¬олга | “ехнологии и инновации

»нновационный термореспиратор может защитить от коронавируса

26 ћай '20
»нтервью с резидентом ѕроектного офиса ”ниверситета Ћобачевского по модели ј—» ћихаэлем ѕочепским

 огда ¬ы начали развивать проект Ђфотокаталитический термореспираторї? ќткуда возникла иде€?


Ќесколько лет назад пошла волна попул€рности на зимние лесные походы. ћы с другом решили не отставать от темы, и после скрупулезной подготовки отправились с ночевкой в зимний лес, без палаток, только минимум снар€жени€ и наши навыки. ѕрибыли на место рано утром, было около -15. ¬есь день был рассчитан по минутам: сколько нужно времени на обустройство сто€нки, к какому часу должен быть костер и еда, когда отдых и т.д.  то любит ходить в такие походы Ц знает, что на сильном холоде силы тают буквально на глазах.

¬ силу профессиональной привычки, € привык не только следить за окружающим миром, но и сразу пытатьс€ объ€снить суть этих €влений, особенно тех, что касаютс€ организма. “аким образом, в течение дн€ € внимательно следил и анализировал за реакци€ми, которыми организм отвечал на высокую нагрузку.

ƒело в том, что именно температура вдыхаемого воздуха €вл€етс€ одним из первых звеньев в целом каскаде физиологических реакций, которыми организм отвечает на холод. ≈сли сильно упростить, то у нашего организма есть два главных режима. ”словно назовЄм их Ђкомфортныйї и Ђтеплопродуцирующийї. ¬ комфортном режиме организм тратит минимум сил на поддержание нормальной температуры, а в теплопродуцирующем происходит переключение метаболизма на производство дополнительного тепла путем значительных затрат энергии.

“ак вот даже если вы тепло одеты, организм всЄ равно находитс€ в теплопродуцирущем режиме, потому что запускаетс€ он прежде всего от низкой температуры вдыхаемого воздуха. «адача заключаетс€ в том, чтобы отменить это переключение Ц дать организму достаточное количество тепла извне, тем самым позволив ему работать в Ђкомфортномї режиме, соответствующему физиологичным (условно, комнатным) услови€м среды. —охранение тепла Ц в действительности лишь второе слагаемое, первым же €вл€етс€ физические параметры вдыхаемого воздуха. ј это, как минимум, равноценные, а может и более важные параметры, чем теплоизол€ци€.

Ќагл€дным доказательством важности температуры воздуха дл€ организма €вл€етс€ сопутствующее еЄ понижению и возрастающей нагрузке на дыхательную систему обострение респираторных заболеваний. ј т€жесть их перенесени€ и возможных последствий, вплоть до летального исхода Ц следствие близости и пр€мой св€зи легких и сердца через малый круг кровообращени€.

 роме того, работает эффект бегуна: известно, что после бега из-за чрезмерной нагрузки на все системы, организм ощущает усталость. “о же происходит и зимой: чрезмерна€ нагрузка на органы дыхани€ приводит к общему утомлению вне зависимости от того, насколько тепло вы одеты. “аким образом, дл€ решени€ проблемы холодового дыхани€ необходимо, чтобы холодный воздух не попадал на холодовые рецепторы дыхательной системы, иначе включитс€ затратный теплопродуцирующий режим.

“о есть, энерги€, котора€ расходуетс€ организмом на подогрев вдыхаемого воздуха колоссальна. ¬ св€зи с этим стало €сно, что, если действительно решить проблему холодового дыхани€, можно практически полностью закрыть вопрос вли€ни€ низких температур Ц по€витс€ возможность находитьс€ на улице при любых низких значени€х температуры неограниченное количество времени, как будто вы гул€ете летним днем. “ак возникла иде€ термореспиратора.

–асскажите в чем особенности и основные преимущества термореспиратора?

—ама иде€ не нова, однако удивило то, что в 21 веке нет изделий, которые по-насто€щему решали бы этот вопрос. ¬сЄ ограничивалось матерчатыми издели€ми, развитие —»«ќƒ остановилось на уровне Ђоборачивани€ шарфомї что, конечно, не серьезно.

«адача состо€ла в том, чтобы добитьс€ стабильной физиологичной температуры или близкой к ней. Ѕыли произведены расчЄты и сделан термореспиратор, работающий от автономного источника питани€, который позвол€ет в диапазоне до 100 градусов поддерживать посто€нную температуру в +25 градусов. ѕредставьте, идЄте в ќйм€коне по улице в Ц60, а у вас +25. “оже касаетс€ пол€рных экспедиций, альпинистов, бригад скорой помощи, армии.

“акое устройство должно быть в составе любой поисково-спасательной бригады: обеспечить человеку возможность дышать теплым воздухом практически равносильно переносу его в теплое помещение. ƒл€ удобства € называю это Ђэффектом скафандраї. »значально планировалось выпустить просто термореспиратор, хот€ в голове уже крутились мысли, что хорошо бы, чтобы респиратор обладал ещЄ и бактерицидным действием, однако подобные усложнени€ казались несвоевременными и были отложены Ђдо лучших временї.

¬ конце прошлого года, как вы помните, стали по€вл€тьс€ сообщени€ из  ита€ о новом вирусе. ≈щЄ в самом начале эпидемии сама мысль о том, что она доберетс€ до нас большинству наших граждан казалось чем-то фантастическим и малосбыточным. ќднако след€ за ситуацией и за сопутствующей нехваткой средств индивидуальной защиты, € прин€л решение начать работу над бактерицидной функцией.

“ак получилось, что параллельно с этим на кафедре медицинской химии мной велась работа, св€занна€ с фотокатализом Ц изменением скорости химической реакции под действием веществ-катализаторов, активирующихс€ при облучении волнами преимущественно видимого спектра. Ёто сравнимо с автомобильным катализатором, который разлагает остаточные продукты горени€ Ч выхлопные газы до углекислого газа и воды.

» тут возникло второе удачное решение, которое впоследствии и было внедрено. Ќагревательный блок был снабжен фотокаталитической компонентной, а кроме того, сама конструкци€ выполнена так, что сам же нагревательный элемент €вл€етс€ и механическим, и, в некотором смысле, электростатическим фильтром. “аким образом возник фотокаталитический термореспиратор.

 онечно еще предстоит много работы, но уже сейчас получилось следующее:

Х –еспиратор обладает одним из самых низких показателей по весу, при эффективности бактерицидного действи€, стрем€щейс€ к самым высоким показател€м: работают 4 фактора Ц температура, механическа€ фильтраци€, электростатическа€ фильтраци€ и фотокатализ.

Х ”стройство также может похвастатьс€ компактностью и эргономичностью Ц пожалуй, на сегодн€шний день это наиболее компактное из сложных респираторных систем. ¬се умещаетс€ в небольшом круглом патроне перед лицом, радиусом чуть более двух сантиметров. ѕредстоит еще много работы, но имеютс€ реальные предпосылки к тому, что устройство задаст новые стандарты в средствах индивидуальной защиты Ц противогазах и респираторах.

Х “ехнологи€ и комплектующие достаточно дешевые, а это значит, что такое устройство будет доступно широкому потребителю. ”же предварительные подсчеты показывают, что устройство с учетом многофункциональности и долговечности обойдетс€ значительно дешевле в долгосрочной перспективе, чем посто€нна€ покупка одноразовых масок или замена фильтров на существующих —»«ќƒ.

 акие у ¬ас планы по развитию проекта?

¬ насто€щее врем€ остаетс€ провести финальное тестирование, закончить бумажную работу, и, даст Ѕог, в самое ближайшее врем€ (до следующего зимнего сезона) начать производство. ¬ будущем планируетс€ реализовать множество запланированных технических решений, благодар€ которым получитс€ цела€ сери€ изделий: дл€ туризма, дл€ людей с заболевани€ми респираторного тракта с высвобождающимис€ лекарственными препаратами, усиленные респираторы дл€ условий с повышенным загр€знением воздуха, и даже в планах есть криореспиратор дл€ работы в услови€х повышенных температур. ¬ажно понимать, что респиратор в сегодн€шнем виде Ч это лишь основа дл€ посто€нных улучшений. ¬озможно, когда-нибудь, мы дойдем до тех футуристичных масок, по которым узнаютс€ герои известных фильмов.
ќпубликовать в Twitter
Ќаписать в Facebook
«аписать в LiveJournal
ѕоказать ¬ ћоем ћире
ѕоделитьс€ в ћоем  руге
ѕ–ќ ќћћ≈Ќ“»–ќ¬ј“№ Ё“” —“ј“№ё
 

ќбзоры в детал€х

21 ћай '20
»сследователи из –оссии и »талии создали компактную...
5 јпр '20
„тобы увеличить срок годности тканевых медицинских...
26 ‘ев '20
¬ –оссии разработана сво€ технологи€ RFID-маркировки...
ѕоиск (јрхив новостей - 20169)
ћир будущего Ч мир искусственного интеллекта
Ћюк ƒжонс: подсказки иностранцу, как делать бизнес в –‘ и —Ќ√
Why Russians Don't Smile
–еклама
Venture_Russia_2019_rus
–еклама
Ќј““
–еклама
Marchmont News

ѕоследние новости

13 »юль '20
Ќа прошлой неделе  абинет министров –‘ объ€вил о...
10 »юль '20
«а второй квартал 2020 года в –оссии количество...
8 »юль '20
‘едеральные власти могут дать регионам полномочи€ на...

»нтересные новости за неделю

13 »юль '20
Ќа прошлой неделе  абинет министров –‘ объ€вил о...