περιορισμένη πρόσβαση στην τεχνολογία του αυτοκλείστου, μαζί με μια ασυνεπή παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, πολλοί άνθρωποι υποβάλλονται ακόμα σε χειρουργική επέμβαση με εξοπλισμό γεμάτο βακτήρια, ιούς και άλλα παθογόνα.
Τα καλά νέα όμως είναι ότι το πρόβλημα αυτό θα μπορούσε να επιλυθεί σύντομα, χάρη σε μια συσκευή που ονομάζεται solarclave και αναπτύχθηκε από μια ομάδα μηχανικών με επικεφαλής την Oara Neumann και τη Naomi Halas του Πανεπιστημίου Rice. Η συσκευή τους, που περιγράφεται σε άρθρο που δημοσιεύθηκε σήμερα στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, αξιοποιεί τη δύναμη του Ήλιου μαζί με τα μοναδικά χαρακτηριστικά των συγκεκριμένων νανοσωματιδίων για την εξυγίανση του ιατρικού εξοπλισμού και άλλων οργάνων χωρίς την ανάγκη για εξωτερική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι ερευνητές δεν ήταν η πρώτη ομάδα που είχε την ιδέα να χρησιμοποιήσει ηλιακή ενέργεια για να αποστειρώσει τον εξοπλισμό, αλλά αυτό είναι το πρώτο λειτουργικό πρωτότυπο που έχει περάσει τις τυπικές δοκιμές αποστείρωσης σε επίπεδο FDA. Τα συνηθισμένα αυτόκλειστα χρησιμοποιούν ηλεκτρισμό για την παραγωγή ατμού, αλλά αυτή η συσκευή το κάνει στηριζόμενη σε μεταλλικά και ανθρακικά νανοσωματίδια (μικροσκοπικά σωματίδια που έχουν διάμετρο περίπου δέκα χιλιοστό του εκατοστού) τα οποία είναι διασκορπισμένα σε ένα υδατικό διάλυμα.
Τα θερμοδυναμικά χαρακτηριστικά των νανοσωματιδίων τους αναγκάζουν να απορροφούν ενέργεια πολύ γρηγορότερα από το περιβάλλον υγρό, δημιουργώντας μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας καθώς το ηλιακό φως συλλέγεται από το κατοπτρικό πιάτο και η θερμότητά του διοχετεύεται στο διάλυμα. Στη συνέχεια η θερμότητα μεταφέρεται στα μόρια νερού που είναι δίπλα στα νανοσωματίδια και τα μετατρέπει κατευθείαν σε ατμό. Ο σχεδιασμός αυτός επιτρέπει τη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ατμό με εξαιρετικά αποτελεσματικό τρόπο - μόνο το 20% της ενέργειας χρησιμοποιείται για την αύξηση της θερμοκρασίας του υγρού και το υπόλοιπο 80% βοηθά στην παραγωγή και συντήρηση του ατμού.
Σε αντίθεση με το πότε το νερό συνήθως βράζει και μετατρέπεται σε ατμό, τα νανοσωματίδια είναι σε θέση να παράγουν σημαντικές ποσότητες ατμού στους 70 βαθμούς Κελσίου, όταν το διάλυμα παραμένει πολύ κάτω από το σημείο βρασμού του (κάποια ατμό δημιουργήθηκε ακόμη και όταν οι ερευνητές έβαλαν το υγρό καψάκιο ένα παγόλουτρο, διατηρώντας το ακριβώς πάνω από μηδέν βαθμούς Κελσίου). Ως αποτέλεσμα, το solarclave μπορεί να εκτελέσει αυτό που είναι συνήθως ένας εξαιρετικά ενεργειακά-αποστειρωτικός ιατρικός εξοπλισμός διαδικασίας-χρησιμοποιώντας την περιορισμένη ένταση της ηλιακής ενέργειας μόνο.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αυτήν την τεχνολογία για να παράγουν δύο συναφή πρωτότυπα που μπορούν να λειτουργήσουν και από το δίκτυο. Το ένα είναι ένα σύστημα κλειστού βρόχου σχεδιασμένο για την αποστείρωση ιατρικού εξοπλισμού και άλλων σχετικά μικρών αντικειμένων. το άλλο επιτρέπει εισροές και έχει σχεδιαστεί για την αποστείρωση ανθρώπινων και ζωικών αποβλήτων για τη μείωση της εξάπλωσης της νόσου, ένα συνεχιζόμενο πρόβλημα στις αναπτυσσόμενες χώρες. Εάν λειτουργούν τρεις φορές την εβδομάδα, οι ερευνητές εκτιμούν ότι μπορούν να επεξεργαστούν τα ούρα και τα κόπρανα που παράγονται από μια οικογένεια τεσσάρων ενηλίκων.
Τα πρωτότυπα δοκιμάστηκαν με την αποτελεσματικότητά τους στη θανάτωση του Geobacillus stearothermophilus, έναν τύπο βακτηρίων που αναπτύσσεται σε θερμές πηγές και σε άλλα θερμά περιβάλλοντα και έτσι είναι πιο δύσκολο να απομακρυνθεί μέσω θέρμανσης από τους περισσότερους άλλους τύπους μικροβίων. Αμφότερα τα solarclaves πέρασαν τη δοκιμή, σκοτώνοντας όλα τα βακτήρια στο δείγμα κατά τη διάρκεια των 30 λεπτών.
Σε δοκιμές, το solarclave σκότωσε αποτελεσματικά τα βακτηρίδια, δείχνοντας ότι θα μπορούσε να αποστειρώσει με επιτυχία τον ιατρικό εξοπλισμό. Εικόνα μέσω του χρήστη mynameissharsha στο Flickr
Εάν αυτό το είδος τεχνολογίας μπορεί να παραχθεί σε μαζική κλίμακα, έχει τη δυνατότητα να βοηθήσει σημαντικά στη μείωση του αριθμού των μολύνσεων παγκοσμίως. Τα νανοσωματίδια δεν καταναλώνονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αποστείρωσης, επομένως μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν επ 'αόριστον και χρησιμοποιούνται σχετικά μικρές ποσότητες νερού κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου. Οι ερευνητές επεδίωξαν επίσης να χρησιμοποιήσουν εξαρτήματα χαμηλού κόστους, όποτε είναι δυνατόν, αλλά επειδή η συσκευή βρίσκεται ακόμα στο πρωτότυπο στάδιο, είναι δύσκολο να πούμε ποια θα είναι η τελική τιμή.
Με την απαγόρευση των δαπανών, το solarclave μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε όλες τις περιπτώσεις όπου η πρόσβαση στην ηλεκτρική ενέργεια είναι ο κύριος περιορισμός. Οι πιο άμεσες εφαρμογές είναι η αποστείρωση ιατρικού εξοπλισμού και ανθρώπινων αποβλήτων, αλλά οι ερευνητές πιστεύουν ότι το ίδιο είδος τεχνολογίας θα μπορούσε τελικά να χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό του νερού και τον περιορισμό της εξάπλωσης των βακτηρίων στα τρόφιμα. Η αξιοσημείωτη αποτελεσματικότητα του σχεδίου στην παραγωγή ατμού, λένε, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ακόμη και για την παραγωγή ηλεκτρισμού.
